[광학기사 필기] 14년 1회차 기출문제 해설 페이지

렌즈와 사진건판 사이의 간격이 6cm 일 때 무한대에 있는 물체의 사진을 선명학 찍을 수 있는 사진기가 있다. 렌즈로부터 8cm 거리에 있는 물체를 선명하게 찍으려면 렌즈와 사진건판 사이는 몇 cm 떨어져야 하는가?

6

9

12

18

무지개는 태양 빛과 공기 중의 물방울이 만들어 내는 결과이다. 무지개를 만들기까지 빛이 물방울에서 겪는 과정을 순서대로 나열한 것은?

굴절 → 굴절 → 굴절

굴절 → 굴절 → 반사

굴절 → 반사 → 굴절

굴절 → 반사 → 반사

애플레넷(Aplanat)이란 어떤 수차가 제거된 광학계를 의미하는가?

구면수차와 코마

색수차와 비점수차

왜곡수차와 코마

비점수차와 구면수차

EFL 100mm, f-2, FOV 90° 의 광학계가 있다. 물체가 무한대에 있을 때, 상의 최대 높이는?

20mm

40mm

50mm

100mm

다음 중 무수차 렌즈의 초점심도(DOF)에 대한 표현식으로 맞는 것은? (단, λ는 사용파장이고, NA는 상 공간의 수치구경이다.)

DOF = ±2λ(f - 수)

DOF = ±2λ2(f – 수)

배율이 5인 천체 망원경의 두 렌즈가 30cm 떨어져 있을 때 대물렌즈와 대안렌즈의 초점거리는 각각 몇 cm 인가?

대물렌즈 5cm, 대안렌즈 25cm

대물렌즈 5cm, 대안렌즈 30cm

대물렌즈 25cm, 대안렌즈 5cm

대물렌즈 30cm, 대안렌즈 5cm

굴절률이 1.6인 유리봉의 한쪽 끝을 곡률반경 2.5cm인 단일 구면으로 연마하였다. 유리봉으로 평행 광선이 들어올 때 초점거리는 약 몇 cm 인가?

2.5

4.0

5.0

6.7

다음 중 렌즈의 초점을 구하는 방법이 아닌 것은?

유한 공액법

노달 슬라이드법

시준타켓 배율법

푸코(Foucault) 시험법

같은 유리로 만든 초점거리가 각각 f1, f2인 2개의 렌즈를 이용하여 색수차를 제거하고자 한다. 이때 두 렌즈의 간격은 얼마인가?

망원경에 대한 다음 설명 중 틀린 것은?

케플러식 망원경은 도립허상을 본다.

카세그리안식 망원경의 2차 거울은 볼록거울이다.

그레고리식 망원경의 2차 거울은 오목거울이다.

케플러식 망원경의 경통길이는 대물렌즈와 접안렌즈의 초점거리의 차와 같다.

어떤 카메라의 셔터속도를 1/250초, 조리개의 F-수를 2로 하였더니 노출량이 적당하였다. 조리개의 F-수를 1.4로 변화시키면서 동일한 노출량을 유지하려면 셔터속도는 얼마가 되어야 하는가?

1/1600 초

1/800 초

1/500 초

1/100 초

광학유리의 종류에 대한 설명 중 틀린 것은?

일반적으로 크라운 유리의 분산상수는 프린트 유리 보다 작다.

일반적으로 크라운 유리의 굴절률은 프린트 유리 보다 작다.

일반적으로 크라운 유리의 분산은 프린트 유리 보다 작다.

일반적으로 크라운 유리로 만든 렌즈가 프린트 유리의 경우보다 색수차가 작다.

물체의 오른쪽 10cm에 조리개가 놓여 있고, 조리개의 오른쪽 5cm에 +10D의 렌즈가 놓여있다. 렌즈로부터 얼마 떨어진 곳에 출사동이 있는가?

렌즈의 오른쪽 5cm

렌즈의 오른쪽 10cm

렌즈의 왼쪽 5cm

렌즈의 왼쪽 10cm

그림과 같이 두 거울을 60° 각도를 이루도록 설치하고 물체 P를 놓았을 때 상은 몇 개로 보이겠는가?

5개

6개

2개

3개

50cm 이상 떨어진 물체를 잘 볼 수 없는 근시인 사람이 이 거리의 물체를 잘 볼 수 있으려면 굴절능이 몇 D인 교정 렌즈를 착용해야 하는가?

-4D

-2D

2D

4D

평면 스크린 앞 수직거리 d만큼 떨어진 곳에 점광원이 놓여 있다. 스크린 상에서 빛의 최대 세기가 I 였다. 이제 점광원에 대하여 스크린과 반대쪽으로, 수직거리 d만큼 떨어진 곳에, 스크린과 나란하게 평면거울을 놓으면 스크린 상에서 빛의 최대 세기는 얼마가 되는가? (단, 거울의 반사율은 100%로 한다.)

I

(5/4)I

(10/9)I

(17/16)I

대안렌지의 초점거리가 2cm, 대물렌즈의 초점거리가 100cm인 망원경이 있다. 배율은 얼마인가?

45배

50배

1/50배

200배

곡률반경이 40cm인 오목거울 앞 1m 되는 곳에 크기가 2cm인 물체가 놓여있다. 상의 위치는 얼마인가?

25cm

50cm

75cm

100cm

삼각프리즘을 통과한 광선이 1m 떨어진 있는 곳에 놓여있는 스크린 위에 입사광선의 방향에 대해서 0.01m 만큼 변위되었다. 이 프리즘은 몇 디옵터 인가?

0.01

0.1

1

10

아나스티그매틱 렌즈(anastigmatic lens)란 무엇인가?

구면수차와 코마수차를 보정한 렌즈

구면수차와 비점수차를 보정한 렌즈

구면수차와 코마수차 및 비점수차를 보정한 렌즈

구면수차와 비점수차 및 왜곡수차를 보정한 레즈

광섬유는 광신호를 아주 먼 곳으로 전달하는데 쓰이는 것으로 유리나 플라스틱 등을 써서 그림과 같은 단면을 가지도록 머리카락처럼 가늘게 만든 것이다. 빛이 광섬유를 통해 먼 곳까지 잘 전달되려면 코아의 굴절률 ncore와 클래드의 굴절률 nclad 사이에 어떤 관계가 유지되어야 하는가?

ncore ＜ nclad

ncore = nclad

ncore ＞ nclad

지구에서 본 태양의 겉보기 각직경(angular diameter)은 0.5° 이다. 600nm 파장의 광을 택해서 이중 슬릿(double slit)에 의한 간섭무늬를 얻고자 할 때, 무늬의 가시도가 0 이 되는 슬릿(slit) 사이의 최소 간격은 얼마인가?

42 μm

84 μm

105 μm

126 μm

Young의 간섭실험에서 슬릿의 간격이 0.3mm, 스크린까지의 거리가 1m 일 때 중심의 밝은 무늬로부터 세 번째 밝은 무늬(m=3차)가 가장 밝은 무늬에서 6mm 되는 곳에 나타났다. 이때 사용한 파장은?

2000 nm

2000 Å

6000 nm

6000 Å

영(Young)의 이중 슬릿 실험에서 슬릿의 간격은 d이고, 슬릿과 스크린 사이의 간겨은 D이다. 이 중 슬릿 실험에 사용한 빛의 파장이 λ 일 때, 스크린에 나타나는 밝은 띠 사이의 간격은?

Dλ/2d

dλ/2D

Dλ/d

dλ/D

폭이 10cm 이고, 4000 grooves/cm 규격을 가진 회절격자의 1차 회절광을 이용할 때, 파장 600nm 근방에서 분해 가능한 파장 간격은 얼마인가?

0.0075nm

0.015nm

0.03nm

0.06nm

굴절률이 1.5인 유리 내를 진행하는 광이 공기층과 만나는 경계에서 전반사가 일어날 임계각(critical angle, θc)은 얼마인가?

26°

42°

48°

53°

다음 중 회절이론과 관계가 없는 것은?

호이겐스(Huygens) 원리

셀마이어(Sellmeier) 방정식

레일리-조머펠트(Rayleigh-Sommerfeld) 스칼라식

프레넬-키르히호프(Fresnel-Kirchhoff) 스칼라 이론

공간주파수(Spatial frequency)의 단위는?

Hz

cycles/mm

cycles/s

lines/s

단속파장(cut off wavelength)이 1.3μm인 단일모드 광섬유가 있다. 다음의 설명 중 맞는 것은?

파장이 1.5μm인 광파는 광섬유를 진행할 수 없다.

파장이 1μm인 광파는 광섬유를 진행할 수 없다.

파장이 1.5μm인 광파에 대해서는 1개 이상의 모드가 존재할 수 있다.

파장이 1μm인 광파에 대해서는 1개 이상의 모드가 존재할 수 있다.

바둑판 격자 형태의 상을 변조하기 위해서 푸리에변환된 면 위에 몇 개의 구멍이 뚫린 마스크(공간필터)를 놓고, 광축에 수직으로 좁은 슬릿을 놓아서 수직 방향으로 분포된 고차 회절무늬만을 통과시킬 경우 어떤 상을 관찰할 수 있는가?

상을 관찰할 수 없다.

격자의 수평선만 볼 수 있다.

격자의 수직선만 볼 수 있다.

바둑판 격자 형태의 상을 볼 수 있다.

어떤 원자가 10-8s 동안 wo의 각 진동수로 빛을 발하고 있었다면, 이 빛의 주파수 반치폭(full width at half maximum)은 얼마인가?

10 MHz

16 MHz

100 MHz

628 MHz

임의의 고정된 평관의 입력광에 대해 투과측이 서로 임의의 각도로 설정된 두 개의 선편광기 사이에 λ/2 파장판을 위치시켜 360도 회전시켜가며 출력광의 광세기를 관측하였다. 이 때 출력광의 최대 광세기는 몇 번 관찰되겠는가?

1번

2번

3번

4번

광섬유에 대한 설명으로 틀린 것은?

single mode fiber는 섬유의 연결접착이 multimode fiber보다 용이하다.

multimode fiber에는 LED를 광원으로 사용할 수 있다.

GRIN fiber는 multimode fiber 보다 신호의 분산이 작다.

multimode fiber는 single mode fiber 보다 가격이 저렴하다.

유리나 플라스틱 등 매질의 공간적 굴절률 변화나 공기의 난류 현상 등을 눈으로 직접 관찰하고자 할 때 사용할 수 있는 것은?

코누와선

라우에 사진

엑스선 사진

무아레 무늬

파동이 진행할 때 회절하는 정도에 관계되는 것은?

파장

흡수

진폭

복사조도

대물경 지름이 1.0m인 반사망원경으로 밤하늘에 보이는 별이 이중성(double star)인지 아닌지를 밝혀내려 한다. 사용하는 빛의 파장이 5000Å이라면 이 망원경으로 식별할 수 있는 연성의 최소 각분리도(θ)는 약 얼마인가? (단, 망원경의 수차와 대기 운동에 의한 상의 흐려짐은 없다고 가정한다.)

2.0 × 10-10 radian

3.0 × 10-9 radian

5.1 × 10-8 radian

6.1 × 10-7 radian

굴절률 1.5인 유리에 어떤 물질을 1층 증착시켜 물속에서 수직으로 사용할 때 반사율이 최소가 되게 하려고 한다. 굴절률이 어떤 값을 갖는 물질을 증착해야 가장 효과가 크겠는가?

1.4

1.7

1.8

2.2

세기가 I(x) = 5sin 5x + 20 으로 표현되는 일차원 공간상의 간섭무늬가 있다. 이 간섭무늬의 가시도(visibility)는 얼마인가?

1/8

1/4

1/2

1

그림과 같은 영의 이중슬릿 실험에서, 두 슬릿 간 간격이 0.2mm 이고 source slit(A)과 두 슬릿(B)간의 거리가 10cm, 두 슬릿에서 스크린까지의 거리가 30cm 라면, 스크린에서 간섭무늬를 볼 수 있는 최대 source slit의 폭(Smax)는 얼마인가? (단, 광의 파장은 500 nm로 한다.)

0.25mm

0.50mm

0.75mm

1.00mm

투과형 홀로그램을 기준파로 비출 때 기준파의 파장이 변호함에 따라 재생 상에 일어나는 변화가 아닌 것은?

크기가 변화한다.

모양이 달라진다.

밝기가 달라진다.

재생위치기 달라진다.

진공 중에서 열 증발 방법으로 광학 렌즈 표면에 광학 박막을 만들려고 한다. 작업 공정에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

일반적으로 단층 무반사 박막으로는 MgF2를 사용한다.

고품질 박막을 증착하기 위해서 챔버 내부의 진공도는 10-5 Torr 이하에서 증착을 시작한다.

간단한 단층 거울 코팅에는 알루미늄을 사용한다.

두께가 균일한 박막을 얻기 위하여 증착 작업 중에는 기판의 회전 작업을 멈추어야 한다.

볼록렌즈와 오목렌즈를 접합하여 하나의 렌즈로 만들었을 때 볼록렌즈는 BK7 재료로 오목렌즈는 F2 재료를 사용하여 만들었다면 이 접합렌즈를 만든 가장 큰 목적은 무엇인가?

구면수차를 줄이기 위해서이다.

색지움 렌즈를 만들기 위해서이다.

렌즈 초점 거리를 조절하기 위해서이다.

광학계에서 나타나는 왜곡 수차를 줄이기 위해서이다.

어떤 현미경을 대물렌즈 초점과 대안렌즈의 초점 사이의 거리가 16.0cm 가 되도록 설계하였다. 이 현미경에서 20×의 배율을 갖는 대물렌즈의 초점거리는 얼마가 되어야 하는가?

20.0 cm

16.0 cm

4.0 cm

0.8 cm

프리즘을 이용하는 분광기를 제작하고자 한다. 프리즘의 재질로는 아래의 여러 유리가 있는데 이 중에서 분해능을 최대로 하는 유리는 어느 것인가?

511 - 635

574 - 577

584 - 460

605 – 436

어떤 물질 안에서 빛의 속도가 1.5×108 m/s 이다. 이 물질의 굴절률은 얼마인가?

0.5

1.5

2.0

2.5

렌즈의 뉴톤 링을 측정하여 알 수 있는 것은?

렌즈의 배율

렌즈의 굴절률

렌즈 표면의 곡률반경

렌즈의 주요점의 위치

색수차가 보정된 그림과 같은 접합렌즈가 양의 굴절능을 가질 때, 이 접합렌즈에서 볼록렌즈와 오목렌즈의 적절한 재질의 조합은?

볼록렌즈와 오목렌즈 모두 프린트 유리

볼록렌즈와 오목렌즈 모두 크라운 유리

볼록렌즈는 크라운 유리, 오목렌즈는 프린트 유리

볼록렌즈는 프린트 유리, 오목렌즈는 크라운 유리

MgF2 코팅 약품을 사용하여 연마된 BK7 렌즈 표면에 기준 파장 λ에 대해 단층 반사감소 박막을 입히려고 한다. 다음 중 가장 좋은 증착막 조건은?

λ/8 광학 두께로 입힌다.

λ/4 광학 두께로 입힌다.

λ/2 광학 두께로 입힌다.

λ의 광학 두께로 입힌다.

삼각 프리즘에서 굴절률에 따른 빛의 편향(deviation)과 분산에 관한 설명으로 옳은 것은?

굴절률이 크면 분산이 크다.

굴절률이 크면 분산이 작다.

굴절률이 크면 많이 편향된다.

굴절률이 크면 적게 편향된다.

플라스틱 렌즈가 광학유리 렌즈보다 좋은 점을 설명한 것 중 틀린 것은?

열팽창 계수가 작다.

일반적으로 원자재 값이 저렴하다.

필요시 원자재에 염색을 할 수 있다.

비구면도 용이하게 성형(mold) 할 수 있다.

지름이 10cm인 대물경의 각 분해능(angular resolution)은 약 얼마인가? (단, 빛의 파장은 500nm 이다.)

0.2 sec

0.7 sec

1.3 sec

2.6 sec

다음 중 Wollaston 프리즘에 관한 설명으로 옳은 것은?

Rochon 프리즘을 말한다.

Nicol 프리즘과 동일 형태이다.

결정축에 평행한 2개의 방해석 또는 수정직각 프리즘으로 구성된다.

이 프리즘에 빛이 들어가면 편광명을 달리하여 굴절각이 다른 2개의 편광으로 나뉘어진다.

다음은 편광현미경을 이용하여 결정을 관측한 코노스코프(cono-scope)이다. 단축 결정(uniaxial crystal)에 대한 것은?

람스덴(Ramsden), 호이겐스(Huygens), 컬너(Kellner) 및 에르플(Erfle) 등의 이름과 관련된 것은?

접안렌즈

망원경

간섭계

굴절계

대물렌즈와 대안렌즈가 사용되는 현미경의 총 배율은?

대물렌즈의 배율과 현미경 통의 길이를 곱한 값

대물렌즈의 배율과 대안렌즈의 배율을 곱한 값

대안렌즈 배율을 대물렌즈의 배율로 나눈 값

대물렌즈의 배율에 대안렌즈 배율과 현미경 통의 길이를 곱한 값

카메라 렌즈의 f-수(f/#)와 필름의 노출시간(T) 사이의 관계로 옳은 것은?

비교적 고정밀도의 볼록렌즈나 오목렌즈에서 볼 수 있는 현상으로, 물체의 상은 선명하지만 모양이 변형되어 보이는 현상의 수차는?

색수차

코마수차

구면수차

왜곡수차

그림과 같은 투과특성을 지닌 필터(filter)는? (단, 가시광선의 대역에서만 고려하기로 하며, 그래프에서 가로의 단위는 μm 이다.)

무반사 코팅

대역 투과필터

장파장 투과필터

중성농도필터(neutral dengity filter)

다음 중 광학매질의 복굴절성을 이용한 프리즘이 아닌 것은?

포로(Porro) 프리즘

로촌(Rochon) 프리즘

월라스톤(Wollaston) 프리즘

글렌-푸코(Glan-Foucault) 프리즘

다음 중 자외선에서 중적외선 영역까지의 넓은 파장 대역에 사용이 가능한 소재는?

IRTRAN

Zinc Selenide

Calcium Fluoride

Sodium Chloride

그림과 같이 수직방향으로 편광된 빛이 분극축이 45°로 편광투과방향을 회전시켠 편광자(Polarizer)에 입사하면 이 편광자를 통과하는 광량은 입사광량의 몇 %가 되는가? (단, 편광자는 이상적인 것으로 가정한다.)

0%

45%

50%

100%

광학결정에 의한 빛의 제어 기능 또는 변호나 기능이 아닌 것은?

광신호를 전기신호로 변환

전기신호를 광신호로 변환

광으로 음(音)을 제어

자기로 광을 제어

레이저 빛의 특징으로 옳은 것은?

종파이고 공간에 매질이 있어야 전파된다.

횡파이고 공간에 매질이 없어도 전파된다.

종파이고 공간에 매질이 없어도 전파된다.

횡파이고 공간에 매질이 있어야 전파된다.

석영결정의 Faraday효과를 이용하여 진동면을 45°회전시키고자 한다. 석영의 베르데 상수는 상온 20℃에서 0.0166(min of arc gauss-1 cm-1)이다. 자기장을 105 Gauss의 세기로 걸어주었을 때 석영의 두께는 약 얼마인가?

1.63cm

3.26cm

16.3cm

32.6cm

다음 중 빛의 결맞음 길이가 가장 중요하게 이용되는 것은?

라만 산란

광전 효과

홀로그래피

Fabry – Perot 간섭계

다음 중 균질 선폭확대(homogeneous broadening)의 요인이 아닌 것은?

충돌

도플러(Doppler) 효과

레이저 발진관의 압력

에너지 준위의 수명(life time)

이차 비선형과학효과(Susceptibility 2차항에 의한 결과)가 아닌 것은?

Optical Rectification

Harmonic Generation

Sum-frequency Generation

Four-Wave Mixing

레이저 공진기(resonator)의 두 거울의 반사율이 각각 99% 이고 길이가 0.5m 일 때 단일 모드로 공진시 선폭을 구하면?

95 kHz

190 kHz

380 kHz

950 0

다음 스톡스 벡터는 무슨 편광을 나타내는가?

우원형 편광

좌원형 편광

선형편광(수평)

선형편광(수직)

연속동작(continuous wave)레이저 발진시 공진기 내부 레이저 매질의 증폭에 의한 이득(g)과 회절, 거울투과율 등에 의한 손실(α)의 관계는?

g ＞ α

g ＜ α

g = α

g = √α

방해석(calcite)을 사용하여 선형 편광자(linear polatizer)를 만들 때 적용되는 광학적 특성은?

복굴절

반사

회절

간섭

Michelson 간섭계에 He-Ne 레이저 빔을 광원으로 사용하여 실험할 때 다음 설명 중 틀린 것은?

파장폭(선폭)이 좁으면 빨강색의 간섭무늬가 뚜렷하게 나타난다.

간섭무늬가 동심원으로 나타날 때도 있고 평행선으로 나타날 때도 있다.

한쪽 거울을 광축방향으로 이동함으로써 동심원 무늬 전체가 평행으로 이동한다.

한쪽 거울을 광축방향으로 이동함으로써 동심원 무늬가 하나씩 사라지거나 생겨난다.

부산송파 변조를 사용하는 방식으로 각각의 메시지를 서로 다른 부반송파로 변조하여 다수의 메시지를 동시에 광섬유를 통해 전송할 수 있는 방식은 다음 중 어떤 것인가?

시 분할 다중화

파장 분할 다중화

주파수 분할 다중화

헤테로다인 다중화

다음 전기 광학 효과를 설명한 것 중 틀린 것은?

커(Kerr) 계수는 2차 전기 광학계수이다.

위상 변조기는 전기 광학 효과를 이용한 전기광학 소자이다.

횡방향 변조기는 광선의 진행 방향과 전압이 걸린 방향이 서로 직각이다.

비등방성 결정의 굴절률은 매질을 지나는 광의 진동 방향에 관계없다.

광음향분광법(Acousto – Optic Spectroscopy)을 이용하여 측정할 수 있는 것은?

온도 측정

대기오염 측정

거리 측정

거대분자의 크기측정

N개의 광자가 비선형 결정을 지나면서 제3차 고조파 발생(third harmonic generation) 과정을 통하여 파장이 다른 광자로 손실없이 완전히 변환되었다. 발생한 제3차 고조파의 광자 수는 몇 개인가?

N/3

N/2

N

3N

레이저 광속에 대한 결맞음성의 종류와 측정 장치를 연결한 것 중 옳은 것은?

시간결맞음성 – 영의 실험

시간결맞음성 – 마이켈슨 간섭계

공간결맞음성 – Fabry Perot 간섭계

공간결맞음성 – 프리즘 분광기

어떤 레이저의 출력이 10W이고 레이저 광속의 직경이 0.1cm 이다. 이 레이저를 렌즈로 집속하여 광속의 직경이 0.01cm 가 되게 하였다. 이 레이저의 단위면적당 세기(W/cm2)는 몇 배 증가하겠는가?

10배

100배

1000배

10000배

굴절률 타원체(index ellipsoid) 방정식이 0.4X2 + 0.4Y2 + 0.3Z2 = 1 인 매질에서 x축 방향으로 편극된 광의 굴절률은 약 얼마인가?

1.38

1.48

1.58

1.68

다음 중 파장 가변성이 좋아 분광학 등에 가장 널리 이용되는 레이저는?

색소 레이저

아르곤 레이저

Nd – YAG 레이저

헬름 – 네온 레이저