무초점 망원경: 두 개의 렌즈, 순 초점 없음
1 · 예측
무초점(케플러식) 망원경은 대물렌즈와 접안렌즈의 초점이 일치하도록 배치합니다. 즉, 평행광은 들어오고 평행광은 나가게 됩니다. 짧은 접안렌즈 초점 거리가 망원경 배율을 높이거나 낮추나요?
- 접안렌즈가 짧을수록 배율이 낮아집니다.
- 접안렌즈 초점 거리는 배율에 영향을 주지 않습니다.
- 더 높음 - 배율은 대물렌즈와 접안렌즈의 초점 거리 비율이므로 접안렌즈의 초점 거리를 줄이면 비율이 늘어납니다.
2 · 설정
- 망원경 사전 설정을 열고 재설정을 누릅니다. 대물렌즈는 f = 100cm입니다. 두 렌즈는 결합된 초점 거리(무초점 조건)로 구분됩니다.
- 각배율 표시를 활성화하세요.
- 각 시행(f = 100cm로 고정된 대물렌즈)에 대한 접안렌즈의 초점 거리를 설정하고 결과 배율을 기록합니다.
3 · 데이터 수집
| 접안렌즈 초점 거리 f_e (cm) | 각배율 M |
|---|---|
| 10.00 | |
| 20.00 | |
| 30.00 |
세 번의 시행에 대해 M(y축)을 1/f_e(x축)에 대해 그래프로 그리세요.
4 · 분석
- 한 번의 시행에 대해 f_o = 100cm를 사용하여 M = −f_o/f_e를 계산합니다. 표와 비교해 보세요.
- 배율이 음수인 이유(간단한 케플러 망원경의 전형적인 반전 이미지)와 접안렌즈 초점 거리가 짧을수록 M의 크기가 증가하는 이유를 설명하십시오.
5 · 확장
- 배율을 결정하는 접안렌즈와 달리, (이 초점거리만 다루는 모형에는 나타나지 않는) 대물렌즈의 지름은 망원경이 모으는 빛의 양과 궁극적인 분해능을 결정합니다. 천문학자들이 배율만이 아니라 망원경의 구경(대물렌즈 지름)에 왜 더 신경 쓰는지 설명하세요.
- 'A초점'은 평행광이 평행광을 생성한다는 의미입니다. 망원경에는 카메라 렌즈나 돋보기와 달리 단일 전체 초점 거리가 없습니다. 이 디자인이 편안한 눈으로 매우 먼 물체(효과적으로 무한대)를 보는 데 이상적인 이유를 설명하십시오.
이 실험의 물리학
망원경 각배율
무초점 케플러식 망원경의 각배율은 M = −f_o/f_e, 즉 대물렌즈의 초점 거리와 접안렌즈의 초점 거리의 비율입니다. 대물렌즈가 길거나 접안렌즈가 짧을수록 배율이 증가합니다.