여러분이 답변들을 해주셔서 고맙습니다.
제가 프라운호퍼 회절현상의 원리를 한 번 잘 살펴보고 나서 깨달았습니다.
보통 회절 현상을 설명할 때 회절릉 물체의 가장자리나 좁은 틈에서
발생한다는 식으로 설명하기 때문에 이런 착각에 빠지게 되는 것 같습니다.
즉 렌즈의 경우 오직 렌즈 가장자리를 통과한 빛만이 회절을 일으킨다는
착각을 하기 쉽게 된 것입니다.
그런데 호이겐스의 원리를 잘 알고보니까 회절이라는 것은 렌즈의 모든
부분이 다시 새로운 파원이 되기 때문에 발생하는 현상이며 가장자리의
빛만이 일으키는 것이 아님을 깨닫게 되었습니다.
사실은 학교다닐 때 다 배운 것들이었는데 오래되어서 잊어버린 것 같습니다.
(4년제 물리학과 졸업했습니다)
그런데 이 원리대로라면 망원경이라는 것들이 실제로 별볼일 없다는
생각이 듭니다.
60mm 인 경우에 분해각이 2초밖에 되지 않는데 시력 1.0인 사람은
분해각이 1도 이므로 1도=60초, 60초/2초= 30배 즉 겨우 최대배율이
30배밖에 안 되고 120mm 짜리 비싼 망원경이라도 60배라는 작은? 배율
밖에는 만들지 못한다는 얘기가 되는데 이런 배율로 그 먼 거리에 있는
천체들을 제대로 관측할 수가 있는가 하는 생각이 듭니다.
그래서 제가 아래의 글을 검색해서 올렸습니다.
네이버 지식 검색에서 퍼온 것입니다.
>눈의 분해능의 단위로 cpd(Cycle per Degree)라는 주파수 단위를
사용하는데 1 cpd 는 1도의 각도안에 흰색띠와 검은색띠가 있는
것을 의미입니다. 사람의 눈은 5 cpd를 가장 민감하게 구분할 수
있으며 이보다 조밀하면 점점 구분할수 있는 능력이 떨어져서 약
80 cpd 에 이르면 전혀 구분을 못하게 됩니다. 즉, 그냥 회색으로
보인다는 말이죠. 재미있는 것은 색깔의 경우는 5 cpd 가 되면 전혀
구분을 못하게 됩니다. 즉, 빨간색띠와 녹색띠가 그냥 노란색으로
보인다는 말이죠.
그리고, 사람의 눈에는 Fovea(중심와)라는 것이 있는데 이곳을 통해
볼수 있는 각도는 2˚밖에 안됩니다. 우리가 어떤 것을 볼때 2˚각도
안에 있는 것 밖에는 제대로 인식을 할수 없다는 말이죠. 2˚가 넘으면
10˚까지는 볼수는 있습니다. 다만, 제대로 인식을 못하는 거죠. 예를
들면, 책을 읽을때 눈에 보이는 것은 책 전체가 다 보이지만 읽을 수
있는 것은 글자 몇개 밖에 안되기 때문에 눈을 이동하면서 책을 읽게
되죠. 그럼 10˚가 넘는 것은 못보나요? 이때도 볼수는 있습니다만,
이경우는 실제 눈으로 보는 것이 아니라 기존에 보았던 영상을 뇌가
기억하고 있다가 실제로 보이는 것처럼 느끼게 하는 것입니다
요악하면 사람눈이 1분 각도까지 구분한다는 것은 칼라가 아닌 흑백으로
간신히 구분가능 한 것을 얘기하며 유효 배율도 이런 관점에서 다시
따져보아야 할 것 같습니다.
제가 제 망원경으로 목성을 관측해 본 결과 갈색 줄무늬 2개 정도 외에는
더 자세히 볼 수가 없었습니다.
그 원인은 밝기 보다는 선명도에 있는 것 같았는데 결국 밝기로는 충분한데도
불구하고 정밀도가 떨어지는 바람에 값비싼 대형 구경의 망원경을 구입해야
한다는 문제에 부딪히게 되는군요.
뭔가 이 문제를 해결할 좋은 방법이 있다면 소구경 저비용의 망원경으로도
천체를 아주 선명하게 볼 수가 있을텐데 하는 생각이 듭니다.
그리고 여러 배율로 지상물체 관찰 테스트를 한 결과 레일리 원반 반지름
보다 작은 각도까지도 분해가 가능한 것으로 판단됩니다.
즉 회절이론 대로의 배율한계보다는 실제 망원경이 더 배율이 높다고 판단
되는데 제 생각에는 이렇습니다.
콘트라스트(밝기 차이)가 충분히 클 때는 레일리 원반의 정중앙 부분이
매우 밝기 때문에 레일리 원반끼리 어느 정도 겹치더라도 사람의 시신경이
어느 정도 판독해 낼 수가 있을 것이고 이것이 더욱 효과적으로 되려면
망원경 배율을 크게 해주는 것이 좋다는 겁니다.
그러므로 훈련된 사람은 같은 망원경으로도 훨씬 정밀하게 볼 수가 있고
유효배율 보다 망원경 배율을 크게 하더라도 효과가 어느 정도는 있다는
겁니다.
단지 이것은 콘트라스트가 높은 물체를 관측할 경우에만 적용된다는
것입니다.
그리고 굴절망원경이 반사망원경보다 콘트라스트가 높다는 글을 읽었는데
그렇다면 동일 구경 에서는 굴절망원경이 더 선명하게 된다는 뜻이 됩니다.
제가 프라운호퍼 회절현상의 원리를 한 번 잘 살펴보고 나서 깨달았습니다.
보통 회절 현상을 설명할 때 회절릉 물체의 가장자리나 좁은 틈에서
발생한다는 식으로 설명하기 때문에 이런 착각에 빠지게 되는 것 같습니다.
즉 렌즈의 경우 오직 렌즈 가장자리를 통과한 빛만이 회절을 일으킨다는
착각을 하기 쉽게 된 것입니다.
그런데 호이겐스의 원리를 잘 알고보니까 회절이라는 것은 렌즈의 모든
부분이 다시 새로운 파원이 되기 때문에 발생하는 현상이며 가장자리의
빛만이 일으키는 것이 아님을 깨닫게 되었습니다.
사실은 학교다닐 때 다 배운 것들이었는데 오래되어서 잊어버린 것 같습니다.
(4년제 물리학과 졸업했습니다)
그런데 이 원리대로라면 망원경이라는 것들이 실제로 별볼일 없다는
생각이 듭니다.
60mm 인 경우에 분해각이 2초밖에 되지 않는데 시력 1.0인 사람은
분해각이 1도 이므로 1도=60초, 60초/2초= 30배 즉 겨우 최대배율이
30배밖에 안 되고 120mm 짜리 비싼 망원경이라도 60배라는 작은? 배율
밖에는 만들지 못한다는 얘기가 되는데 이런 배율로 그 먼 거리에 있는
천체들을 제대로 관측할 수가 있는가 하는 생각이 듭니다.
그래서 제가 아래의 글을 검색해서 올렸습니다.
네이버 지식 검색에서 퍼온 것입니다.
>눈의 분해능의 단위로 cpd(Cycle per Degree)라는 주파수 단위를
사용하는데 1 cpd 는 1도의 각도안에 흰색띠와 검은색띠가 있는
것을 의미입니다. 사람의 눈은 5 cpd를 가장 민감하게 구분할 수
있으며 이보다 조밀하면 점점 구분할수 있는 능력이 떨어져서 약
80 cpd 에 이르면 전혀 구분을 못하게 됩니다. 즉, 그냥 회색으로
보인다는 말이죠. 재미있는 것은 색깔의 경우는 5 cpd 가 되면 전혀
구분을 못하게 됩니다. 즉, 빨간색띠와 녹색띠가 그냥 노란색으로
보인다는 말이죠.
그리고, 사람의 눈에는 Fovea(중심와)라는 것이 있는데 이곳을 통해
볼수 있는 각도는 2˚밖에 안됩니다. 우리가 어떤 것을 볼때 2˚각도
안에 있는 것 밖에는 제대로 인식을 할수 없다는 말이죠. 2˚가 넘으면
10˚까지는 볼수는 있습니다. 다만, 제대로 인식을 못하는 거죠. 예를
들면, 책을 읽을때 눈에 보이는 것은 책 전체가 다 보이지만 읽을 수
있는 것은 글자 몇개 밖에 안되기 때문에 눈을 이동하면서 책을 읽게
되죠. 그럼 10˚가 넘는 것은 못보나요? 이때도 볼수는 있습니다만,
이경우는 실제 눈으로 보는 것이 아니라 기존에 보았던 영상을 뇌가
기억하고 있다가 실제로 보이는 것처럼 느끼게 하는 것입니다
요악하면 사람눈이 1분 각도까지 구분한다는 것은 칼라가 아닌 흑백으로
간신히 구분가능 한 것을 얘기하며 유효 배율도 이런 관점에서 다시
따져보아야 할 것 같습니다.
제가 제 망원경으로 목성을 관측해 본 결과 갈색 줄무늬 2개 정도 외에는
더 자세히 볼 수가 없었습니다.
그 원인은 밝기 보다는 선명도에 있는 것 같았는데 결국 밝기로는 충분한데도
불구하고 정밀도가 떨어지는 바람에 값비싼 대형 구경의 망원경을 구입해야
한다는 문제에 부딪히게 되는군요.
뭔가 이 문제를 해결할 좋은 방법이 있다면 소구경 저비용의 망원경으로도
천체를 아주 선명하게 볼 수가 있을텐데 하는 생각이 듭니다.
그리고 여러 배율로 지상물체 관찰 테스트를 한 결과 레일리 원반 반지름
보다 작은 각도까지도 분해가 가능한 것으로 판단됩니다.
즉 회절이론 대로의 배율한계보다는 실제 망원경이 더 배율이 높다고 판단
되는데 제 생각에는 이렇습니다.
콘트라스트(밝기 차이)가 충분히 클 때는 레일리 원반의 정중앙 부분이
매우 밝기 때문에 레일리 원반끼리 어느 정도 겹치더라도 사람의 시신경이
어느 정도 판독해 낼 수가 있을 것이고 이것이 더욱 효과적으로 되려면
망원경 배율을 크게 해주는 것이 좋다는 겁니다.
그러므로 훈련된 사람은 같은 망원경으로도 훨씬 정밀하게 볼 수가 있고
유효배율 보다 망원경 배율을 크게 하더라도 효과가 어느 정도는 있다는
겁니다.
단지 이것은 콘트라스트가 높은 물체를 관측할 경우에만 적용된다는
것입니다.
그리고 굴절망원경이 반사망원경보다 콘트라스트가 높다는 글을 읽었는데
그렇다면 동일 구경 에서는 굴절망원경이 더 선명하게 된다는 뜻이 됩니다.
[퀴즈풀이]
