물리 · 렌즈와 광학 기기

볼록렌즈와 상의 위치

물체와 스크린을 움직여 실상·허상, 확대·축소, 초점을 비교해 보세요.

볼록렌즈와 상의 위치 개념 그림

시뮬레이션은 브라우저에서 실행됩니다. 실험 조건을 바꾸기 전에 학습 목표와 탐구 질문을 살펴보세요.

이 실험에서 알아볼 내용

물체가 초점 안팎에 있을 때 광선의 진행과 상의 방향을 비교하고, 스크린에 상이 맺히는 조건을 찾으세요.

교과와 단원

2022 개정 전자기와 양자 · 빛과 정보 통신. 볼록렌즈의 상과 스크린의 관계를 통해 광학 기기의 기초 원리를 탐구합니다. 거울·복합 광학계·수차는 포함하지 않으며 수치는 이상화한 모형의 예측입니다.

연계 성취기준: 12전자02-02

탐구 질문과 해설

1. 물체를 초점 거리의 두 배에 두면 스크린은 어디에 놓아야 할까요?

렌즈 반대쪽 초점 거리의 두 배에 두면 같은 크기의 거꾸로 된 실상이 맺힙니다. 스크린을 앞뒤로 움직이면 한 점에서 나온 광선들이 스크린의 서로 다른 위치에 닿아 흐려집니다.

2. 물체를 초점 안쪽으로 옮기거나 정확히 초점에 두면 어떻게 될까요?

안쪽에서는 광선을 뒤로 연장한 곳에 바로 선 확대 허상이 생기며 스크린에 받을 수 없습니다. 정확히 초점에서는 한 물체 점에서 나온 광선들이 평행해져 유한한 거리에 선명한 상이 생기지 않습니다.

모형의 가정과 실제 현상과의 차이

공기 중 얇은 볼록렌즈와 광축 가까이의 광선을 사용하는 이상화한 기하광학 모형입니다. 초점 거리 f는 10–30 cm, 물체 거리는 0.5–3 f, 스크린 거리는 0.5–4 f입니다. 물체 높이는 1 cm로 고정하며, 읽기 쉽게 그림의 세로 방향을 가로에 비해 8배 확대합니다. 그림의 광선 각도를 실제 각도로 재면 안 됩니다. 1/f=1/d물체+1/d상, 배율 m=−d상/d물체로 광선과 상의 위치를 계산합니다. 물체가 초점에 있으면 상의 거리를 유한한 수로 표시하지 않습니다. 실상은 실제 광선의 교차점, 허상은 점선으로 뒤로 연장한 광선의 교차점입니다. 스크린의 점·띠는 물체 끝점의 모임 정도를 보여 주는 개념 표시이며 실제 밝기나 영상 전체를 예측하지 않습니다. 화면 밖의 상은 안내로 표시하고, 그래프의 위아래 범위도 제한합니다. 수차·회절·렌즈 두께·반사 손실·색은 생략합니다. 계산식 유도보다 광학 기기의 정성적 원리 관찰을 위한 모형입니다.

참고 자료

← 다른 실험 둘러보기
WELCOME TO BLUE LAB

작은 호기심에서
나만의 발견까지.

블루랩은 조건을 직접 바꾸며 과학 개념을 탐구하는 가상 실험실이에요.

  1. 01

    궁금한 실험을 찾아요

    실험 이름, 개념, 단원으로 검색하거나 과학 분야를 선택해 보세요.

  2. 02

    한 번에 한 조건씩 바꿔요

    결과를 먼저 예상한 뒤 슬라이더를 움직여요. 현재 값과 단위를 함께 살펴보세요.

  3. 03

    관찰하고 다시 실험해요

    화면, 수치, 그래프를 비교해 보세요. 초기화를 누르면 처음 조건으로 돌아갑니다.

선생님을 위한 작은 팁

학생에게 결과를 예상하게 한 뒤, 한 가지 변수만 바꾸어 비교하도록 안내해 주세요. 각 실험 아래에서 모형의 가정과 참고 자료를 확인할 수 있습니다.

사이트 안에서는 별도 계정을 만들지 않아요. 실험 조건과 결과는 브라우저에서 계산합니다. 데이터 처리에 관한 자세한 내용은 개인정보 안내에서 확인할 수 있어요. 키보드의 Tab 키로 이동하고 방향키로 슬라이더를 조절할 수 있어요.