1. 기하 광학 (Geometrical Optics), 광선 광학 (Ray Optics)
ㅇ 빛을 단순하게 직선 만으로 움직이는 광선(Ray)으로 취급하는 실용적인 광학이론
- 광통신/광섬유/각종 광학소자 등에서 광이 어떻게 도파, 전파되는지 등에 대해,
. 기하학적 광선(Light Ray)으로 설명
- 즉, 빛의 회절효과를 무시하고 반사면,굴절면을 이용하여,
. 파면을 원하는 모양으로 바꾸는 방법을 연구하는 분야
ㅇ 만일, 빛의 파장이 광학소자 크기에 비해 매우 작다면(0 에 근접),
- 근사적으로 빛에 대해 기하학적 설명이 가능
. 즉, 빛을 직선으로 전파하는 광선의 다발로 보고, (즉, 빛의 파동성인 간섭,회절을 무시)
. 그 행로를 직진, 반사 및 굴절 법칙에 따라 기하학적으로 취급할 수 있음
※ 광선이론(Ray Theory),기하광학(Geometrical Optics) ↔ 물리광학(Physical Optics)
2. 기하 광학의 특징
ㅇ 광선추적 및 렌즈방정식과 같은 작도법을 이용하여 주로 설명,해석을 함
ㅇ 빛과 렌즈,거울,프리즘,개구(빛의 파장 보다 훨씬 큰 물체들)와의 상호작용에 관심을 갖음
3. 기하 광학의 사용 이유 例)
ㅇ 사실, 빛은 파동성 성질로 볼 때 전자기파의 일종으로써,
- 전자기파의 전파(傳播)를 설명하는 맥스웰방정식으로,
- 광섬유를 통한 광의 도파(導播) 등을 거의 완벽하게 설명할 수 있으나,
- 광섬유내 광 코어의 직경이 광의 파장에 비해 큰 경우에는,
- 맥스웰방정식을 푼다는 것이 수학적으로 대단히 복잡해 짐
ㅇ 따라서, 파장을 0 으로 간주하여 설명하는 기하광학을 이용하여,
- 광섬유를 통한 광의 도파, 현미경이나 망원경 등 광학기계의 설계 등에 활용됨
ㅇ 한편, 빛의 간섭 및 회절 현상은 기하광학으로는 설명이 되지 않음
4. 기하 광학의 구분
ㅇ 근축 광학 (Paraxial)
- 한 점에서 나온 광선이 완전히 한 점에 모이는 현상을 다룸 (수차가 없음)
* 근축 광선 (paraxial rays)
. 광축에 대해 작은 각도로 입사하는 광선
ㅇ 수차론 (Aberration)
- 점 광원에서 출발한 광선들이 단일한 점으로 모이지 않고 흩어지는 현상을 다룸