굴절 망원경(케플러식, 갈릴레오식) - 자바실험실

굴절 망원경(케플러식, 갈릴레오식)






 

* 망원경 시뮬레이션 제작에 도움 주신 권홍진 선생님, 김익순 선생님께 감사의 말씀 드립니다.

굴절 망원경

망원경 중에 오직 렌즈의 굴절 현상만을 이용한 망원경을 굴절 망원경이라고 합니다. 굴절 망원경(이하 망원경)은 대물렌즈와 접안렌즈의 조합에 따라 갈릴레오식, 케플러식 두 종류가 있습니다.
갈릴레오식은 흔히 지상 망원경으로 불리는 것입니다. 이것은 볼록한 대물렌즈와 오목한 접안렌즈의 조합으로 만든 망원경입니다. 갈릴레오는 자신이 만든 이런 망원경으로 처음 별을 관찰했던 천문학자입니다.
그 후에 오목한 접안렌즈 대신에 볼록한 접안렌즈를 사용한 망원경이 등장했는데 이것이 케플러식 망원경이라고 부릅니다. 요즈음 쓰고 있는 천체 망원경은 바로 이 케플러식 망원경이라고 보면 됩니다. 케플러식 망원경은 물체의 상이 거꾸로 보이기 때문에 지상용으로는 부적합하지만, 시야가 넓기 때문에 천체 관측용으로 많이 사용됩니다. 천체는 뒤집혀 보여도 별 상관 없습니다.

케플러식 망원경

Keplerian telescope

  • 대물렌즈로 평행하게 입사된 별 빛이 접안렌즈에서 평행하게 나오면 초점이 잘 맞은 것입니다.
  • 별 빛들이 모여서 눈으로 전달됩니다. 즉, 눈으로 보는 것보다 밝게 볼 수 있습니다.
  • 위 그림의 예를 보면, 3˚ 각도로 비스듬하게 들어온 빛이 약 15˚ 각도로 바뀌어 나갑니다. 이것은 이 망원경을 통해 약 5배 확대된 상을 볼 수 있다는 뜻입니다.
  • 위 그림의 예를 보면, 3˚ 각도로 비스듬하게 들어온 빛의 대부분이 눈으로 들어오고 있습니다. 케플러식 망원경은 시야가 넓은 특징이 있습니다.

갈릴레오식 망원경

Galilean telescope

  • 대물렌즈로 평행하게 입사된 별 빛이 접안렌즈에서 평행하게 나오면 초점이 잘 맞은 것입니다.
  • 별 빛들이 모여서 눈으로 전달됩니다. 즉, 눈으로 보는 것보다 밝게 볼 수 있습니다.
  • 위 그림의 예를 보면, 3˚ 각도로 비스듬하게 들어온 빛이 약 15˚ 각도로 바뀌어 나갑니다. 이것은 이 망원경을 통해 약 5배 확대된 상을 볼 수 있다는 뜻입니다.
  • 위 그림의 예를 보면, 3˚ 각도로 비스듬하게 들어온 빛이 눈으로 들어오지 못합니다. 이처럼 갈릴레오식 망원경은 관찰 가능한 시야가 좁습니다.

망원경 평가의 3가지 기준

  1. 집광력: 빛을 모으는 능력
    빛을 모아주어서 눈으로 보는 것보다 밝게 볼 수 있게 해주고, 눈으로는 보이지 않는 어두운 물체를 볼 수 있게 해줍니다.
  2. 분해능: 세밀하게 분해해주는 능력
    흐릿하게 퍼져서 보이는 물체의 모습을 뚜렷하게 볼 수 있게 해줍니다. 즉, 너무 멀리 있어서 그 형태가 뚜렷하게 구별되지 않는 물체의 윤곽을 매우 자세히 볼 수 있게 해줍니다.
  3. 확대능: 크게 볼 수 있게 해주는 능력
    상을 확대시켜서 우리가 보기 좋게 만들어 줍니다.

반사 망원경

망원경의 집광력은 대물렌즈의 구경과 밀접한 관련이 있습니다. 대물렌즈의 직경이 두 배 커지면 대물렌즈로 들어오는 빛의 양은 2의 제곱인 4배가 됩니다. 이 때문에 좀 더 큰 망원경을 선호하게 됩니다.
그러나, 굴절 망원경은 마냥 크게 만들 수 없습니다. 렌즈가 커질수록 무거워지고 두꺼워지기 때문입니다. 렌즈의 가장자리로 갈수록 유리가 프리즘과 같은 역할을 하여 빛을 색깔별로 분해해 버리기도 합니다. 이러한 단점을 보완한 망원경이 반사식 망원경이고, 이 반사식 망원경이 현재 천문 관측에서 가장 많이 쓰이고 있습니다.

Newtonian Reflector Simulation