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굴절망원경

굴절망원경
굴절망원경의 종류
굴절망원경은 빛이 렌즈를 통과할 때 굴절되는 특성을 이용해 빛을 모을 수 있도록 만든 망원경이다. 이것은 접안렌즈에 따라 갈릴레이식과 케플러식으로 나눈다.

- 장점 : 동일 크기의 반사망원경에 비해 빛을 많이 모을 수 있고 상의 대조가 좋다.
- 단점 : 상대적으로 가격이 비싸고 색수차가 나타난다.

※ 굴절망원경의 색수차는 굴절률이 다른 두 개 이상의 렌즈를 복합해서 만들면 거의 해결이 된다.
갈릴레이식 굴절망원경
갈릴레이식 굴절망원경
1608년 네덜란드의 안경 제조업자인 리프셰(Hans Lipershey)는 우연한 기회에 두 개의 렌즈를 적당한 간격으로 두었을 때 멀리 있는 물체를 확대해 볼 수 있다는 사실을 발견하게 된다. 이 사실을 들은 갈릴레이는 이듬해 자신이 직접 망원경을 제작하게 되는데, 대물렌즈를 볼록렌즈로, 접안렌즈를 오목렌즈로 구성해 망원경을 만들었고, 이를 갈릴레이식 망원경이라 부른다.

- 장점 : 상이 정립(똑바로)으로 보인다.
- 단점 : 시야(볼 수 있는 영역)가 좁다. 색수차가 생긴다.
- 용도 : 오페라 관람용 망원경, 측지용 등. 그러나 천문용으로는 잘 이용되지 않는다.

※ 갈릴레이식 망원경이 시야가 좁은 이유 : 망원경의 시야(볼 수 있는 영역)는 접안렌즈의 시야에 비례한다. 즉, 접안렌즈의 시야가 넓을수록 넓은 영역을 볼 수 있다. 오목렌즈를 이용한 접안렌즈는 구조적으로 시야가 좁기 때문에 갈릴레이식 망원경의 시야는 좁다.
케플러식 망원경
캐플러식 굴절망원경
1611년에 발표된 케플러의 저서에는 갈릴레이식과는 달리 접안렌즈를 볼록렌즈로 한 굴절망원경을 설계를 제시하였는데 이를 케플러식 망원경이라 한다. 케플러는 자신이 망원경을 직접 제작하지는 않았지만 그가 처음으로 설계한 망원경이라 하여 케플러식 망원경이라 부른다.

- 장점 : 시야가 넓다.
- 단점 : 상이 도립(거꾸로)으로 보인다. 색수차가 생긴다.
- 용도 : 천문관측 및 지상관측

※ 케플러식 망원경의 단점은 상이 거꾸로 보이는 것이지만 접안렌즈 앞에 직각프리즘(또는 직각 거울)을 설치하면 정립(똑바로)된 상을 볼 수 있다. 일반적으로 사용되는 대부분의 쌍안경이 케플러식 망원경이지만 이처럼 직각 프리즘이 설치되어 있어 마치 갈릴레이식 망원경처럼 상을 정립으로 볼 수 있다.
굴절망원경의 대물렌즈의 종류와 특성
무반사 코팅 렌즈
빛의 대부분은 렌즈를 통과하지만 렌즈 재질의 전기적 특성에 의해 일부는 통과하지 못하고 반사하게 된다. 따라서 렌즈의 투과율을 높이기 위해서는 유전체 물질로 렌즈 표면을 코팅해야 하며, 코팅된 렌즈를 무반사 코팅 렌즈라 부른다. 투과율을 보다 높이기 위해서는 다른 재질의 물질을 여러 번 코팅하기도 한다. 무반사 코팅 렌즈의 대부분은 청색(어떤 것은 적색)을 띠고 있어 쉽게 알아볼 수 있다.
아크로메틱 렌즈
아크로메틱렌즈
렌즈의 초점 위치는 빛의 색에 따라 다르다. 붉은 색일수록 먼 곳에서, 푸른색일수록 렌즈로부터 가까운 곳에 초점을 맺는다. 색에 따라 렌즈의 초점 위치가 다르면 상이 깨끗이 보이지 않는다. 즉, 청색이 잘 보이도록 조절하면 붉은 색이 흐려지고 역으로 붉은 색이 잘 보이도록 하면 푸른색이 흐려진다. 이 같은 문제는 왼쪽 그림처럼 굴절률이 다른 두 개의 렌즈를 합성함으로써 해결될 수 있다. 아크로매틱 렌즈는 붉은 색과 푸른색이 한곳에서 초점을 맺도록 설계된 렌즈이다.
아포크로메틱 렌즈
아포크로메틱렌즈
색수차를 보정하기 위해 고안된 것이 아크로메틱 렌즈이지만 이 역시 색수차를 완전히 제거하는 것은 아니다. 아포크로메틱 렌즈는 왼쪽 그림처럼 3 개의 굴절률이 서로 다른 렌즈를 이용해 만든 것으로 색수차가 거의 제거된다.

※ 아포크로메틱 렌즈의 종류 중에는 ED렌즈, SD렌즈, 프로라이트(형석) 렌즈 등이 있는데 학술적 표현 방법은 아니나 널리 사용되는 용어이다. 사용되는 유리의 재질에 따라 이들 간의 구분이 된다. 아포크로메틱 렌즈는 색수차가 잘 보정된다는 장점이 있으나 지나치게 가격이 비싸다는 단점 때문에 전문가가 아니면 특별히 사용할 필요는 없다.
최종수정일

2017년 6월 19일