캐릭터 쌍안경

실험날짜          년         월       일

학년                반          번          이름

학습목표

예쁜 캐릭터 쌍안경을 만들어보고, 렌즈의 종류와 망원경의 원리에 대하여 알아봅시다.

미리 생각해 보기

렌즈의 종류는 어떤 것이 있나요? 또, 렌즈를 이용한 예로는 어떤 것이 있을까요?

준비물

쌍안경 도안, 대물렌즈, 접안렌즈, 색종이, 양면테이프

직접준비하세요: 가위, 풀

실험과정 & 방법

1. 먼저 렌즈 두 가지를 손으로 만져보고 어떤 렌즈인지 구분해봅시다.

렌즈를 만진 후 깨끗한 천으로 렌즈에 묻은 지문을 잘 닦아주세요.

2. 각각의 렌즈를 이용해 사물을 다양한 방법으로 관찰해봅시다.

뒷면의 활동지를 참고하세요.

3. 망원경 도안을 선을 따라 조심스럽게 떼어냅니다.

렌즈를 붙일 구멍 부분도 모두 떼어주세요.

4. 대물렌즈(큰 렌즈)는 큰 구멍에, 접안렌즈(작은 렌즈)는 작은 구멍에 잘 맞추어서

양면테이프를 이용하여 붙여줍니다

5. 도안을 접는선을 따라 접고 양면테이프를 이용하여 조립합니다.

6. 색종이를 이용하여 쌍안경을 예쁘게 꾸며줍니다.

도안의 남은 부분을 이용하거나 직접 재료를 준비하여 다양하게 꾸며도 좋습니다.

표시된 곳에 양면테이프를 붙이고 ⓐ의 안쪽면과 끝을 맞춰붙여주세요.

렌즈의 깨끗한 면 쪽에 양면테이프를 붙여주세요.

②의 안쪽 표시된면에 양면테이프를 붙이고 ⓑ의 바깥쪽과

연결해주세요. ③과 ⓒ도 마찬가지로 붙여주세요.

※점선표시된 기호는 뒷면입니다. 앞, 뒷면 주의하세요.

1. ④에 큰 렌즈를, ⑤에 작은 렌즈를 양면테이프로 붙입니다.

2. 도안을 접는 선을 따라 접어줍니다.

3. ①, ⓐ를 끝을 맞춰 양면테이프로 붙입니다.

4. ②, ⓑ / ③, ⓒ를 각각 양면테이프로 붙이고 망원경 안으로 접어줍니다.

주의하세요

1. 가위를 사용할 때 다치지 않도록 조심하세요.

2. 렌즈를 정확하게 붙여주세요. 두 렌즈가 평행선상에 있어야 가장 잘 보입니다.

3. 도안을 뜯어낼 때 찢어지지 않도록 주의하세요. 빨리 떼면 찢어질 수 있습니다.

4. 쌍안경으로 절대로 태양을 보지 마세요. 실명의 위험이 있습니다.

실험 결과

1. 각각의 렌즈는 어떤 종류인가요?

큰 렌즈 :                           작은 렌즈 :

2. 다음과 같이 관찰해보고 어떻게 보이는지 알아봅시다.

오목렌즈로 가까운 사물을 보았을 때 :

오목렌즈로 멀리 있는 사물을 보았을 때 :

볼록렌즈로 가까운 사물을 보았을 때 :

볼록렌즈를 눈에서 멀리 떨어트리고 멀리 있는 사물을 보았을 때 :

실험 결과

3. 두 렌즈를 겹쳐서 보았을 때 사물은 어떻게 보이나요?(두 렌즈 사이 거리 5~10cm정도)

느낀점

실험 POINT

1. 볼록렌즈

2. 오목렌즈

3. 망원경의 종류

4. 망원경의 원리

교사용

실험제목: 캐릭터 쌍안경		실험원리: 렌즈와 망원경의 이해
실험소요시간: 60분	실험분야: 물리	실험결과물: 캐릭터 접이식 쌍안경
교사용 준비물:		실험 구성: 10인용 개별실험

미리 생각해 보기

렌즈를 종류는 어떤 것이 있나요? 또, 렌즈를 이용한 예로는 어떤 것이 있을까요?

렌즈의 종류로는 크게 렌즈의 가운데가 가장자리보다 두꺼워 볼록한 모양인 볼록렌즈와 가운데가

가장자리보다 얇은 오목렌즈 두 종류가 있습니다. 볼록렌즈는 보통 물체를 확대해서 볼 때 많이

사용됩니다. 돋보기나 카메라, 망원경에 사용됩니다. 오목렌즈는 물체가 작게 보입니다. 가장 많이

사용되는 곳은 멀리 있는 물체가 잘 보이지 않는 근시안의 보정 역할을 하는 안경입니다.

소형 쌍안경이나 오페라글라스의 접안렌즈로도 사용됩니다.

실험 결과

1. 각각의 렌즈는 어떤 종류인가요?

큰 렌즈 : 볼록렌즈                    작은 렌즈 : 오목렌즈

렌즈를 만져보면 큰 렌즈는 렌즈의 가운데가 가장자리보다 두꺼운 것을, 작은 렌즈는 가운데가

가장자리보다 두꺼운 것을 알 수 있습니다.

2. 다음과 같이 관찰해보고 어떻게 보이는지 알아봅시다.

오목렌즈로 가까운 사물을 보았을 때 : 작게 보입니다.

오목렌즈로 멀리 있는 사물을 보았을 때 : 작게 보입니다.

볼록렌즈를 사물에 가까이 대고 보았을 때 : 크게 확대되어 보입니다.

볼록렌즈를 눈에서 멀리 떨어트리고 멀리 있는 사물을 보았을 때 :

상하좌우가 바뀐 도립상입니다. 크기는 작게 보입니다.

오목렌즈를 통해 본 물체의 상은 가까운 물체와 먼 물체 모두 작은 정립상으로 보이게 됩니다.

볼록렌즈는 렌즈와 눈의 거리, 렌즈와 상의 거리에 따라 달라집니다. 눈이 볼록렌즈의 초점

안(렌즈와 가까운 거리)에 있으면 정립으로 보이는데, 눈이 초점거리의 밖에 있을 경우 물체가

초점거리의 밖에 있을 경우는 작은 도립상으로 보입니다. 물체가 초점거리의 안에 있을 경우

확대된 정립상으로 보입니다.

3. 두 렌즈를 겹쳐서 보았을 때 사물은 어떻게 보이나요?(두 렌즈 사이 거리 5~10cm정도)

눈 쪽에 오목렌즈, 사물 쪽에 볼록렌즈를 두고 보았을 때

▶ 사물이 확대되어 보입니다.

눈 쪽에 볼록렌즈, 사물 쪽에 오목렌즈를 두고 보았을 때

▶ 사물이 작게 보입니다.

쌍안경의 구조 중 눈에 가까운 쭉 렌즈를 접안렌즈, 사물에 가까운 쪽 렌즈를

대물렌즈라고 합니다. 두 가지의 렌즈는 각각 어느 부분에 해당될까요?

접안렌즈 :  오목렌즈                   대물렌즈 :  볼록렌즈

쌍안경은 멀리 있는 물체를 크게 보기 위한 역할을 해야하므로, 접안렌즈는 오목렌즈, 대물

렌즈는 볼록렌즈가 되어야 합니다. 반대가 된다면 물체의 크기가 작게 보입니다. 이와 같이

접안렌즈에는 오목렌즈, 대물렌즈에는 볼록렌즈가 사용된 망원경을 갈릴레이식 망원경이라고 합니다.

참고자료

볼록렌즈

중앙 부분이 가장자리보다 두꺼워 볼록한 형태를 띠는 렌즈입니다. 볼록렌즈는 작은 물체를 크게

확대하여 볼 수 있는 대신에 시야가 좁아 볼 수 있는 범위가 작습니다. 빛을 모이게 하는 집광성

을 가지고 있어서 돋보기를 가지고 태양 빛의 초점을 모으면 검은 색종이를 태울 수도 있습니다.

또한 작은 물체를 크게 볼 수 있으므로, 현미경, 돋보기, 사진기 등에 널리 쓰입니다. 의학용으로는

멀리 있는 것은 잘 볼 수 있지만, 가까이 있는 것은 잘 볼 수 없는 원시안(주로 노인)의 교정

등에 사용됩니다.

오목렌즈

중앙 부분이 가장자리보다 얇아 오목한 형태를 띠는 렌즈입니다. 오목렌즈는 큰 물체를 작아 보

이게 하는 대신에 넓은 면적을 한 번에 볼 수 있습니다. 볼록렌즈와는 반대로 빛을 퍼지게 하는

성질이 있습니다. 따라서 가까이 있는 것은 잘 볼 수 있지만, 멀리 있는 것을 잘 볼 수 없는 근

시안(주로 청소년)의 교정에 주로 사용됩니다. 그리고 오목렌즈에서 퍼져 나간 빛은 마치 한 점

에서 나온 것처럼 보입니다. 생물학적으로 인체의 수정체가 렌즈 역할을 하는데, 수정체가 두꺼워지는

것은 볼록렌즈, 얇아지는 것은 오목렌즈와 같은 역할을 합니다. 망원경의 수차 보정용 으로

많이 사용되고 오페라글라스나 작은 쌍안경의 접안렌즈로도 사용됩니다.

볼록렌즈                                          오목렌즈

망원경

망원경은 멀리 있는 물체를 크게 보기 위한 광학기기입니다. 대물렌즈와 접안렌즈로 구성되고

그 밖에 필요에 따라 정립계(正立系)(도립상을 정립상으로 바꾸기 위한 렌즈나 프리즘)도 가집니다.

넓은 의미로는 눈으로 보이지 않는 전파를 볼 수 있는 전파 망원경이나 각 파장을 볼 수

있는 망원경들도 망원경에 속합니다.

망원경은 1608년 네덜란드의 안경 제조업자인 한스 레퍼세이(Hans Lipershey)가 렌즈 두 개를

겹쳐서 보면 더 잘 보인다는 것을 발견하면서 처음 발명되었습니다. 그 후 1년 뒤인 1609년에

이탈리아의 갈릴레오 갈릴레이가 볼록렌즈와 오목렌즈를 조합한 망원경으로 천체를 관측하기

시작했습니다.

망원경은 용도에 따라 천체망원경, 지상용 망원경, 쌍안경 등으로 구분됩니다. 천체 망원경 중

광학망원경은 구조에 따라 굴절 망원경, 반사 망원경, 반사굴절 망원경 등으로 나뉘고 지상용

망원경과 쌍안경은 대부분 렌즈를 이용한 굴절 망원경에 속합니다. 렌즈를 사용한 망원경은 크게

두 종류로 나뉩니다. 대물렌즈에 볼록렌즈, 접안렌즈에 오목렌즈를 사용한 갈릴레이식 망원경과

대물렌즈와 접안렌즈 모두에 볼록렌즈를 사용한 케플러식 망원경이 있습니다.

갈릴레이식 망원경                                    캐플러식 망원경

갈릴레이식 망원경

갈릴레이식 망원경은 대물렌즈에는 볼록렌즈, 접안렌즈에는 오목렌즈를 사용한 망원경으로, 갈

릴레이가 고안, 제작하여 사용하였기 때문에 붙여진 이름입니다. 이 망원경은 정립상으로 보이

고 초점이 짧아 짧게 만들 수 있다는 장점이 있으나 배율이 고정되어있고, 결정적으로 시야가

좁다는 단점이 있습니다. 때문에 근래에는 천체 관측용으로는 거의 쓰이지 않고, 오페라글라스

나 소형 쌍안경 등에 사용됩니다.

케플러식 망원경

케플러식 망원경은 대물렌즈와 접안렌즈 모두 볼록렌즈를 사용한 망원경으로, 케플러에 의해 발

명되었습니다. 케플러가 직접 만들지는 않았지만 최초로 케플러식 망원경의 설계도를 만들어 그

의 이름을 따 케플러식 망원경이라 불립니다. 초점이 렌즈 사이에 있어 상하좌우가 바뀐 도립상

으로 보입니다. 접안렌즈의 교환이 가능해 배율을 조정할 수 있고, 시야가 넓으며 상이 밝다는

장점이 있어 현재 많이 사용되고 있습니다.

망원경의 원리와 기능

망원경으로 물체를 보았을 때 크게 보이는 이유는 망원경의 두 가지 기능, 즉 대물렌즈의 결상

기능과 접안렌즈의 확대기능에 의한 것입니다. 대물렌즈의 결상기능이란 먼 곳에 있는 물체가

상을 맺히게 하는 기능입니다. 대물렌즈는 물체로부터 오는 빛을 모으기 위해 볼록렌즈를 사용

합니다. 또한 접안렌즈의 확대기능은 맺힌 상을 크게 하여 볼 수 있게 하는 기능을 합니다.

접안렌즈는 오목렌즈나 볼록렌즈를 사용합니다. 망원경은 크게 세 가지 역할을 하는데, 멀리

있는 물체를 보다 크게, 밝게, 선명하게 볼 수 있는 기능이 있습니다. 상이 크게 보이는 정도를

배율, 빛을 모을 수 있는 정도를 집광력, 가까이 붙어있는 두 상을 분리해서 볼 수 있는 정도를

분해능이라고 합니다. 이 세 가지로 망원경의 성능이 결정됩니다.