광경로

1. 본문

광경로(Optical Path)는 빛이 특정 매질 또는 공간을 통과할 때 이동하는 경로를 의미하며, 다음은 광경로에 대한 자세한 설명입니다.
정의:

• 광경로 (Optical Path, OP 또는 광로): 빛이 광매질을 통해 전파될 때 따라가는 궤적입니다.
• 기하학적 광경로 길이 (Geometrical Optical-Path Length, GPD): 주어진 광경로의 세그먼트 길이, 즉 임의의 두 지점 사이의 광선을 따라 적분된 유클리드 거리입니다.
• 광경로 길이 (Optical Path Length, OPL): 빛이 느끼는 거리로, 기하학적 경로 길이에 매질의 굴절률을 곱한 값입니다. (OPL = nL, n: 굴절률, L: 기하학적 거리)

• 반사: 빛이 물체의 표면에서 반사될 때 광경로가 변경됩니다.
• 전반사: 빛이 굴절률이 큰 매질에서 작은 매질로 입사할 때, 특정 각도 이상에서는 굴절되지 않고 모두 반사되는 현상입니다.
• 굴절: 빛이 서로 다른 매질의 경계면을 통과할 때 진행 방향이 바뀌는 현상입니다.
• 분산: 빛의 파장에 따라 굴절률이 달라져 빛이 여러 색깔로 분리되는 현상입니다.
• 흡수: 빛이 매질을 통과하면서 에너지가 흡수되어 세기가 약해지는 현상입니다.

• 빛이 진행할 때 하나의 광파가 2개로 갈라져 각각 따로 진행하다가 다시 합성되는 경우, 두 광파가 갈라졌다가 합성될 때까지의 각각의 광학 거리의 차이입니다.
• 광경로차를 이용하여 빛의 위상차를 구할 수 있습니다.

• 광학 기기 설계: 렌즈, 프리즘, 거울 등 광학 기기 설계 시 광경로를 고려하여 빛의 경로를 제어합니다.
• 간섭계: 광경로차를 이용하여 물질의 굴절률, 두께, 표면 형상 등을 정밀하게 측정하는 장치입니다. (예: 미라우 간섭계)
• DSLR 카메라와 미러리스 카메라: DSLR 카메라는 미러를 사용하여 뷰파인더로 이미지를 확인하고, 미러리스 카메라는 미러 없이 이미지 센서로 직접 빛을 받아들입니다. 이는 광경로의 차이를 이용한 것입니다.

• 빛은 두 점 사이를 이동할 때 광경로가 최소가 되는 경로를 따라 진행한다는 원리입니다.