과학과 기술은 부를 창출하는 근원이며 근간임에 틀림이 없다. 그럼에도 불구하고 과학을 공부하고자 하는 인재들이 점점 줄어들고 있는 것이 현실이다. 먼저 이공계를 선택하여 저자의 좁은 식견과 짧은 지식으로 고민한 “현대 광학”을 접한 여러분의 의기와 용기에 뜨거운 갈채를 보낸다.

우리 나라의 경제적 발전과 우리가 누리는 부의 원천인 제조업은, 예전의 역동적인 힘과 미래를 향한 vision을 점점 잃어 가고 있는 것이 현재의 상황이다. 경제 규모가 커짐에 따라 발생하는 분배의 부작용, 고임금 및 노사분규는 급기야 생산거점을 해외로 이전시키고 몇몇 분야에서는 산업공동화를 불러왔다. 이러한 난제를 타개하고 새로운 전환점을 만들기 위해서는 기초적인 연구를 토대로 세계적인 리더가 될 수 있는 선도기술이나 핵심기술을 개발하여 국가 경쟁력을 확보해야 한다.

저자는 본 교재가 이러한 의미있는 발걸음에 불을 붙이는 작은 seed가 되기를 바란다. 광학은 반도체, 디스플레이, 측정 및 계측 등과 같은 여러 가지 응용분야의 기초 학문이다. 저자가 스무 해 이상 광학을 강의하면서 무척 안타깝게 생각한 것은 기초 수준의 광학 입문서가 없다는 것이다. 많은 원서와 번역서가 출간되었지만 처음 광학을 접하면서 쉽게 이해할 수 있는 책을 찾을 수 없었다. 저자는 그동안의 강의 경험을 바탕으로 학부 학생들이 광학 전반에 대하여 쉽게 배워나갈 수 있는 광학 입문서를 집필하기로 하였다.

이 교재는 대학교 2~3학년 정도의 수준이면 무난히 읽을 수 있도록 수학과 물리적 개념을 조절하였고 새로운 용어에는 영문을 병기하여 독자의 이해를 돕고자 하였다.

Chapter 1에서는 광학에 필요한 아주 기본적인 수학적 지식을 소개하였으며, chapter 2와 3에서는 기하광학 전반에 대하여, chapter 4에서는 두꺼운 렌즈, chapter 5에서는 빛의 간섭, chapter 6에서는 편광과 반사, chapter 7에서는 박막의 다중 간섭, chapter 8에서는 빛의 회절, 그리고 chapter 9에서는 레이저 입문에 대하여 기술하였다. 또한 각 chapter의 마지막에는 본문 내용의 이해를 완성하기 위하여 쉽게 다룰 수 있는 연습문제를 준비하였다. 본문에 대한 이해의 척도는 연습문제의 풀이이다.

CHAPTER 01 서론 • 1

1.1 벡터 • 2

1.2 좌표계 • 15

1.3 삼각함수 • 23

1.4 복소수 • 33

1.5 멱급수 전개 • 39

연습문제 • 45

CHAPTER 02 빛의 성질 • 51

2.1 빛의 속도 • 52

2.2 반사와 굴절 • 60

2.3 내부 전반사 • 75

연습문제 • 83

CHAPTER 03 거울과 렌즈 • 89

3.1 거울 • 90

3.2 얇은 렌즈 • 104

연습문제 • 122

CHAPTER 04 두꺼운 렌즈와 광학기기 • 129

4.1 두꺼운 렌즈 • 130

4.2 수차 • 141

4.3 광학기기 • 148

연습문제 • 160

CHAPTER 05 빛의 간섭 • 163

5.1 파동운동의 수학적 표현과 종류 • 164

5.2 빛의 간섭 • 181

5.3 여러 가지 간섭계 • 193

연습문제 • 212

CHAPTER 06 편광과 반사 • 217

6.1 편광의 종류 • 218

6.2 편광의 응용 • 238

6.3 부분 편광 • 251

6.4 반사에 대한 전자기적 해석 • 255

연습문제 • 270

CHAPTER 07 박막의 다중간섭 • 277

7.1 박막에 의한 간섭 • 278

7.2 다중간섭 • 286

7.3 다층박막 간섭 • 298

연습문제 • 309

CHAPTER 08 빛의 회절 • 313

8.1 호이겐스 원리와 빛의 회절 • 314

8.2 프라운호퍼 회절 • 323

8.3 프레넬 회절 • 346

연습문제 • 363

CHAPTER 09 레이저 입문 • 369

9.1 열 복사 • 370

9.2 복사의 방출과 흡수 • 372

9.3 레이저 • 376

연습문제 • 390