정교한 카메라 눈, 어떻게 사물을 볼 수 있을까?

 

우리는 눈을 통해 사물을 어떻게 볼까?

안녕하세요~ 대부분 학창시절 과학시간에 눈에 대해 배운적이 있을겁니다. 과학 선생님은 항상 눈을 배우는 첫 수업에서 우리가 사물을 어떻게 바라보는지 질문을 하지만 대부분의 학생들은 관심이 없거나 그냥 눈이 있으니까 본다라고 생각합니다.

 

"광원"이란 무엇일까요? 광원이란 태양이나 전등과 같이 스스로 빛을 내는 물체를 말합니다. 따라서 빛을 내지 못하는 물질은 광원으로부터 나오는 빛을 반사해서 우리눈으로 들어와 우리가 볼 수 있게 되는 것입니다.  

 

 

빛이 어떻게 눈에 들어올까?

그림자는 왜 생기는 걸까요? 그 이유는 바로 광원으로부터 나온 빛은 직진하기 때문입니다. 

먼저, 우리들의 눈은 어떻게 생겼을까요? 겉으로 보면 우리의 눈은 까만 눈동자 부분과 흰 자위밖에 안보입니다. 하지만 눈의 구조를 자세히 살펴보면 굉장히 복잡합니다. 여러 기능을 나누어 담당하고 세분화 되어있습니다.

◆  시각 신경

망막에 전달된 자극을 시각 신경이 뇌로 전해 주는 역할을 합니다. 시신경에서 받아들인 신호는 전기신호로 바뀌어 전될됩니다.

 

◆  망막

눈으로 본 사물의 모습이 망막에 상으로 맺히게 됩니다.

◆  모양체

모양체에는 근육이 있어 수정체의 모양을 조절해 줍니다. 수정체는 두께를 조절해서 사물을 더 잘보이게 해주는 역할을 합니다.

◆  홍채

홍채는 동공의 크기를 조절할 수 있게 도와줍니다. 동공은 빛이 들어오는 양을 조절하는 기관입니다. 

사람의 눈 색깔은 홍채에 따라 결정됩니다. 

◆  각막

눈 앞쪽에 투명한 막이 있는데, 이것이 각막입니다. 홍채와 동공을 보호하는 역할을 합니다.

우리가 눈으로 어떠한 사물을 볼때 이러한 기관들을 거쳐서 보게 되는데요 각막을 통과한 빛이 동공에서 조절되어 수정체를 지나 망막에 맺히면 뇌가 인식하는 프로세스를 가지고 있습니다. 빛이 없으면 우리 눈은 쓸모가 없지만 빛만 있다고 볼 수 있는 것도 아니랍니다.

 

 

내 눈을 믿을수 있을까?

 

어렸을 적 착시현상 많이 보셨을 텐데요. 뇌는 대부분 아주 정확하게 판단을 하지만, 착각을 할 때도 있습니다. 그래서 원래 사물의 모습과 다르게 볼때가 있습니다. 이러한 착각을 착시현상이라고 합니다. 환영이라고도 하는데요 이러한 착각으로 재밌있지만 슬픈, 웃픈 일들이 일어나기도 합니다.

 

 

카메라와 우리눈의 차이점

흔히 카메라는 우리 눈을 통해 그 원리가 설명되기도 합니다. 그 이유는 카메라와 눈이 같은 원리로 이루어져 있기 때문입니다. 

■  홍채와 조리개

눈의 홍채는 눈 속으로 들어오는 빛의 양을 조절해주는 동공을 제어한다고 말했는데요. 동곤은 실제 빈공간입니다. 카메라에 관심이 많으신 분들은 알고 계시겠지만 조리개 값은 f로 표현됩니다. f값이 클수록 구경이 좁아지고 빛이 많을때 사용합니다. 반대로 f값이 작을수록 구경이 넓어지고 빛이 적을 때 적합합니다.

■  수정체와 렌즈

눈의 수정체는 거리에 따라 초점을 맞추는 역할을 합니다. 수정체는 탄력성이 있는 볼록렌즈 형태로 되어 있는데요. 가까운 거리를 볼 때는 수정체가 두꺼워지고 먼거리를 볼때는 얇아집니다. 이 능력을 조절력이라고 하는데요 조절력에 따라 근시와 원시가 생기기도 합니다. 

카메라 렌즈에는 볼록렌즈와 오목렌즈가 있습니다. 볼록렌즈는 가까운곳을 볼때 오목렌즈는 먼 곳을 볼때 사용합니다.

■  망막과 필름

눈의 망막은 눈으로 들어온 상이 맺히는 곳입니다. 망막에 있는 시세포가 빛에너지를 수용하고 이 신호는 시신경을 통해 전기신호 형태로 뇌로 전달됩니다. 

망막은 필름과 같은 역할을 하는것입니다. 카메라로 사물을 찍으면 렌즈로 들어온 사물이 필름에 남게 되는데요. 필름이 상하면 사진이 잘못 나오듯 망막에 이상이 생기면 우리는 시각을 잃게 됩니다. 따라서 망막은 안과 안에서도 굉장히 까다롭고 아직 원인을 알지못하는 질병들이 생기고 있는 부분입니다.

 

 

보이는것이 전부는 아니다

우리는 큰 물건은 육안을 통해서 확인하고 작고 미세한 물건은 현미경이란 도구를 이용해서 봅니다. 마치 우리는 세상의 모든것을 다 볼 수 있는것 같습니다. 하지만 안타깝게도 빛에는 파장이 존재하는데요 우리가 볼 수 있는 파장은 일부 영역입니다. 따라서 우리는 모든것을 다 볼 수는 없습니다. 마치 어둠속에서 빛 없이는 볼 수 없는 것과 마찬가지입니다. 

약 400nm에서 800nm 까지의 파장을 가진 부분을 가시광선이라 부릅니다. 그 외의 파장을 가진 광선은 다른 기구의 도움을 받아야 볼 수 있습니다. 이제 무지개가 보이는지 알 수 있을 것 같습니다.

 

 

하늘은 왜 파랗게 보일까?

결론부터 말하면 우리는 대기 덕분에 지구에서 파란 하늘을 볼 수 있습니다. 태양이라는 광원으로 부터 나온 빛이 직진하여 대기의 질소, 산소 등과 같은 기체 분자에 부딪치면 여러 색깔로 빛이 분산되는데요. 이때 파란색이나 보라색 빛이 많이 퍼지게 됩니다. 또 아침, 저녁에는 파장이 긴 붉은색 빛만 주로 남아 붉게 물드는 광경을 보게 됩니다.

또 비가 갠 후 무지개가 생기는 원리에 대해 알아보겠습니다. 비가 갠 직후 대기에는 물방울이 둥둥 떠다니게 되는데요. 빛이 직진해서 들어오게되면 작은 물방울 입자에 굴절, 반사가 되게 됩니다. 빛의 파장에 따라 빨,주,노,초,파,남,보 순으로 굴절이 되서 우리눈으로 들어와 우리는 아름다운 무지개를 보게 되는 것입니다.