눈의 구조 - 볼록렌즈로 상이 맺히는 원리 실험

눈이 물체를 보는 과정

 

물체에 반사된 빛이 수정체를 통과해서 망막(시세포)에 맺히면 자극이 시신경을 타고 뇌로 이동해서 물체를 보게 된다.

우리의 수정체는 볼록렌즈와 같기 때문에 가까운 것과 먼 것을 볼때 수정체 두께를 조절해서 초점을 맞춰야 한다.

초점을 맞추지 못하면 상이 흐려져서 잘 보이지 않게 된다.

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간단하게 실험해 볼 수 있다.

어두운 곳에서 볼록렌즈만 있으면 물체에 강한 후레시를 비춰서 벽면이나 스크린에 상을 맺게 할 수 있다.

볼록렌즈는 수정체 처럼 두께를 조절할 수 없기 때문에 물체와 상 또는 상과 스크린까지의 거리를 적당히 조절해야 한다.

신기한 것은 벽면이나 스크린에 상이 맺힌다는 것이다. 

벽면에 맺힌 상은 뒤집혀 보인다. 실제 망막에 맺히는 상도 뒤집혀 보이지만, 우리 뇌에서 다시 똑바로 돌려서 보게 되는 것이다.

아래 동영상 실험을 일단 보자

https://www.youtube.com/watch?v=kyLhoGjGoxk

 

실험에서 후레시를 끄면 상을 볼 수 없다.

실험에 성공하려면, 가능한 어두운 곳에서 강한 후레시를 이용해서 물체를 비춰주는 것이 좋다.

그래서 우리 눈 안쪽은 맥락막이 둘러싸고 있어서 암실처럼 어둡게 되어 있다. 

https://youtube.com/shorts/T-wuAn99NOU

 

교실에서 학생들에게 직접 보여 주면 좋다.

볼록렌즈면 다 가능하다. 단 볼록렌즈 크기가 작을 수록 어두운 곳에서 해야 한다.

아래 사진은 어두운 곳에서 작은 볼록렌즈를 사용하고 광원으로는 스마트폰 후레시를 사용해서 촬영한 사진이다.

<상이 맷히는 원리>

볼록렌즈의 작도로 설명할 수 있다.

보통 렌즈 초점거리의 2배가 되는 곳에 물체를 위치시키고 후레시를 비춰 반사시키면 렌즈 반대쪽 초점 거리 2배가 되는 곳에 크기는 같고 상하좌우가 뒤집힌 같은 크기의 상이 생긴다.

이 상태에서 볼록렌즈에서 물체까지의 거리를 조절하면 렌즈 작도의 원리에 의해 더 큰 상이나 작은 상을 만들 수 있다. 

 

<추가>

가까운 것을 보려면 수정체가 두꺼워 져야 한다.

한쪽 눈을 감고 엄지손가락을 눈 앞에 대고 점점 가까이 하다 보면, 희미해 보이기 시작한다.

수정체가 두꺼워 지는데 한계에 다다랐기 때문이다.

그 상태를 유지하게 하고, 학생의 눈과 손가락 사이에 볼록렌즈를 넣어 주면, 신기하게 손가락이 뚜렷하게 보인다.

수정체가 더이상 두꺼워 지지 않지만, 렌즈를 이용하여 두꺼워 지는 효과를 만들어 냈기 때문이다.

 

상이 맺히는 원리는 볼록 렌즈 작도의 원리로 설명할 수 있다.

https://sciencelove.com/2341

렌즈 작도와 거울 작도 가상실험 앱 - 스마트폰용