가까운 곳을 볼 때 상이 앞에 맺히는 이유
가까운 곳을 볼 때 안구에 있는 섬모체가 수축하면서 수정체가 두꺼워져요 그래서 더 많은 빛을 굴절시켜 상을 앞에 맺히게 하는 거잖아요 근데 왜 가까운 곳을 볼 때 상이 앞에 맺혀야 하는 건가요? 이 원리를 이해하려면 이차곡선의 개념이 필요하다는데 이해하기 쉽게 설명해주세요!
안녕하세요. 김지호 박사입니다. 시력은 사물을 정확하게 볼 수 있는 능력을 뜻하며, 사물을 정확하기 보기 위해서는 상이 망막에 정확하게 맺혀야 합니다. 정확한 상이 맺히기 위해서는 빛이 망막에 똑바로 들어오게 해주는 수정체의 두께가 중요합니다. 정상인 경우에, 멀리 있는 물체를 볼 때면 물체와 망막 사이의 거리가 멀어지기 때문에 수정체가 얇아져야 합니다. 이는 수정체가 얇아야 빛의 굴절이 크게 일어나지 않기 때문입니다. 반면에 가까운 곳에 위치한 물체를 본다면 물체와 망막 사이의 거리가 짧아지기 때문에 수정체가 두꺼워져야 빛의 굴절이 커집니다. 반면에 수정체에 문제가 생겨서 상이 망막 앞에 맺힐 경우에는 근시가 발생하는 것입니다.
안녕하세요. 김경태 전문가입니다.
안구 안에 있는 수정체는 빛을 굴절시키는 역할을 합니다. 수정체의 두께가 변하면 빛의 굴절도도 변하게 됩니다. 이때 수정체의 두께는 안구 안의 섬모체의 수축과 이완에 따라 조절됩니다.
가까운 곳을 보기 위해서는 빛을 더 강하게 굴절시켜야 합니다. 안구의 섬모체가 수축하면서 수정체가 두꺼워지면, 굴절된 빛의 경로가 더 많이 군데군데로 굴절되어 상이 눈앞에 맺히게 됩니다. 이로써 눈은 가까운 대상을 더 선명하게 볼 수 있게 됩니다.
가까운 거리를 볼 때 수정체가 두꺼워져 상이 앞에 맺히는 이유는 눈의 초점 조절 메커니즘 때문입니다. 우리 눈은 렌즈와 유사한 수정체를 가지고 있는데, 수정체의 두께 변화를 통해 초점 거리를 조절할 수 있습니다. 가까운 거리를 볼 때는 섬모체가 수축하여 수정체를 두껍게 만들게 됩니다. 이렇게 되면 수정체의 굴절력이 증가하여 상이 망막 앞쪽에 맺히게 됩니다. 이는 이차곡선 모양의 수정체가 거리에 따라 최적의 상을 만들어내는 원리에 기반합니다. 즉, 수정체 두께 변화를 통해 상의 위치를 조절함으로써 가까운 거리와 먼 거리의 물체를 선명하게 볼 수 있게 되는 것입니다.
안구의 섬모체가 수축하여 수정체가 두꺼워지는 이유는 빛의 굴절력을 높여 가까운 물체의 이미지를 망막에 선명하게 집중시키기 위해서입니다.
이를 이해하기 위해서는 이차 곡선이라는 개념을 알아야 합니다.
이차 곡선은 쉽게 말해, 두 개의 점을 지나는 평면에 그릴 수 있는 가장 둥근 곡선입니다. 예를 들어, 달걀이나 럭비공의 모양들은 모두 이차 곡선에 속합니다.
눈의 경우, 각막과 수정체 또한 이차 곡선 형태를 가지고 있습니다. 각막은 눈의 앞 부분에 있는 투명한 돔 형태의 조직이고, 수정체는 눈 안쪽에 있는 렌즈 모양의 조직입니다. 만약 각막과 수정체가 완전히 평평하다면, 빛은 굴절되지 않고 직선으로 진행하게 됩니다. 이 경우, 먼 거리에 있는 물체는 선명하게 맺히지만, 가까운 물체는 흐릿하게 보이게 됩니다.
하지만 각막과 수정체는 이차 곡선 형태를 가지고 있기 때문에, 빛이 굴절되어 가까운 물체의 이미지도 망막에 선명하게 집중될 수 있습니다.
그래서 먼 거리에서 오는 빛은 각막과 수정체를 통과하면서 약간만 굴절됩니다. 이 굴절된 빛은 거의 평행하게 망막에 도달하고, 망막 위의 특정 지점에 집중되어 선명한 이미지를 형성합니다. 하지만 가까운 거리에서 오는 빛은 각막과 수정체를 통과하면서 더 많이 굴절됩니다. 이 굴절된 빛은 망막 위의 특정 지점보다 앞쪽에 집중될 것입니다.
이 문제를 해결하기 위해 섬모체가 수축하여 수정체를 두꺼워지게 합니다. 수정체가 두꺼워지면 굴절력이 증가하여, 가까운 거리에서 오는 빛도 망막 위의 특정 지점에 정확히 집중될 수 있게 됩니다.
결론적으로, 안구의 섬모체가 수축하여 수정체가 두꺼워지는 것은 가까운 물체의 이미지를 망막에 선명하게 집중시키기 위한 필수적인 과정입니다. 이 과정은 이차 곡선의 굴절 특성을 이용하여 이루어집니다.