망막에 맺힌 상이 거꾸로라고? 오징어 눈 모형 실험으로 빛의 신비를 체험해 보세요
사이언스 트레이너 구와코 켄입니다. 매일매일이 실험!
카메라 렌즈를 앞뒤로 움직여서 초점을 맞추는 동물이 있다고 하면 믿으시겠어요? 바로 오징어입니다. 사람의 눈은 수정체의 두께를 바꿔서 초점을 조절하는데요. 오징어는 렌즈 자체를 앞뒤로 움직여서 초점을 맞춘답니다. 영락없는 카메라 렌즈죠. 같은 ‘본다’는 행동 하나에도 생물마다 참 다양한 방법을 쓰고 있구나 싶어서 감탄하게 됩니다.
오징어 눈의 원리를 주변 도구로 재현해 보자!
이런 오징어 눈의 원리를 재미있게 알려 주고 싶어서, Y 선생님이 흥미로운 모형 실험을 생각해 주셨어요. 게다가 주변에서 쉽게 구할 수 있는 도구만으로 가능하답니다. 수업에서 바로 쓸 수 있으니, 과학 수업을 준비 중인 선생님들은 꼭 참고해 보세요.
실험 준비물
– 둥근 플라스크(투명하고 입구가 좁은 것) – 물(플라스크에 가득 채우기) – 비닐봉지(망막 대신 사용) – 고무줄(비닐 고정용) – 돋보기(가능하면 손잡이가 있는 것) – 작은 그림이나 글자가 그려진 종이(상을 비출 대상)
실험 방법
1. 둥근 플라스크에 물을 채웁니다. 이 플라스크가 ‘안구’ 역할을 해요.
플라스크 옆면에 비닐을 붙입니다. 이 비닐이 ‘망막’ 자리가 됩니다.
돋보기를 수정체라고 생각하고, 플라스크 앞에서 앞뒤로 움직여 봅니다.
초점이 딱 맞는 위치를 찾아보세요.
어느 거리에서 비닐 면에 상이 또렷하게 맺힙니다.
상이 위아래로 뒤집혀 보이는 것도 포인트! 빛이 어떻게 나아가는지 한눈에 알 수 있어요.
뒤집힌 상의 비밀
뒤집힌 상이 비닐 위에 또렷하게 떠오르는 순간, 학생들은 “우와!” 하고 탄성을 지를 거예요. 사실 우리 눈의 망막에도 위아래, 좌우가 뒤집힌 상이 맺혀 있습니다. 뇌가 자동으로 바른 방향으로 바꿔서 이해해 주니까, 평소에는 거꾸로 보인다는 사실을 눈치채지 못할 뿐이죠.
오징어 눈의 신기함과 빛의 성질을 한꺼번에 체감할 수 있는 좋은 교재예요. 이론만으로는 와닿기 어려운 ‘렌즈의 역할’이나 ‘상이 맺히는 원리’도 이렇게 직접 느끼게 해 주면 이해도가 훨씬 깊어집니다.
사실 이 모형도 조금 다르다? 오징어 눈과 사람 눈, 닮았는데 다르다고?
오징어와 사람은 진화의 길에서 보면 아주 먼 친척입니다. 그런데도 두 눈 모두 카메라 같은 구조를 가지고 있어요. 렌즈로 빛을 모아 안쪽 망막에 상을 맺는 점이 쏙 빼닮았죠. 서로 다른 길을 걸어온 생물이 비슷한 모양에 도달하는 것을 수렴 진화라고 합니다.
다만 세부적인 부분은 다릅니다. 사람의 망막은 빛을 받는 세포가 안쪽에 있어서 신경이 빠져나가는 곳에 맹점이 생겨요. 반면 오징어의 망막은 빛을 받는 세포가 앞쪽에 있어서 맹점이 없다고 알려져 있습니다. 같은 ‘눈’이라도 구조에 담긴 아이디어는 이렇게 가지각색이랍니다.
더 생각해 보자
여유가 된다면 다음과 같은 심화 질문도 추천해요.
・ 사람 눈과 오징어 눈이 초점을 맞추는 방식의 차이를 그림으로 정리해 보자
・ 왜 상이 거꾸로 맺히는지 빛의 굴절로 설명해 보자
・ 시각 기관은 왜 이렇게 다양하게 진화했을까?
시각 기관의 진화가 얼마나 다양한지까지 이야기해 볼 수 있다면, 탐구형 학습으로도 이어질 거예요.
이 손쉬운 모형 실험, 꼭 수업 서랍에 하나 추가해 보세요. 역시 과학은 직접 해 봐야 제맛이니까요!
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