정용환 기자
사람들은 파란색 소품이나 가구, 맑은 날 푸른 하늘과 바다 등을 평소 무심코 본다. 그런데 사실 사람의 눈은 푸른 빛에 집중하는 게 곤란하다고 한다. 왜 그럴까.
사람의 눈에서 무슨 일이 일어나고 있는지 알려면 빛이 어떻게 이동하는지와 렌즈와 어떤 빛 초점을 맞추고 있는지 이해할 필요가 있다는 지적이다. 첫째 광속은 항상 일정한 게 아니라 빛이 이동하는 매체에 따라 차이가 있다. 예를 들어 진공 중 이동하는 빛의 속도는 30만km/sec 정도지만 유리 속을 이동하는 경우 속도는 50∼70% 정도로 감소한다.
또 빛은 한 매체에서 다른 매체로 이동할 때 속도가 변화할 뿐 아니라 방향도 바뀐다. 한 매체에서 다른 매체로 이동하는 빛 속도와 각도 변화는 스넬의 법칙(Snell’s law)에 따라 나타나고 있어 매체 표면에 대한 입사각과 매체 굴절률에 따라 빛 진행 방향이 결정된다.
스넬의 법칙을 이용해 만들어진 게 렌즈다. 렌즈에 평행하게 들어오는 빛은 렌즈 곡면과 입사각 렌즈 굴절률에 따라 평광해 렌즈에서 나온 뒤 한 초점을 만들어낸다. 이 초점을 인간 망막에 맞춰 사람은 선명한 이미지를 얻을 수 있게 된다.
자연 광원은 다양한 색상 빛으로 구성되어 있으며 백색광이라도 파랑, 녹색, 빨강 등 다양한 색상 빛을 포함하고 있다. 빛 굴절률은 색상에 따라 다르기 때문에 백색광에 포함된 색상별 성분은 다른 각도로 굴절하는 분할, 정확히 한 초점에 수렴하지 않는다. 색상에 의한 분산으로 발생한 엇갈림을 색수차라고 한다.
빛의 색상에 따라 초점이 다른 만큼 렌즈에서 주어진 모든 색상에 초점을 맞춘 하나의 위치는 존재하지 않는다. 최신 카메라 렌즈에선 이 문제를 해결할 수 있는 특수 코팅도 있지만 인간 눈을 포함한 비교적 간단한 렌즈는 색수차를 보정하는 구조가 존재하지 않는다. 따라서 인간 눈은 굳이 색수차를 보정하는 게 아니라 푸른빛을 버리고 녹색과 적색 빛이 보이기 쉬운 장소에 초점을 맞추는 평면 배치라는 방법을 선택한다.
가령 푸른빛이 보이기 쉬운 장소에 초점면을 배치하면 푸른빛과 초점 위치가 떨어져 있는 붉은 빛과 녹색 빛은 초점면에서 한데 모이지 않는다. 이 경우 적색광과 녹색광은 흐리게 보인다.
한편 녹색광과 적색광은 비교적 초점 위치가 가깝기 때문에 이 빛이 보이기 쉬운 위치에 초점면을 배치한다면 적어도 2가지 색상을 선명하게 볼 수 있다. 이런 이유로 인간의 눈은 푸른빛을 선명하게 보는 걸 포기하고 녹색광과 적색광 부근에 초점을 두고 있다는 것이다.
인간의 뇌가 푸른빛 일부 색상 정보를 추출하면서도 이미지 선명도를 녹색광과 적색광에 맡기는 방법은 뛰어나다고 할 수 있다. 인간의 눈은 완벽한 카메라라고 생각할 수 있지만 이 문제를 해결하기 위해 모든 광학적 결함을 조절하는 건 뇌인 셈이다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.
이석원 기자
