현미경이나 돋보기 없이 사람이 알아볼 수 있는 가장 작은 물체는 너비가 약 0.1밀리미터, 즉 100마이크로미터이다. 1마이크로미터는 1미터의 100만분의 1이다. 이것은 물체가 아니라 사람 시력의 한계이며, 수치는 근삿값이다. 보는 사람의 눈, 조명, 물체를 얼마나 가까이 들고 보는지에 따라 달라진다.

크기

이 한계는 시력, 곧 눈이 미세한 부분을 구별하는 능력에서 비롯된다. 20/20이라고 하는 정상 시력을 가진 사람은 1각분, 즉 1도의 60분의 1에 걸치는 세부를 알아볼 수 있다. 시력 검사표에서 20/20 줄에 있는 글자의 획 하나가 이 각도에 걸친다.

이 각도가 얼마나 큰 세부를 덮는지는 거리에 따라 달라진다. 이상적인 시력을 가진 사람은 약 25센티미터까지 가까이 있는 물체에 초점을 맞출 수 있으며, 이 거리를 근점이라고 한다. 25센티미터에서 1각분은 약 73마이크로미터에 걸친다. 이를 올려 잡으면 약 0.1밀리미터가 되는데, OpenStax 교재 Microbiology가 현미경 없이 보이는 물체의 크기로 제시하는 값이 이것이다.

이 한계, 곧 볼 수 있는 가장 작은 크기를 키우는 요인이 여럿 있다. 근점은 나이가 들수록 멀어져서, 나이 든 눈은 작은 것을 그만큼 가까이 가져올 수 없다. 어두운 조명, 낮은 대비, 교정하지 않은 근시나 원시도 모두 시력을 떨어뜨린다.

크기 비교

사람의 난세포, 즉 난자는 지름이 약 120마이크로미터로, 이 한계보다 조금 크다. 일반적인 동물 세포는 지름이 10~100마이크로미터로, 이 한계를 넘지 않는다.
굵기가 80~100마이크로미터인 사람 머리카락은 이 한계와 비슷한 굵기이다.
지름이 50마이크로미터인 굵은 실트 알갱이는 이 한계의 절반이다. 토양학자들은 실트 알갱이 하나는 확대하지 않으면 볼 수 없지만 모래 알갱이는 볼 수 있다고 지적한다.
미터법 자에서 가장 작은 눈금인 1밀리미터는 이 한계의 10배이다.
6미터 떨어져서 읽을 때, 시력 검사표의 20/20 줄에 있는 글자는 높이가 약 8.7밀리미터이고, 획 하나의 굵기는 약 1.7밀리미터이다.

눈의 한계를 정하는 것

시력은 세 가지에 의해 제한된다. 빛은 동공을 통과하면서 조금 퍼지는데, 이를 회절이라고 한다. 눈의 광학계는 초점을 완벽하게 맞추지 못하며, 수차라고 하는 이런 결함도 상을 흐리게 한다. 또 눈 뒤쪽의 빛에 민감한 층인 망막은 낱낱의 세포로 상을 기록하는데, 이 세포들의 간격이 따로 한계를 정한다.

세부는 망막의 중심에서 가장 선명하다. 이곳에는 원추세포라고 하는 빛 감지 세포가 약 2.5마이크로미터 간격으로 빽빽하게 들어 있다. 중심에서 불과 몇 각분만 벗어나도 시력은 이미 측정할 수 있을 만큼 나빠진다. 지름이 약 3~5밀리미터인 동공이 회절과 흐림 사이에서 가장 좋은 균형을 이룬다.

세부를 알아보는 것과 무언가를 알아차리는 것

0.1밀리미터라는 수치는 시력 검사표 글자의 획처럼 세부를 알아보는 경우의 값이다. 다른 과제에서는 더 작은 것도 볼 수 있다. 점이나 선이 있는지 없는지를 가려내거나 두 선이 어긋나 있는지를 가려내는 일은 정상 시력의 한계보다 더 미세한 세부로도 해낼 수 있다. 점이나 선을 알아차리는 데에는 그것이 있다는 사실만 필요하고, 세부는 전혀 필요하지 않다.

출처

Types of Microorganisms. In Microbiology. OpenStax, 2016.
Visual Acuity. In Webvision: The Organization of the Retina and Visual System. University of Utah.
Physics of the Eye. In College Physics, 2nd edition. OpenStax, 2022.
Zona Pellucida Genes and Proteins: Essential Players in Mammalian Oogenesis and Fertility. Wassarman and Litscher, Genes, 2021.
Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.
Soil Survey Manual. Agriculture Handbook No. 18. U.S. Department of Agriculture, 2017.

Report a Problem

for 육안으로 볼 수 있는 가장 작은 크기