Оптика

Видима дълбочина (плоска граница)

Пречупването на плоска граница кара потопен предмет да изглежда по-плитко (видимата дълбочина = истинската дълбочина · n₂/n₁).

Видима дълбочина (плоска граница) — интерактивна симулация Оптика. Пречупването на плоска граница кара потопен предмет да изглежда по-плитко (видимата дълбочина = истинската дълбочина · n₂/n₁). Безплатна виртуална физическа лаборатория в браузъра с живи SI измервания и упътване.

Видима дълбочина

Пречупването на плоска граница кара потопен предмет да изглежда по-плитко (видима дълбочина = истинска дълбочина · n₂/n₁).

Лъчите от подводен обект се пречупват към нормалата, излизайки във въздух, така че окото ги проследява обратно до по-плитко видимо положение. Видимата дълбочина се мащабира като истинска дълбочина × n_water/n_air — затова басейн изглежда по-плитък, отколкото е.

• n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂
• По-плитка видима дълбочина

Резюме на изследването

Планирай въпроса, преди да отвориш лабораторията

Краткото описание повтаря пререндерираната страница: водещият въпрос, съперничещите предсказвания, ролите на променливите, управляващите закони, постановката, анализът и разширяващите подсказки остават видими и в този ред.

Водещ въпрос

Гледайки право надолу във вода от въздух, предмет на дъното изглежда по-плитък от истинската си дълбочина. Мащабира ли се този ефект на видима дълбочина в права пропорция с истинската дълбочина?

Предсказвания за преценка

• Да — видимата дълбочина е винаги фиксирана част от истинската, зададена от отношението на двата показателя на пречупване.
• Видимата дълбочина остава същата независимо от истинската.
• Няма проста връзка между истинска и видима дълбочина.

Роли на променливите

Какво задаваш ти:

• Истинска дълбочина d_o (cm)

Какво измерваш:

• Видима дълбочина d_i (cm)

Как протича изследването

1. Отвори настройката видима дълбочина и натисни Нулирай. Показателят на водата е фиксиран на n₁ = 1.33 (гледайки навън към въздух, n₂ = 1.0).
2. Включи показанието за видима дълбочина.
3. Задай истинската дълбочина за всеки опит и запиши видимата дълбочина.

Управляващо уравнение

Видима дълбочина (параксиално приближение) — n₁·sinθ₁ = n₂·sinθ₂

Гледайки почти право надолу през плоска граница, видимата дълбочина на предмет се мащабира с отношението на показателите на пречупване: d_apparent = d_true·(n_viewing/n_object). Гледане от плътно към рядко (като вода към въздух) кара предметите да изглеждат по-плитко.

Какво иска да изчислят учениците печатният работен лист

• За един опит изчисли d_i = −d_o·(n₂/n₁) с n₁ = 1.33, n₂ = 1.0. Сравни с таблицата.
• Обясни защо гледането от по-плътна среда (вода) към по-рядка (въздух) винаги кара предметите да изглеждат по-близо (по-плитки), отколкото реално са — отношението n₂/n₁ тук е под 1.

Къде това се появява извън лабораторията

• Ако беше под водата, гледайки НАГОРЕ към нещо във въздуха над повърхността, отношението би се обърнало (n₁ = 1.0, n₂ = 1.33 от страната на водата), карайки нещата да изглеждат по-далечни/по-дълбоки, отколкото са. Обясни защо посоката, в която гледаш през границата, има значение.
• Риболовецът с харпун, трябва да се цели под това, където рибата визуално изглежда, заради този ефект на видима дълбочина (всъщност видимо положение). Обясни, с данните си, защо риба, която изглежда на 1 m дълбочина, може реално да е значително по-дълбоко.

• AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
• General High School Physics — Light & optics
• NGSS High School Physics — Wave properties

1. Добре дошъл при видимата дълбочина
2. Избери предмета
3. Натисни Пусни
4. Предметът изглежда по-плитко
5. Отвори панела Свойства
6. Справи се!

Отвори интерактивната симулация, за да изградиш сцената, натисни Пусни и разгледай с живи измервания и насочено упътване.

Отвори интерактивната лаборатория →

Изтегли работния лист →

Закон на Снел за пречупването