Scheinbare Tiefe: Warum ein Pool flacher aussieht, als er ist
1 · Vorhersagen
Wenn man aus der Luft direkt ins Wasser blickt, erscheint ein Objekt am Boden flacher als seine wahre Tiefe. Skaliert dieser scheinbare Tiefeneffekt direkt proportional zur wahren Tiefe?
- Ja – die scheinbare Tiefe ist immer ein fester Bruchteil der wahren Tiefe, der durch das Verhältnis der beiden Brechungsindizes bestimmt wird.
- Die scheinbare Tiefe bleibt unabhängig von der wahren Tiefe gleich.
- Es gibt keine einfache Beziehung zwischen wahrer und scheinbarer Tiefe.
2 · Aufbauen
- Öffnen Sie das Preset für die scheinbare Tiefe und drücken Sie Zurücksetzen. Der Brechungsindex von Wasser ist auf n₁ = 1.33 festgelegt (Blick in die Luft, n₂ = 1.0).
- Aktivieren Sie die Anzeige der scheinbaren Tiefe.
- Stellen Sie für jeden Versuch die wahre Tiefe ein und notieren Sie die scheinbare Tiefe.
3 · Daten sammeln
| Wahre Tiefe d_o (cm) | Scheinbare Tiefe d_i (cm) |
|---|---|
| 20.00 | |
| 40.00 | |
| 60.00 |
Tragen Sie für Ihre drei Versuche die scheinbare Tiefe d_i (y-Achse) gegen die wahre Tiefe d_o (x-Achse) auf. Geht die Linie gerade durch den Ursprung?
4 · Auswerten
- Berechnen Sie für einen Versuch d_i = −d_o·(n₂/n₁) mit n₁ = 1.33, n₂ = 1.0. Vergleichen Sie mit der Tabelle.
- Erklären Sie, warum der Blick von einem weniger dichten Medium (Luft) in ein dichteres (Wasser) Objekte immer näher (flacher) erscheinen lässt, als sie wirklich sind – das n₂/n₁-Verhältnis ist hier kleiner als 1.
5 · Vertiefen
- Wenn Sie unter Wasser wären und auf etwas in der Luft über der Oberfläche blicken würden, würde sich das Verhältnis umkehren (n₁ = 1.0, n₂ = 1.33 von der Wasserseite aus), sodass Dinge weiter/entfernter erscheinen, als sie tatsächlich sind. Erklären Sie, warum die Blickrichtung durch die Grenzfläche eine Rolle spielt.
- Jemand, der Speerfischt, muss aufgrund dieses scheinbaren Tiefeneffekts (eigentlich der scheinbaren Position) unterhalb der Stelle zielen, an der sich ein Fisch optisch zu befinden scheint. Erklären Sie anhand Ihrer Daten, warum ein Fisch, der 1 m tief aussieht, tatsächlich wesentlich tiefer sein könnte.
Optik
- Sammellinse: Reelle Bilder jenseits von 2f (use 'reelles Bild' consistently module-wide)
- Der Brennpunkt: Wo Bilder in die Unendlichkeit entkommen
- Eine Linse als Lupe
- Eine Zerstreuungslinse: Immer virtuell, immer reduziert
- Ein Hohlspiegel: Echte Bilder wie eine Sammellinse
- Ein konvexer Spiegel: Immer ein reduziertes virtuelles Bild
- Der Planspiegel: Ein spezieller, invarianter Fall
- Totale interne Reflexion: Der kritische Winkel
- Ein Zwei-Linsen-Relais: Bilder miteinander verketten
- Das Verbundmikroskop: Zwei Linsen für hohe Vergrößerung
- Ein fotografischer Vergrößerer: Zwei Linsen für ein reelles, größeres Bild
- Ein Prisma beugt Licht: Abweichungswinkel