اپتیک
ژرفای ظاهری (سطح تخت)
شکست در سطح تخت، جسم مغروق را کمژرفتر مینماید (ژرفای ظاهری = ژرفای واقعی · n₂/n₁).
ژرفای ظاهری (سطح تخت) — شبیهسازی تعاملی اپتیک. شکست در سطح تخت، جسم مغروق را کمژرفتر مینماید (ژرفای ظاهری = ژرفای واقعی · n₂/n₁). آزمایشگاه مجازی فیزیکِ رایگانِ مرورگری با اندازهگیریهای زندهٔ SI و آموزش هدایتشده.
ژرفای ظاهری
شکست در سطح تخت، جسم مغروق را کمژرفتر مینماید (ژرفای ظاهری = ژرفای واقعی · n₂/n₁).
پرتوهای جسم زیرآبی هنگام خروج به هوا به سوی عمود خم میشوند، پس چشم آنها را تا موقعیتی کمژرفتر ردیابی میکند. ژرفای ظاهری با ژرفای واقعی × n_آب/n_هوا مقیاس میشود، به همین دلیل استخر کمژرفتر از واقعیتش دیده میشود.
- n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂
- عمق ظاهری کمتر
خلاصهٔ پژوهش
پرسش را پیش از بازکردن آزمایشگاه برنامهریزی کنید
این خلاصه همان صفحهٔ از پیش رندرشده است: پرسش محوری، پیشبینیهای رقیب، نقش متغیرها، قوانین حاکم، برپاسازی، تحلیل و پرسشهای گسترش — به همین ترتیب و همیشه در دید میمانند.
پرسش محوری
نگاه مستقیم از هوا به درون آب، جسم کف را سطحیتر از عمق واقعیاش نشان میدهد. آیا این اثر عمق ظاهری با عمق واقعی بهتناسب مستقیم مقیاس میشود؟
پیشبینیهایی که باید سنجیده شوند
- بله — عمق ظاهری همیشه کسر ثابتی از عمق واقعی است، تعیینشده بهدست نسبت دو ضریب شکست.
- عمق ظاهری بیتوجه به عمق واقعی همان میماند.
- رابطهٔ سادهای میان عمق واقعی و ظاهری نیست.
نقش متغیرها
آنچه شما تنظیم میکنید:
- عمق واقعی d_o (cm)
آنچه اندازه میگیرید:
- عمق ظاهری d_i (cm)
پژوهش چگونه اجرا میشود
- پیشتنظیمی apparent-depth را باز کنید و Reset را بفشارید. ضریب شکست آب روی n₁ = 1.33 ثابت است (نگاه به بیرون در هوا، n₂ = 1.0).
- قرائت عمق ظاهری را فعال کنید.
- عمق واقعی را برای هر آزمایش تنظیم کنید و عمق ظاهری را ثبت کنید.
معادلهٔ حاکم
عمق ظاهری (تقریب شبهمحوری) — n₁·sinθ₁ = n₂·sinθ₂
وقتی تقریباً مستقیم به پایین از میان مرزی تخت مینگریم، عمق ظاهری جسم در نسبت ضرایب شکست ضرب میشود: d_apparent = d_true·(n_viewing/n_object). نگاه از محیط متراکم به کمتراکم (مانند آب به هوا) اشیا را کمعمقتر نشان میدهد.
برگهٔ کار چاپی از دانشآموزان چه میخواهد به دست آورند
- برای یک آزمایش، d_i = −d_o·(n₂/n₁) را با n₁ = 1.33 و n₂ = 1.0 حساب کنید. با جدول مقایسه کنید.
- توضیح دهید چرا نگاه از محیط چگالتر (آب) به کمچگالتر (هوا) همیشه اجسام را نزدیکتر (سطحیتر) از واقع نشان میدهد — نسبت n₂/n₁ اینجا کمتر از 1 است.
کجا غیر از آزمایشگاه خودش را نشان میدهد
- اگر زیر آب بودید و به چیزی در هوای بالای سطح نگاه میکردید بالا، نسبت برعکس میشد (n₁ = 1.0 و n₂ = 1.33 از سمت آب) و اشیا دورتر/عمیقتر از واقعیت دیده میشدند. توضیح دهید چرا جهتی که از میان مرز مینگرید اهمیت دارد.
- شکارچی نیزهبازی باید پایینتر از جایی که ماهی به نظر میرسد نشانه بگیرد، بهخاطر همین اثر عمق ظاهری (در واقع جای ظاهری). با دادههایتان توضیح دهید چرا ماهیای که 1 متری به نظر میرسد ممکن است واقعاً چشمگیر عمیقتر باشد.
- AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
- General High School Physics — Light & optics
- NGSS High School Physics — Wave properties
- به ژرفای ظاهری خوش آمدید
- انتخاب جسم
- Play را بفشارید
- جسم کمژرفتر مینماید
- پنل ویژگیها را باز کنید
- انجامش دادید!
شبیهسازی تعاملی را باز کنید تا صحنه را بسازید، Play را بفشارید و با اندازهگیریهای زنده و آموزش هدایتشده کاوش کنید.