Profondeur apparente : pourquoi une piscine semble moins profonde qu'elle ne l'est
1 · Prédire
En regardant directement dans l'eau depuis les airs, un objet au fond semble moins profond que sa véritable profondeur. Cet effet de profondeur apparente est-il directement proportionnel à la profondeur réelle ?
- Oui, la profondeur apparente est toujours une fraction fixe de la profondeur réelle, définie par le rapport des deux indices de réfraction.
- La profondeur apparente reste la même quelle que soit la profondeur réelle.
- Il n’y a pas de relation simple entre la profondeur réelle et apparente.
2 · Configurer
- Ouvrez le préréglage de profondeur apparente et appuyez sur Réinitialiser. L'indice de l'eau est fixé à n₁ = 1.33 (face à l'air, n₂ = 1.0).
- Activez la lecture de la profondeur apparente.
- Définissez la profondeur réelle pour chaque essai et enregistrez la profondeur apparente.
3 · Collecter les Données
| Véritable profondeur d_o (cm) | Profondeur apparente d_i (cm) |
|---|---|
| 20.00 | |
| 40.00 | |
| 60.00 |
Tracez la profondeur apparente d_i (axe y) par rapport à la profondeur réelle d_o (axe x) pour vos trois essais. La droite passe-t-elle directement par l’origine ?
4 · Analyser
- Pour un essai, calculez d_i = −d_o·(n₂/n₁) en utilisant n₁ = 1.33, n₂ = 1.0. Comparez avec le tableau.
- Expliquez pourquoi le fait de regarder d'un milieu plus dense (l'eau) vers un milieu moins dense (l'air) fait toujours apparaître les objets plus proches (moins profonds) qu'ils ne le sont réellement — le rapport n₂/n₁ ici est inférieur à 1.
5 · Approfondir
- Si vous étiez sous l'eau et regardiez quelque chose dans l'air au-dessus de la surface, le rapport s'inverserait (n₁ = 1.0, n₂ = 1.33 du côté de l'eau), faisant apparaître les choses plus loin/plus profondes qu'elles ne le sont réellement. Expliquez pourquoi la direction dans laquelle vous regardez à travers l'interface est importante.
- Quelqu'un qui pratique la chasse sous-marine doit viser en dessous de l'endroit où un poisson semble visuellement se trouver, en raison de cet effet de profondeur apparente (en réalité, position apparente). Expliquez, à l'aide de vos données, pourquoi un poisson qui semble profond de 1 m pourrait en réalité être considérablement plus profond.
La physique derrière cette expérience
Profondeur apparente (approximation paraxiale)
En regardant presque directement à travers une interface plate, la profondeur apparente d'un objet est mise à l'échelle par le rapport des indices de réfraction : d_apparent = d_true·(n_viewing/n_object). Une visualisation de plus en plus dense à moins dense (comme l'eau vers l'air) donne l'impression que les objets sont moins profonds.