光学
見かけの深さ（平面界面）
平面インターフェースでの屈折により、水中の物体はより浅く見える（見かけの深さ = 実際の深さ · n₂/n₁）。
見かけの深さ（平面界面） — インタラクティブな光学シミュレーション。平面インターフェースでの屈折により、水中の物体はより浅く見える（見かけの深さ = 実際の深さ · n₂/n₁）。 ブラウザで使える無料の仮想物理実験室。SI 単位のライブ測定とガイド付きチュートリアルを備えています。
見かけの深さ
平面界面での屈折により、水中の物体は浅く見えます（見かけの深さ = 実深さ · n₂/n₁）。
水中の物体からの光線は空気中に出るとき法線に向かって屈折するため、目はそれをより浅い見かけの位置へとたどります。見かけの深さは実際の深さ×n_水/n_空気で決まるため、プールは実際より浅く見えます。
- n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂
- 見かけの深さは浅くなる
捜査概要
ラボを開く前に質問を計画する
このブリーフは事前レンダリングされたページを反映しています。探究の問い、競合する予測、変数の役割、支配する法則、設定、分析と発展の問いを、この順序で表示します。
運転に関する質問
空気中から水を真上から見ると、底にある物体は実際の深さより浅く見える。この見かけの深さの効果は、実際の深さに正比例するか？
検討する予測
- はい — 見かけの深さは常に、二つの屈折率の比で決まる実際の深さの一定割合である。
- 実際の深さに関係なく、見かけの深さは同じである。
- 実際の深さと見かけの深さには単純な関係はない。
可変的な役割
設定するもの：
- 実際の深さ d_o (cm)
測定するもの：
- 見かけの深さ d_i (cm)
実験の進め方
- 「見かけの深さ（apparent-depth）」プリセットを開き、リセットを押しなさい。水の屈折率はn₁ = 1.33に固定されている（空気側を見る場合、n₂ = 1.0）。
- 見かけの深さの表示を有効にする。
- 各試行の実際の深さを設定し、見かけの深さを記録する。
支配方程式
見かけの深さ（近軸近似） — n₁·sinθ₁ = n₂·sinθ₂
平らな境界面をほぼ真上から見ると、物体の見かけの深さは屈折率の比で拡大縮小される：d_apparent = d_true·(n_viewing/n_object)。水から空気のように高密度側から低密度側へ見ると、物体は浅く見える。
印刷用ワークシートで生徒が求めるもの
- 1回の試行について、n₁ = 1.33、n₂ = 1.0 を用いて d_i = −d_o·(n₂/n₁) を計算する。表と比較する。
- 密度の大きい媒質（水）から密度の小さい媒質（空気）へ見ると、物体が実際より常に近く（浅く）見える理由を説明する。ここでの n₂/n₁ の比は 1 より小さい。
実験以外での活用
- 水中から水面上の空気中にある物体を上向きに見る場合、比は逆になる（水側からは n₁ = 1.0、n₂ = 1.33）。そのため物体は実際より遠く／深く見える。境界面をどちらの向きに見るかが重要な理由を説明する。
- 魚をやりで捕る人は、視覚的に見える魚の位置より下を狙う必要がある。これは見かけの深さ（正確には見かけの位置）の効果による。データを使って、1 m の深さに見える魚が実際にはかなり深い可能性がある理由を説明する。
- AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
- General High School Physics — Light & optics
- NGSS High School Physics — Wave properties
- 見かけの深さへようこそ
- 物体を選択
- 再生
- 物体が浅く見える
- インスペクターを開く
- 完了です！
インタラクティブなシミュレーションを開いてシーンを構築し、再生ボタンを押し、リアルタイム測定とガイド付きチュートリアルで探索しましょう。