見かけの深さ：プールが実際より浅く見える理由
1 · 予測
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？
- 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。
2 · 準備
- 「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。
3 · データ収集
| 実際の深さ d_o (cm) | 見かけの深さ d_i (cm) |
|---|---|
| 20.00 | |
| 40.00 | |
| 60.00 |
3回の試行について、見かけの深さ d_i（縦軸）を実際の深さ d_o（横軸）に対してプロットする。原点を通る直線になるか？
4 · 分析
- 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。
5 · 発展
- 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。
この実験の物理
見かけの深さ（近軸近似）
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。