Optica

Schijnbare diepte (vlak grensvlak)

Breking op een vlak grensvlak laat een ondergedompeld voorwerp ondieper lijken (schijnbare diepte = werkelijke diepte · n₂/n₁).

Schijnbare diepte (vlak grensvlak) — interactieve Optica-simulatie. Breking op een vlak grensvlak laat een ondergedompeld voorwerp ondieper lijken (schijnbare diepte = werkelijke diepte · n₂/n₁). Gratis virtueel natuurkundelab in de browser met live SI-metingen en een begeleide rondleiding.

Schijnbare diepte

Breking op een vlak grensvlak laat een ondergedompeld object ondieper lijken (schijnbare diepte = werkelijke diepte · n₂/n₁).

Stralen van een onderwaterobject buigen naar de normaal bij het uittreden naar lucht, dus het oog volgt ze terug naar een schijnbaar ondiepere positie. Schijnbare diepte schaalt als werkelijke diepte × n_water/n_air, daarom lijkt een zwembad ondieper dan het is.

• n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂
• Ondiepere schijnbare diepte

Onderzoeksnota

Plan de vraag voordat je het lab opent

De samenvatting spiegelt de voorgerenderde pagina: leidende vraag, concurrerende voorspellingen, rollen van variabelen, bepalende wetten, opstelling, analyse- en verdiepingsvragen blijven zichtbaar en in deze volgorde.

Leidende vraag

Als je vanuit de lucht recht naar beneden in water kijkt, lijkt een voorwerp op de bodem ondieper dan zijn werkelijke diepte. Schaalt dit schijnbare-diepte-effect recht evenredig met de werkelijke diepte?

Voorspellingen om te wegen

• Ja — de schijnbare diepte is altijd een vaste fractie van de werkelijke diepte, bepaald door de verhouding van de twee brekingsindices.
• De schijnbare diepte blijft hetzelfde, ongeacht de werkelijke diepte.
• Er is geen eenvoudig verband tussen werkelijke en schijnbare diepte.

Rollen van variabelen

Wat je instelt:

• Werkelijke diepte d_o (cm)

Wat je meet:

• Schijnbare diepte d_i (cm)

Hoe het onderzoek verloopt

1. Open de voorinstelling apparent-depth en druk op Herstel. De index van water staat vast op n₁ = 1.33 (kijkend naar buiten, de lucht in, n₂ = 1.0).
2. Zet de aflezing van de schijnbare diepte aan.
3. Stel voor elke meting de werkelijke diepte in en noteer de schijnbare diepte.

Leidende vergelijking

Schijnbare diepte (paraxiale benadering) — n₁·sinθ₁ = n₂·sinθ₂

Bij het vrijwel recht naar beneden kijken door een vlak grensvlak wordt de schijnbare diepte van een voorwerp geschaald met de verhouding van de brekingsindices: d_apparent = d_true·(n_viewing/n_object). Kijken van dicht naar minder dicht (zoals van water naar lucht) laat objecten ondieper lijken.

Wat het uitprintbare werkblad leerlingen laat uitwerken

• Reken voor één meting d_i = −d_o·(n₂/n₁) uit met n₁ = 1.33, n₂ = 1.0. Vergelijk met de tabel.
• Leg uit waarom kijken vanuit een dichter medium (water) naar een minder dicht (lucht) objecten altijd dichterbij (ondieper) doet lijken dan ze werkelijk zijn — de verhouding n₂/n₁ is hier kleiner dan 1.

Waar dit buiten het lab opduikt

• Als je onder water was en OMHOOG keek naar iets in de lucht boven het oppervlak, zou de verhouding omslaan (n₁ = 1.0, n₂ = 1.33 vanaf de waterkant), waardoor dingen verder weg/dieper lijken dan ze werkelijk zijn. Leg uit waarom de richting waarin je door het grensvlak kijkt ertoe doet.
• Wie met een harpoen op vis jaagt, moet onder de plaats mikken waar een vis visueel lijkt te zijn, vanwege dit schijnbare-diepte- (eigenlijk schijnbare-positie-)effect. Leg met je data uit waarom een vis die er 1 m diep uitziet in werkelijkheid aanzienlijk dieper kan liggen.

• AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
• General High School Physics — Light & optics
• NGSS High School Physics — Wave properties

1. Welkom bij Schijnbare diepte
2. Selecteer het object
3. Druk op Start
4. Object lijkt ondieper
5. Open het eigenschappenpaneel
6. Gelukt!

Open de interactieve simulatie om de scène te bouwen, druk op Start en verken met live metingen en een begeleide rondleiding.

Interactief lab openen →

Werkblad downloaden →

De brekingswet van Snellius