Optyka

Pozorna głębokość (płaska granica)

Załamanie na płaskiej granicy sprawia, że zanurzony obiekt wygląda płycej (głębokość pozorna = głębokość rzeczywista · n₂/n₁).

Pozorna głębokość (płaska granica) — interaktywna symulacja: Optyka. Załamanie na płaskiej granicy sprawia, że zanurzony obiekt wygląda płycej (głębokość pozorna = głębokość rzeczywista · n₂/n₁). Bezpłatne wirtualne laboratorium fizyki w przeglądarce z pomiarami na żywo w SI i samouczkiem prowadzonym.

Pozorna głębokość

Załamanie na płaskiej granicy sprawia, że zanurzony przedmiot wygląda płycej (głębokość pozorna = głębokość rzeczywista · n₂/n₁).

Promienie od podwodnego obiektu zginają się ku normalnej przy wyjściu do powietrza, więc oko prowadzi je wstecz do płytszego pozornego położenia. Pozorna głębokość skaluje się jak rzeczywista × n_wody/n_powietrza — dlatego basen wygląda płycej, niż jest.

• n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂
• Pozorna głębokość mniejsza

Krótki opis badania

Zaplanuj pytanie, zanim otworzysz pracownię

Krótki opis odzwierciedla stronę statyczną: pytanie badawcze, konkurujące przewidywania, role zmiennych, prawo rządzące i co mierzyć.

Pytanie badawcze

Patrząc pionowo w dół do wody z powietrza, obiekt na dnie wygląda na płytszy niż jego rzeczywista głębokość. Czy efekt pozornej głębokości skaluje się wprost proporcjonalnie do rzeczywistej głębokości?

Prognozy do rozważenia

• Tak — pozorna głębokość to zawsze stały ułamek rzeczywistej, wyznaczony stosunkiem obu współczynników załamania.
• Pozorna głębokość pozostaje ta sama niezależnie od rzeczywistej.
• Nie ma prostej zależności między rzeczywistą i pozorną głębokością.

Role zmiennych

Co ustawiasz:

• Głębokość rzeczywista d_o (cm)

Co mierzysz:

• Głębokość pozorna d_i (cm)

Jak przebiega badanie

1. Otwórz preset apparent-depth i naciśnij Reset. Współczynnik wody jest ustalony: n₁ = 1.33 (patrzymy na zewnątrz, w powietrze, n₂ = 1.0).
2. Włącz odczyt pozornej głębokości.
3. Ustaw rzeczywistą głębokość dla każdej próby i zapisz pozorną głębokość.

Równanie rządzące

Pozorna głębokość (przybliżenie paraksjalne) — n₁·sinθ₁ = n₂·sinθ₂

Patrząc niemal pionowo w dół przez płaską granicę, pozorna głębokość przedmiotu jest przeskalowana przez stosunek współczynników załamania: d_apparent = d_true·(n_viewing/n_object). Obserwacja z ośrodka gęstszego do rzadszego (jak z wody do powietrza) sprawia, że przedmioty wyglądają na płycej.

Co karta do druku każe uczniom wyliczyć

• Dla jednej próby oblicz d_i = −d_o·(n₂/n₁), używając n₁ = 1.33 i n₂ = 1.0. Porównaj z tabelą.
• Wyjaśnij, dlaczego patrzenie z ośrodka gęstszego (woda) w rzadszy (powietrze) zawsze sprawia, że obiekty wyglądają na bliższe (płytsze), niż są — stosunek n₂/n₁ jest tu mniejszy od 1.

Gdzie to wychodzi poza pracownię

• Gdybyś patrzył spod wody W GÓRĘ na coś w powietrzu nad powierzchnią, stosunek by się odwrócił (od strony wody n₁ = 1.0, n₂ = 1.33) i przedmioty wydawałyby się dalej/głębiej, niż są w rzeczywistości. Wyjaśnij, dlaczego znaczenie ma kierunek patrzenia przez granicę ośrodków.
• Łowiący włócznią musi celować poniżej miejsca, gdzie ryba wizualnie wygląda, z powodu tego efektu pozornej głębokości (a właściwie pozornego położenia). Danymi wyjaśnij, dlaczego ryba wyglądająca na 1 m głębokości może być faktycznie znacznie głębiej.

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

1. Witamy w pozornej głębokości
2. Zaznacz obiekt
3. Naciśnij Play
4. Obiekt wygląda na płytszy
5. Otwórz panel Właściwości
6. Udało się!

Otwórz interaktywną symulację, zbuduj scenę, naciśnij Play i badaj z pomiarami na żywo oraz przewodnikiem.

Otwórz interaktywną pracownię →

Pobierz kartę pracy →

Prawo Snelliusa załamania