Zdánlivá hĺbka: prečo bazén vyzerá plytší, než je
1 · Predikuj
Pozerajúc sa rovno nadol do vody zo vzduchu, predmet na dne sa javí plytší než jeho skutočná hĺbka. Škáluje tento efekt zdánlivej hĺbky priamo úmerne so skutočnou hĺbkou?
- Áno — zdánlivá hĺbka je vždy pevný zlomok skutočnej hĺbky, daný pomerom dvoch indexov lomu.
- Zdánlivá hĺbka zostáva rovnaká bez ohľadu na skutočnú hĺbku.
- Medzi skutočnou a zdánlivou hĺbkou neexistuje jednoduchý vzťah.
2 · Priprav
- Otvor predvolbu zdánlivá hĺbka a stlač Resetovať. Index vody je pevne n₁ = 1.33 (pozerajúc von do vzduchu, n₂ = 1.0).
- Zapni odčítanie zdánlivej hĺbky.
- Nastav skutočnú hĺbku pre každý pokus a zaznamenaj zdánlivú hĺbku.
3 · Zbieraj údaje
| Skutočná hĺbka d_o (cm) | Zdánlivá hĺbka d_i (cm) |
|---|---|
| 20.00 | |
| 40.00 | |
| 60.00 |
Zaznamenaj zdánlivú hĺbku d_i (os y) verzus skutočnú hĺbku d_o (os x) pre svoje tri pokusy. Je priamka rovná cez začiatok?
4 · Analyzuj
- Pre jeden pokus vypočítaj d_i = −d_o·(n₂/n₁) s n₁ = 1.33, n₂ = 1.0. Porovnaj s tabuľkou.
- Vysvetli, prečo pozeranie z hustšieho prostredia (voda) do menej hustého (vzduch) vždy robí objekty bližšími (plytšími), než skutočne sú — pomer n₂/n₁ je tu menší než 1.
5 · Rozšír
- Keby si bol pod vodou pozerajúc NAHOR na niečo vo vzduchu nad hladinou, pomer by sa preklopil (n₁ = 1.0, n₂ = 1.33 z vodnej strany), čím by sa veci javili ďalej/hlbšie, než skutočne sú. Vysvetli, prečo smer, ktorým pozeráš cez rozhranie, záleží.
- Harpunár potrebuje mieriť pod miesto, kde sa ryba vizuálne javí, kvôli tomuto efektu zdánlivej hĺbky (vlastne zdánlivej polohy). Vysvetli pomocou svojich údajov, prečo ryba, ktorá vyzerá 1 m hlboko, môže byť v skutočnosti podstatne hlbšie.
Fyzika za týmto experimentom
Zdánlivá hĺbka (paraxiálna aproximácia)
Pri pozeraní takmer rovno nadol cez ploché rozhranie je zdánlivá hĺbka objektu škálovaná pomerom indexov lomu: d_apparent = d_true·(n_viewing/n_object). Pozeranie z hustejšieho do menej hustého (ako voda do vzduchu) robí objekty plytšími.
Optika
- Spojná šošovka: skutočné obrazy za 2f
- Ohnisko: kam obrazy utekajú do nekonečna
- Šošovka ako lupa
- Rozptylná šošovka: vždy zdánlivý, vždy zmenšený
- Duté zrkadlo: skutočné obrazy ako spojná šošovka
- Vypuklé zrkadlo: vždy zmenšený zdánlivý obraz
- Rovinné zrkadlo: špeciálny, invariantný prípad
- Úplný odraz: hraničný uhol
- Dvojšošovkové relé: reťazenie obrazov
- Zložený mikroskop: dve šošovky pre vysoké zväčšenie
- Fotografický zväčšovač: dve šošovky pre skutočný, väčší obraz
- Hranol láme svetlo: uhol výchylky