Optik

Skenbart djup (plan gränsyta)

Brytning vid en plan gränsyta får ett nedsänkt objekt att verka grundare (skendjup = verkligt djup · n₂/n₁).

Skenbart djup (plan gränsyta) — interaktiv Optik-simulering. Brytning vid en plan gränsyta får ett nedsänkt objekt att verka grundare (skendjup = verkligt djup · n₂/n₁). Gratis virtuellt fysiklabb i webbläsaren med SI-mätningar i realtid och en guidad genomgång.

skenbart djup

Brytning vid en plan gränsyta får ett nedsänkt objekt att se grundare ut (skenbart djup = verkligt djup · n₂/n₁).

Strålar från ett undervattenobjekt böjs mot normalen när de lämnar till luft, så ögat spårar dem tillbaka till en grundare skenbar position. Skenbart djup skalar som verkligt djup × n_water/n_air, vilket är varför en bassäng ser grundare ut än den är.

• n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂
• Mindre skenbart djup

Undersökningsblad

Planera frågan innan du öppnar labbet

Sammanfattningen speglar den förrenderade sidan: drivande fråga, konkurrerande förutsägelser, variablernas roller, styrande lagar, uppställning, analys- och utvidgningsfrågor förblir synliga och i den här ordningen.

Drivande fråga

Ser du rakt ner i vattnet från luften framstår ett föremål på botten som grundare än dess verkliga djup. Växer effekten av skenbart djup i direkt proportion till det verkliga djupet?

Förutsägelser att väga

• Ja — skenbart djup är alltid en fast bråkdel av det verkliga djupet, bestämd av förhållandet mellan de två brytningsindexen.
• Det skenbara djupet förblir detsamma oavsett verkligt djup.
• Det finns inget enkelt samband mellan verkligt och skenbart djup.

Variablernas roller

Det du ställer in:

• Verkligt djup d_o (cm)

Det du mäter:

• Skenbart djup d_i (cm)

Så går undersökningen till

1. Öppna förinställningen Skenbart djup och tryck på Återställ. Vattnets index är låst till n₁ = 1.33 (med utblick i luft, n₂ = 1.0).
2. Aktivera avläsningen av skenbart djup.
3. Ställ in det verkliga djupet för varje försök och notera det skenbara djupet.

Styrande ekvation

Skenbart djup (paraxiell approximation) — n₁·sinθ₁ = n₂·sinθ₂

Vid nästan rakt nedåtriktad blick genom en plan gränsyta skalas ett föremåls skenbara djup med förhållandet mellan brytningsindexen: d_apparent = d_true·(n_viewing/n_object). Att se från tätare till mindre tätt (som från vatten till luft) får föremål att se grundare ut.

Det det utskrivbara arbetsbladet ber eleverna räkna ut

• Beräkna för ett försök d_i = −d_o·(n₂/n₁) med n₁ = 1.33, n₂ = 1.0. Jämför med tabellen.
• Förklara varför det att se från ett tätare medium (vatten) in i ett mindre tätt (luft) alltid får föremål att framstå som närmare (grundare) än de verkligen är — kvoten n₂/n₁ är här mindre än 1.

Var det här syns utanför labbet

• Om du var under vattnet och tittade UPP på något i luften ovanför ytan skulle förhållandet vändas (n₁ = 1.0, n₂ = 1.33 från vattensidan), vilket får saker att framstå som avlägsnare/djupare än de verkligen är. Förklara varför den riktning du ser genom gränsytan spelar roll.
• Den som harponerar fisk måste sikta under där fisken visuellt verkar vara, på grund av denna effekt av skenbart djup (egentligen skenbar position). Förklara, utifrån dina data, varför en fisk som ser ut att vara 1 m djup i själva verket kan vara betydligt djupare.

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

1. Välkommen till Skenbart djup
2. Välj objektet
3. Tryck på Spela upp
4. Objektet ser grundare ut
5. Öppna panelen Egenskaper
6. Klart!

Öppna den interaktiva simuleringen för att bygga scenen, tryck på Spela och utforska med mätningar i realtid och en guidad genomgång.

Öppna interaktivt labb →

Ladda ner labblad →

Snells brytningslag