Skenbart djup: Varför en bassäng ser grundare ut än den är
1 · Förutsäg
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?
- 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.
2 · Uppbyggnad
- Öppna förinställningen Skenbart djup och tryck på Återställ. Vattnets index är låst till n₁ = 1.33 (med utblick i luft, n₂ = 1.0).
- Aktivera avläsningen av skenbart djup.
- Ställ in det verkliga djupet för varje försök och notera det skenbara djupet.
3 · Samla data
| Verkligt djup d_o (cm) | Skenbart djup d_i (cm) |
|---|---|
| 20.00 | |
| 40.00 | |
| 60.00 |
Rita skenbart djup d_i (y-axeln) mot verkligt djup d_o (x-axeln) för dina tre försök. Är linjen rak genom origo?
4 · Analysera
- 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.
5 · Utvidga
- 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.
Fysiken bakom det här experimentet
Skenbart djup (paraxiell approximation)
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.
Optik
- Konvergerande lins: Verkliga bilder bortom 2f
- Brännpunkten: Dit bilderna flyr mot oändligheten
- En lins som förstoringsglas
- En divergerande lins: Alltid virtuell, alltid förminskad
- En konkav spegel: Verkliga bilder som en konvergerande lins
- En konvex spegel: Alltid en förminskad virtuell bild
- Planspegeln: Ett särskilt, oföränderligt fall
- Total intern reflektion: Gränsvinkeln
- Ett tvålinsrelä: Bilder kedjas ihop
- Det sammansatta mikroskopet: Två linser för hög förstoring
- En förstoringsapparat: Två linser för en verklig, större bild
- Ett prisma bryter ljuset: Avvikelsevinkeln