Оптика

Уявна глибина (плоска межа)

Заломлення на плоскій межі робить занурений предмет мілкішим (уявна глибина = справжня глибина · n₂/n₁).

Уявна глибина (плоска межа) — інтерактивне моделювання: Оптика. Заломлення на плоскій межі робить занурений предмет мілкішим (уявна глибина = справжня глибина · n₂/n₁). Безкоштовна браузерна віртуальна фізична лабораторія з живими вимірюваннями в СІ та керованим заняттям.

Уявна глибина

Заломлення на пласкій межі робить занурений предмет мілкішим (уявна глибина = справжня · n₂/n₁).

Промені від підводного предмета заломлюються до нормалі при виході в повітря, тож око простежує їх назад до мілкішого уявного положення. Уявна глибина масштабується як справжня × n_води/n_повітря, тому басейн виглядає мілкішим, ніж є.

• n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂
• Менша видима глибина

Короткий опис дослідження

Сплануйте запитання, перш ніж відкрити лабораторію

Короткий відповідає передрендереній сторінці: рушійне запитання, конкуруючі прогнози, ролі змінних, керівні закони, установка, аналіз і підсилення лишаються видимими та в цьому порядку.

Рушійне запитання

Дивлячись просто вниз у воду з повітря, предмет на дні здається мілкішим за справжню глибину. Чи масштабується цей ефект уявної глибини прямо пропорційно справжній глибині?

Прогнози для зважування

• Так — уявна глибина завжди фіксована частка справжньої, задана відношенням двох показників заломлення.
• Уявна глибина та сама незалежно від справжньої.
• Немає простого зв'язку між справжньою та уявною глибиною.

Ролі змінних

Що ви задаєте:

• Справжня глибина d_o (cm)

Що ви вимірюєте:

• Уявна глибина d_i (cm)

Як проходить дослідження

1. Відкрийте пресет apparent-depth та натисніть «Скинути». Показник води фіксований n₁ = 1.33 (погляд назовні в повітря, n₂ = 1.0).
2. Увімкніть показ уявної глибини.
3. Задайте справжню глибину для кожного заміру та запишіть уявну глибину.

Керівне рівняння

Уявна глибина (параксіальне наближення) — n₁·sinθ₁ = n₂·sinθ₂

При погляді майже просто вниз крізь плоску межу уявна глибина предмета масштабується відношенням показників заломлення: d_уявна = d_справжня·(n_глядача/n_предмета). Погляд з густішого в менш густе (як вода в повітря) робить предмети мілшими.

Що друкований робочий аркуш пропонує учням обчислити

• Для одного заміру обчисліть d_i = −d_o·(n₂/n₁) з n₁ = 1.33, n₂ = 1.0. Порівняйте з таблицею.
• Поясніть, чому погляд з густішого середовища (води) в менш густе (повітря) завжди робить предмети ближчими (мілкими), ніж вони є — відношення n₂/n₁ тут менше за 1.

Де це трапляється за межами лабораторії

• Якби ви були під водою, дивлячись ВГОРУ на щось у повітрі над поверхнею, відношення перевернулося б (n₁ = 1.0, n₂ = 1.33 з боку води), роблячи речі далекими/глибшими, ніж вони є. Поясніть, чому напрям погляду крізь межу має значення.
• Мисливцеві з гарпуном треба прицілюватися нижче, ніж риба візуально здається, через цей ефект уявної глибини (точніше, уявного положення). Поясніть, використовуючи свої дані, чому риба, що виглядає на глибині 1 м, насправді може бути значно глибше.

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

1. Вітаємо в уявній глибині
2. Виберіть предмет
3. Натисніть «Запустити»
4. Предмет видається мілкішим
5. Відкрийте панель властивостей
6. У вас вийшло!

Відкрийте інтерактивне моделювання, щоб зібрати сцену, натиснути «Запустити» та дослідити з живими вимірюваннями й керованим заняттям.

Відкрити інтерактивну лабораторію →

Завантажити лабораторний аркуш →

Закон Снелла