Видимая глубина
Видимая глубина — это глубина, на которой наблюдателю кажется расположенным подводный предмет. Из-за преломления света на границе воды и воздуха дно водоёма обычно кажется ближе к поверхности, чем находится на самом деле.
Свет от предмета выходит из воды в воздух и меняет направление. Это объясняется законом преломления света. Наблюдатель мысленно продолжает преломлённые лучи назад по прямым линиям. Точка их пересечения оказывается выше настоящего предмета, поэтому предмет кажется поднятым.
Формула видимой глубины
Если предмет находится в воде, наблюдатель смотрит почти перпендикулярно к поверхности, а воздух принимается за среду с показателем преломления, равным 1, используют формулу:
Здесь \(h\) — истинная глубина, \(h'\) — видимая глубина, а \(n\) — показатель преломления воды относительно воздуха. Для воды \(n \approx 1{,}33\), поэтому видимая глубина примерно в 1,33 раза меньше истинной. В общем случае показатель преломления берут для среды, из которой выходит свет, относительно среды наблюдателя.
Дно бассейна находится на глубине \(h=2{,}0\) м. Для воды \(n=1{,}33\). Тогда \(h'=\frac{2{,}0}{1{,}33}\approx1{,}5\) м. Наблюдателю кажется, что дно расположено примерно на глубине 1,5 м.
Видимая глубина не означает, что дно действительно поднялось. Это мнимое положение предмета, найденное продолжением преломлённых лучей назад. Формула \(h'=h/n\) справедлива для близких к нормальному лучей; при взгляде под большим углом положение изображения зависит от геометрии лучей.
Предмет находится под водой на глубине 1,33 м. На какой глубине он будет казаться наблюдателю из воздуха, если \(n=1{,}33\)?
Главное
- Видимая глубина — мнимое положение подводного предмета, которое кажется наблюдателю.
- При наблюдении из воздуха почти перпендикулярно поверхности: \(h'=h/n\).
- Для воды \(n\approx1{,}33\), поэтому дно кажется примерно на четверть ближе к поверхности.