Ar kada nors sėdėjote baseino dugne ir mąstėte apie savo vandeningas lubas? Didžioji dalis paviršiaus yra šviesiai mėlynos spalvos lakštas, pro kurį nesimato, nors vanduo skaidrus. Tačiau tiesiai virš jūsų yra apvalus skaidrumo langas.
Ir štai nuostabus dalykas: per šį žiedą matote žuvies akies vaizdą, kuriame matomas ne tik dangus, bet ir baseino šonuose esantys daiktai, pavyzdžiui, medžiai ar žmonės, gurkšnojantys mai tais baseino terasoje. Šį šaunų efektą sukelia optinės vandens savybės ir jis turi pavadinimą: Snello langas.
Tai galite pamatyti, net jei mažai laiko praleidžiate po vandeniu. Galbūt, kaip ir aš, jums labiau patinka žiūrėti povandeninės žūklės vaizdo įrašus „YouTube“. Čia yra gražus Snell lango pavyzdys iš kanalo YBS Youngbloods (nuoroda nukreipia tiesiai į dominantį 15 sekundžių segmentą).
Ten reikia pastebėti vieną keistą dalyką: narui (Brodie) ir operatoriui leidžiantis žemyn, atrodo, kad langas lieka tokio pat dydžio. Na ir kas, klausiate? Na, pagalvokite apie tai: jei nufilmuotumėte langą savo namuose, kai nuo jo atsitrauktumėte, jis atrodytų mažesnis.
Tiesą sakant, Snell langas tampa didesnis—pažiūrėkite, kaip paviršiuje esantis naras jo užpildo vis mažiau? Tačiau skirtingai nuo lango ar bet ko kito sausoje žemėje, jos kampinis dydis, kurį suvokia jūsų akis, didėjant atstumui išlieka toks pat.
Gilumos paslaptys! Už viso to slypi graži fizika, tad panagrinėkime, ar ne?
Refrakcija ir Snello dėsnis
Kadangi šviesa yra elektromagnetinė banga, jai nereikia terpės „banguoti“ (skirtingai nei garsui). Tai reiškia, kad ji gali keliauti per tuščią erdvę – mūsų laimei, kaip ir saulės šviesa. Kadangi šviesa sklinda 3 kartus greičiu. 108 metrų per sekundę, ši kelionė nuo saulės iki Žemės trunka apie aštuonias minutes.
Tačiau kažkas nutinka, kai šviesa patenka į skaidrią terpę, tokią kaip mūsų atmosfera: ji sulėtėja. Oras jį sulėtina tik 0,029 proc., bet kai šviesa patenka į vandenį, ji praranda maždaug 25 procentus greičio. Lygiai taip pat, kaip sulėtinti greitį, kai bėgate iš paplūdimio į vandenyną, nes vanduo yra tankesnis už orą.
Šis greičio skirtumas skirtingose terpėse skiriasi ir apibūdinamas jo lūžio rodikliu (n), kuris yra šviesos greičio vakuume ir greičio tam tikroje medžiagoje santykis. Kuo didesnis lūžio rodiklis, tuo lėčiau toje terpėje sklinda šviesa. ore, n = 1,00027. Vandenyje, n = 1,333. Stikluose, n = 1,5
Tačiau štai kas: greičio keitimas taip pat sukelia kryptimi šviesos keisti. Tai iš tikrųjų turime omenyje sakydami „lūžis“. Tai matote, kai žiūrite į šiaudelį vandens stiklinėje: po vandeniu esanti šiaudelio dalis nesutampa su aukščiau esančia. Kodėl? Šviesos lenkimas nuo povandeninės dalies verčia kažkur pamatyti, kad taip nėra.