Haben Sie schon einmal einen Bleistift oder Kugelschreiber in ein Glas Wasser gesteckt? Wenn ja, ist Ihnen aufgefallen, dass das Objekt beim Blick aus dem Wasser aufgebrochen zu sein scheint? Das Set besteht aus zwei transparenten Mitteln (in unserem Fall betrachten wir die Luft und Wasser) und die Schnittstelle zwischen ihnen heißt Dioptrie. Die Form der Trennfläche zwischen den Medien, dioptrische Fläche, charakterisiert die Art der Dioptrie: eben, sphärisch, zylindrisch usw.
Ausgehend von den Luft-Wasser-Mitteln eines ruhenden Sees untersuchen wir beispielsweise die Entstehung von Bildern bestehend aus a flache Dioptrie. Das Untersuchungsobjekt ist zunächst in Wasser eingetaucht (mehr Lichtbrechungsmittel) und der Betrachter befindet sich außerhalb, in der Luft (weniger Lichtbrechungsmittel).
Wir wissen, dass von den untergetauchten Fischen Lichtstrahlen in alle Richtungen ausgehen; wir wissen auch, dass diese Strahlen an der Wasseroberfläche gebrochen werden und die Augen des Betrachters erreichen. Betrachten wir unter den unendlichen Lichtstrahlen, die von den Fischen ausgehen, die beiden in der folgenden Abbildung hervorgehobenen Strahlen. Die entsprechenden gebrochenen Strahlen definieren ein virtuelles Bild des Objekts.
Das Fischbild wird als virtuell definiert, weil es durch den Schnittpunkt der gebrochenen Strahlenausdehnungen gebildet wird. Beachten Sie, dass das Bild im gleichen Medium wie das Objekt erstellt wird. Wir können auch sehen, dass sowohl das Bild als auch das Objekt auf derselben senkrechten Geraden N in Bezug auf die dioptrische Oberfläche liegen, sodass das Bild näher an der Wasseroberfläche entsteht.
Gaußsche Gleichung für flache Dioptro
Die obige Abbildung zeigt die scheinbare Tiefe eines Fisches (Punkt P’). Durch die Gauss-Gleichung können wir die scheinbare Tiefe des Fisches bestimmen. Die Gleichung, die diese Möglichkeit bietet, ist die folgende:
In der obigen Abbildung haben wir:
- p ist der Abstand vom Punkt P zur Fläche S
- p’ ist der Abstand vom Punkt P’ zur Oberfläche S
- n ist der absolute Brechungsindex des Lichteinfallsmediums
- n’ ist der absolute Brechungsindex des Austrittsmediums des Lichts, in dem sich der Beobachter befindet.
Von Domitiano Marques
Abschluss in Physik