คุณเคยใส่ดินสอหรือปากกาลงในแก้วน้ำหรือไม่? ถ้าเป็นเช่นนั้น คุณสังเกตเห็นว่าวัตถุดูเหมือนจะหักเมื่อมองจากน้ำหรือไม่ ชุดประกอบด้วยสองวิธีที่โปร่งใส (ในกรณีของเราเรากำลังพิจารณา อากาศ และ น้ำ) และส่วนต่อประสานระหว่างกันเรียกว่า ไดออปเตอร์. รูปร่างของพื้นผิวแยกระหว่างสื่อ, พื้นผิวไดออปติก, กำหนดลักษณะของไดออปเตอร์: ระนาบ, ทรงกลม, ทรงกระบอก ฯลฯ
โดยอาศัยอากาศ-น้ำหมายถึงทะเลสาบที่อยู่นิ่ง ตัวอย่างเช่น เราจะศึกษาการก่อตัวของภาพที่ประกอบด้วย a ไดออปเตอร์แบน. ในขั้นต้น วัตถุประสงค์ของการศึกษาของเราจมอยู่ในน้ำ (วิธีการหักเหมากกว่า) และผู้สังเกตการณ์อยู่ภายนอกในอากาศ (หมายถึงการหักเหน้อยกว่า)
เรารู้ว่าแสงจากปลาที่จมอยู่ใต้น้ำออกมาในทุกทิศทาง เรายังทราบด้วยว่ารังสีเหล่านี้หักเหที่ผิวน้ำและไปถึงดวงตาของผู้สังเกต ในบรรดารังสีแสงอนันต์ที่มาจากปลา ให้พิจารณารังสีทั้งสองที่เน้นในภาพด้านล่าง รังสีหักเหที่สอดคล้องกันกำหนดภาพเสมือนของวัตถุ
ภาพปลาถูกกำหนดให้เป็นเสมือนเพราะเกิดขึ้นจากจุดตัดของส่วนขยายของรังสีหักเห เห็นว่าภาพอยู่ในสื่อเดียวกับวัตถุ นอกจากนี้เรายังสามารถเห็นได้ว่าทั้งภาพและวัตถุอยู่บนเส้นตรงตั้งฉากเดียวกัน N เมื่อเทียบกับพื้นผิวไดออพตริก ดังนั้นภาพจึงถูกสร้างขึ้นใกล้กับผิวน้ำมากขึ้น
สมการเกาส์เซียนสำหรับไดออปโตรแบน
รูปด้านบนแสดงความลึกของปลา (จุด P’) จากสมการเกาส์ เราสามารถกำหนดความลึกของปลาได้ สมการที่ให้ความเป็นไปได้นี้มีดังต่อไปนี้:
ในรูปด้านบนเรามี:
- p คือระยะทางจากจุด P ถึงพื้นผิว S
- p’ คือระยะทางจากจุด P’ ถึงพื้นผิว S
- n คือดัชนีการหักเหของแสงสัมบูรณ์ของตัวกลางที่ตกกระทบแสง
- n’ คือดัชนีการหักเหของแสงสัมบูรณ์ของตัวกลางในการปรากฎตัวของแสง โดยที่ผู้สังเกตอยู่
โดย Domitiano Marques
จบฟิสิกส์
