Закон Снеллиуса
Когда свет переходит из одной среды в другую, он меняет направление. Это описывает закон Снеллиуса:
Где n₁, n₂ — показатели преломления сред, θ₁, θ₂ — углы к нормали поверхности. Для воды n = 1,33, для воздуха n = 1,00.
Почему предмет кажется выше
Луч, идущий от камня на дне, пересекает границу вода–воздух и отклоняется от нормали (так как попадает в менее плотную среду). Наш мозг привык, что свет идёт прямолинейно, и мысленно «продолжает» луч по прямой назад. Эта воображаемая прямая пересекается с другими лучами выше реального положения предмета.
Во сколько раз кажется ближе
Для лучей, падающих близко к вертикали, кажущаяся глубина:
То есть предмет на глубине 1,33 м кажется на глубине ровно 1 м — на четверть ближе. Именно поэтому опытный дайвер «целится» глубже, чем кажется.
Почему предмет кажется больше
Угловой размер предмета при рассматривании сквозь плоскую поверхность воды увеличивается примерно в 1,33 раза по той же причине: лучи от краёв объекта сильнее разворачиваются, поэтому угол между ними в воздухе больше, чем если бы предмет был в воздухе на той же расстоянии.
Практические следствия
- Рыбак должен метить ниже видимой рыбы — она реально глубже.
- Подводная маска формирует плоскую воздушную линзу перед глазом — без неё рыба была бы размытой из-за разницы показателей воды и роговицы.
- Рыба, смотрящая снизу, видит весь надводный мир в конусе с углом ≈ 97° («окно Снеллиуса»).
