Haben Sie schon einmal am Boden eines Schwimmbeckens gesessen und über Ihre Wasserdecke nachgedacht? Der größte Teil der Oberfläche ist ein hellblauer Schlick, durch den man selbst bei klarem Wasser nicht hindurchschauen kann. Aber direkt über Ihnen befindet sich ein rundes Fenster aus Transparenz.
Und das Tolle daran: Dank dieses Rings erhalten Sie eine Vogelperspektive, die Ihnen nicht nur den Himmel, sondern auch die Elemente rund um den Pool zeigt, wie die Bäume oder die Menschen, die auf der Terrasse Mai Tai trinken. Dieser beeindruckende Effekt ist auf die optischen Eigenschaften von Wasser zurückzuführen und hat einen Namen: Snells Fenster.
Sie können dies auch dann sehen, wenn Sie nicht viel Zeit unter Wasser verbringen. Vielleicht schauen Sie sich wie ich lieber Videos zum Speerfischen auf YouTube an. Hier ist ein schönes Beispiel für Snells Fenster auf dem YBS Youngbloods-Kanal (der Link führt Sie direkt zu dem 15-Sekunden-Segment, das Sie interessiert).
Hier ist etwas Merkwürdiges zu beachten: Während der Taucher (Brodie) und der Kameramann absteigen, scheint das Fenster gleich groß zu bleiben. Na und, fragen Sie? Denken Sie darüber nach: Wenn Sie ein Fenster in Ihrem Haus filmen würden, während Sie davon weggehen, würde es so aussehen, als würde es kleiner werden.
Tatsächlich wird das Snell-Fenster größer— Sehen Sie, wie sich der Taucher an der Oberfläche immer weniger füllt? Aber im Gegensatz zu einem Fenster oder irgendetwas anderem auf dem Trockenen ist es eckig Die von Ihrem Auge wahrgenommene Größe bleibt mit zunehmender Entfernung gleich.
Die Geheimnisse der Tiefe! Dahinter steckt eine wunderbare Physik, also lasst uns der Sache nachgehen, ja?
Brechung und Snelliussches Gesetz
Da Licht eine elektromagnetische Welle ist, benötigt es (im Gegensatz zu Schall) kein Medium, um zu „wellen“. Das bedeutet, dass es sich – zum Glück für uns – wie das Sonnenlicht durch den leeren Raum bewegen kann. Licht bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 3 x 108 Meter pro Sekunde dauert diese Reise von der Sonne zur Erde etwa acht Minuten.
Aber wenn Licht in ein transparentes Medium wie unsere Atmosphäre eindringt, passiert etwas: Es wird langsamer. Luft verlangsamt es nur um 0,029 %, aber wenn Licht ins Wasser gelangt, verliert es etwa 25 % seiner Geschwindigkeit. Es ist, als würde man beim Laufen vom Strand zum Meer langsamer fahren, weil Wasser dichter als Luft ist.
Dieser Geschwindigkeitsunterschied variiert je nach Medium und wird durch seinen Brechungsindex beschrieben (N), das ist das Verhältnis der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum zur Geschwindigkeit in einem bestimmten Material. Je höher der Brechungsindex, desto langsamer bewegt sich das Licht in diesem Medium. In der Luft, N = 1,00027. Im Wasser, N = 1,333. Im Glas, N = 1,5
Aber hier liegt das Problem: Gangwechsel verursacht auch das Richtung Licht zum Wandeln. Das ist eigentlich das, was wir unter „Brechung“ verstehen. Sie sehen es, wenn Sie einen Strohhalm in einem Glas Wasser betrachten: Der Teil des Strohhalms unter dem Wasser passt nicht zu dem Teil darüber. Wofür ? Die Krümmung des Lichts auf dem Unterwasserteil lässt Sie es an einer Stelle sehen, an der es nicht ist.