Περιεχόμενο
Όταν κοιτάζουμε μια πισίνα, τα πράγματα δεν φαίνονται αρκετά. Στην πραγματικότητα, φαίνεται ότι όλα είναι συμπιεσμένα και η ίδια η πισίνα είναι πιο ρηχή από ό, τι θα έπρεπε. Ο λόγος για αυτό έχει να κάνει με το πώς το φως περνά μέσα από το νερό και τον αέρα.
Κύματα φωτός
Το φως που προέρχεται από μια πηγή ή χτυπάται από ένα αντικείμενο μετακινείται σε ένα κύμα.Ακριβώς όπως ένα κύμα νερού στην επιφάνεια μιας λίμνης εξαπλώνεται από μέσα προς τα έξω, σαν έναν επεκτατικό κύκλο, το κύμα του φωτός (ή οποιοδήποτε άλλο κινούμενο σε τρεις διαστάσεις) εξαπλώνεται από μέσα προς τα έξω σαν μια εκτεινόμενη σφαίρα . Όταν η σφαίρα του φωτός συναντά ένα αντικείμενο ή μια επιφάνεια, το φωτίζει. Όταν διασχίζει άλλο μέσο, όπως όταν το φως φεύγει από το νερό και μπαίνει στον αέρα, συμβαίνει κάτι με το κύμα.
Η φύση του φωτός
Η ταυτότητα ενός κύματος φωτός είναι βαθιά ριζωμένη στη σφαίρα της κβαντικής μηχανικής, αλλά για το σκοπό μας μπορούμε να το θεωρήσουμε ως κύματα ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων. Κάθε φορά που κινείται ένα ηλεκτρικό πεδίο, δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο, και αυτό, με τη σειρά του, δημιουργεί περισσότερα ηλεκτρικά πεδία. Μαζί, οι δύο παράγουν ένα κύμα ενέργειας που αντιλαμβανόμαστε ως φως. Αυτός είναι ο λόγος που το φως ονομάζεται επίσης ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία.
Φως και τα μέσα
Το φως ταξιδεύει με σταθερή ταχύτητα στο κενό, που καθορίζει την ταχύτητα του φωτός. Ωστόσο, όταν το φως περνά μέσα από ένα μέσο (όπως ο αέρας, το νερό ή το γυαλί), κινείται λίγο αργότερα. Δεδομένου ότι το φως αποτελείται από ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία, ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια αισθάνονται την παρουσία τους. Καθώς τα φωτεινά κύματα περνούν μέσα από ένα μέσο, κάνουν όλα τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια τους να ταλαντεύονται λίγο, και ότι η ταλάντωση προκαλεί τα σωματίδια να εκπέμπουν τη δική τους ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, η οποία έρχεται αμέσως μετά το αρχικό φως. Όταν αυτά τα καθυστερημένα κύματα προστίθενται, αυτό έχει ως αποτέλεσμα ένα κύμα φωτός με την ίδια συχνότητα αλλά μικρότερο μήκος κύματος, παράγοντας την επίδραση του φωτός να κινείται πιο αργά μέσα από ένα μέσο.
Διάθλαση
Καθώς το φως κύμα περνά σε ένα νέο μέσο, αλλάζει ταχύτητα. Αυτή η αλλαγή ταχύτητας συνοδεύεται από αλλαγή γωνίας. Μια κλασική αναλογία για αυτό γίνεται με μια πολεμική μπάντα. Φανταστείτε την επίδραση στις τάξεις των μουσικών καθώς μετακινούνται από ένα ομαλό πεζοδρόμιο σε ένα λασπώδες τεμπέλης, επιβραδύνοντάς το. Η μετάβαση πραγματοποιείται υπό συγκεκριμένη γωνία, έτσι ώστε η αριστερή πλευρά της ομάδας να φτάνει στην πρώτη λάσπη, ακολουθούμενη από τη δεξιά πλευρά. Όπως μπορείτε να φανταστείτε, αν οι πιο αργές μουσικοί στα αριστερά θέλουν να συμβαδίσουν με τους ταχύτερους στα δεξιά, πρέπει να αλλάξουν κάπως την κατεύθυνση. Όταν όλοι βρίσκονται στη λάσπη, κινούνται λίγο προς τα αριστερά σε σχέση με την αρχική κατεύθυνση. Με τον ίδιο τρόπο, τα μπροστινά κύματα του φωτός αλλάζουν κατεύθυνση καθώς περνούν από το ένα μέσο στο άλλο.
Εφέ
Με αυτόν τον τρόπο, η διάθλαση του φωτός παράγει την ψευδαίσθηση της ρηχάς πισίνας. Καθώς βλέπετε την πισίνα από πάνω προς τα κάτω, βλέπετε τη γωνία αλλαγής φωτός καθώς βγαίνει από το νερό στον αέρα. Συγκεκριμένα, το φως ταξιδεύει πολύ πιο γρήγορα στον αέρα παρά σε νερό. Το φως που προέρχεται από τον πυθμένα της πισίνας είναι διαθρωμένο στα μάτια σας με μικρότερη γωνία. Έτσι, βλέπετε το κάτω μέρος της πισίνας λίγο πάνω από τη θέση στην οποία βρίσκεται.