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Quando guardiamo una piscina, le cose non sembrano proprio quelle che sono. In effetti, sembra che tutto sia schiacciato e il pool stesso è meno profondo di quanto dovrebbe essere. La ragione di questo ha a che fare con il modo in cui la luce passa attraverso l'acqua e l'aria.
Onde di luce
La luce che proviene da una fonte o viene colpita da un oggetto si muove in un'onda.Proprio come un'onda d'acqua sulla superficie di un lago si estende dall'interno verso l'esterno, come un cerchio in espansione, l'onda di luce (o qualsiasi altro movimento in tre dimensioni) si diffonde dall'interno verso l'esterno come una sfera in espansione . Quando la sfera di luce incontra un oggetto o una superficie, la illumina. Quando attraversa un altro mezzo, come quando la luce lascia l'acqua ed entra nell'aria, qualcosa accade con l'onda.
La natura della luce
L'identità di un'onda di luce è profondamente radicata nel regno della meccanica quantistica, ma per il nostro scopo possiamo pensarla come un'ondata di campi elettrici e magnetici. Ogni volta che un campo elettrico si muove, crea un campo magnetico, e questo, a sua volta, crea più campi elettrici. Insieme, i due producono un'onda di energia che percepiamo come luce. Questo è il motivo per cui la luce è anche chiamata radiazione elettromagnetica.
Luce e mezzi
La luce viaggia a una velocità fissa nel vuoto, che definisce la velocità della luce. Tuttavia, quando la luce passa attraverso un mezzo (come aria, acqua o vetro), si muove un po 'più lentamente. Poiché la luce è composta da campi elettrici e magnetici, le particelle caricate elettricamente avvertono la loro presenza. Quando le onde luminose passano attraverso un mezzo, fanno oscillare tutti i loro protoni ed elettroni, e quell'oscillazione fa sì che le particelle emettano la loro radiazione elettromagnetica, che viene subito dopo la luce originale. Quando queste onde ritardate si sommano, si ottiene un'onda di luce con la stessa frequenza ma una lunghezza d'onda più breve, producendo l'effetto della luce che si muove più lentamente attraverso un mezzo.
rifrazione
Quando l'onda luminosa passa a un nuovo mezzo, cambia velocità. Questo cambio di velocità è accompagnato da un cambio di angolazione. Un'analogia classica per questo è fatta con una banda marziale. Immagina l'effetto sui ranghi dei musicisti mentre passano da un pavimento liscio a uno pigro fangoso, rallentandoli. La transizione avviene ad una certa angolazione, in modo che il lato sinistro del gruppo arrivi nel primo fango, seguito dal lato destro. Come puoi immaginare, se i musicisti più lenti a sinistra vogliono essere in linea con i più veloci a destra, devono cambiare leggermente direzione. Quando tutti sono nel fango, si spostano leggermente a sinistra rispetto alla direzione originale. Allo stesso modo, le onde anteriori della luce cambiano direzione mentre passano da un mezzo all'altro.
effetti
In questo modo, la rifrazione della luce produce l'illusione della piscina poco profonda. Mentre guardi la piscina da cima a fondo, vedi l'angolo di cambiamento della luce mentre esce dall'acqua nell'aria. In particolare, la luce viaggia molto più velocemente nell'aria che nell'acqua. La luce proveniente dal fondo della piscina viene rifratta nei tuoi occhi con un'angolazione minore. Quindi vedi il fondo della piscina un po 'sopra la posizione in cui si trova effettivamente.