האם דגים רואים מטושטש? / בלדד השוחי

מה אנחנו רואים מטושטש מתחת למים? מדוע התמונה מבעד למשקפת צלילה היא עקומה? בלדד השוחי על תעלומות האור

 

 

בלדד היקר,
למה כשאני פותח את העיניים מתחת למים אני רואה מטושטש אבל אם אני שם מישקפת אז אני רואה בסדר? זה כמו סוג של קסם כי המישקפת היא לא עדשה מיוחדת היא סתם זכוכית אבל עדיין היא מצליחה ליישר את התמונה.
ואיך דגים מתמדדים עם הדבר הזה? הם גם רואים מטושטש?
האים אתה מסוגל ליפתור את התעלומה?
יאן

 

 פרסום 

יאן היקר,
כדי לפתור את התעלומה אני צריך לספר לך כמה דברים על אבן-היסוד של הראיה - האור.

 

השתברות

 חומרים מיוחדים יכולים לעכב את האור. השתברות   

כשאור עובר בריק, הוא נע בכמעט שלוש-מאות אלף קילומטרים לשניה (בתשובה הזו תוכל לקרוא כיצד מדדו את זה), אבל כשהוא עובר דרך חומר אחר הוא מתעכב קצת. אוויר כמעט לא מאט את האור, אבל מים מורידים את מהירותו לבערך מאתיים-ועשרים אלף קילומטרים לשניה, וחומרים מיוחדים יכולים לעכב את האור אפילו יותר. מדענים הצליחו להאט קרן-אור בתנאי מעבדה למהירות של שבע-עשרה מטרים לשניה בלבד (בערך 60 קמ"ש).

אז כשאור עובר מחומר שקוף אחד לחומר שקוף אחר (נניח מאוויר למים), המהירות שלו משתנה, ואם הוא עושה את המעבר הזה בזווית, קורה עוד דבר מוזר: האור משנה את הכיוון שלו. תופעה זו קרויה השתברות.

 

 

הזווית של ההשתברות תלויה בשני דברים:
1) הזווית המקורית בה האור פוגע בגבול בין שני החומרים.
2) ההפרש בין מהירות-האור בחומר הראשון למהירות-האור בחומר השני (פיזיקאים ואופטיקאים קוראים לזה "מפתח השתברות").

עכשיו אתה גם יכול להבין בעצמך כיצד פועלת עדשה.

 

האור עובר מחומר שקוף אחד (אוויר) לחומר שקוף אחר (זכוכית). בגלל שהעדשה אינה ישרה, אור שפוגע במקומות שונים על-גביה עובר אל תוך הזכוכית בזוויות שונות, והוא משתבר לכיוונים שונים. כך יכולה עדשה של זכוכית-מגדלת לגרום לכל קרני-השמש שפוגעות בה להתרכז בנקודה אחת קטנה.

 

העין

 אור שעובר מהאוויר לעין משתבר (ויקיפדיה)   

גם כשאור עובר דרך העין שלנו הוא משנה את מהירותו. אחרי הכל, העין לא עשויה מאוויר. ובגלל שהיא גם לא ישרה, הקרנית שלנו עובדת על האור כמו עדשה.

 

באוויר זה פועל יפה מאד, אבל ברגע שאנחנו צוללים משהו מהותי משתנה. עכשיו ההשתברות של האור מתרחשת בין הקרנית לבין המים, ולא בין הקרנית לבין האוויר, ומפתח השבירה של המים שונה מזה של האוויר. זווית ההשתברות שנוצרת בין העין שלנו לבין המים קטנה יותר מזווית ההשתברות אליה אנו רגילים (בין העין לבין האוויר), ואנו רואים תמונה מטושטשת.

המשקפת פשוט דואגת שישאר אוויר מול העיניים שלך, כדי שההשתברות על הקרנית שלך תישאר בזווית אליה אתה רגיל. עדיין יש לנו את המעבר בין המים למשקפת, ובין המשקפת לאוויר, אבל הזגוגית של המשקפת ישרה לגמרי, ולכן היא לא פועלת כעדשה ולא פוגעת בחדות התמונה.

 

דג במים

עיניים של דגים עשויות במיוחד לראיה מתחת למים (בגלל זה יש להם עיניים בולטות כל-כך), אבל אם תוציא דג מהמים, הוא יראה מטושטש. רק אם תרכיב לו משקפת מיוחדת מלאה במים הוא יוכל לראות אותך, אבל בינינו, כשאתה מוציא דג מהמים, זו לא הראיה המטושטשת שמפריעה לו.


צלילה נעימה,
בלדד השוחי