Por que é tão difícil de ver debaixo d’água?

3 anos ago
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Por que é tão difícil de ver debaixo d'água?
Se você é um nadador, então você vai se relacionar com este problema instantaneamente. No momento em que você mergulha debaixo d’água, sua visão sofre uma mudança dramática. As coisas começam a parecer mais fracas e você não pode olhar muito longe na distância. O mesmo efeito pode ser observado quando você Escuridão sua cabeça em um balde (grande o suficiente para acomodar sua cabeça) cheio de água. Embora haja apenas até agora você pode olhar, mantendo sua cabeça submersa dentro de um balde ou uma banheira, você ainda vai notar que a sua visão é muito diferente do que é acima da superfície da água.

Por que é que? Por que estar sob a água tem um efeito tão dramático em nossa visão?

Refração da luz.

Em algum momento de sua vida, você provavelmente estudou a “refração” da luz, provavelmente durante numerosas aulas de ciências no ensino médio. Simplificando, quando a luz viaja de um meio para outro, ele se dobra ligeiramente. Esse fenômeno é chamado de  refração da luz . Isso ocorre porque a luz geralmente tem velocidades ligeiramente diferentes em diferentes mídias. Por exemplo, a velocidade da luz na água é reduzida a três quartos de sua velocidade em um vácuo. Portanto, parece dobrar quando entra (ou deixa) a água. O “lápis dobrado” é um experimento clássico que demonstra a refração da luz.
Lápis_uma_bela_de_reflexão da luz
Então, a luz dobra aleatoriamente em diferentes mídias, ou é mais específico? Podemos determinar quanta luz se dobra em um dado meio? Sim, podemos, usando …

Índice de refração.

O índice de refração é um indicador da velocidade da luz em diferentes meios. A água, por exemplo, tem um índice de refracção de 1,33. Isto significa que a velocidade da luz no vácuo é 1,33 vezes mais rápida do que a velocidade da luz na água. Abaixo está uma tabela de índices de refração para algumas substâncias comuns:
Índices de refração índice de materiais vidro diamante água
Quanto mais alto o índice de refração de um meio, mais a luz se dobra ao entrar nele a partir do ar (ou de um meio com um menor índice de refração do que o meio dado).

Como a refração da luz afeta nossa visão subaquática?

A visão, seja em condições normais ou subaquática, é inteiramente influenciada / controlada pela maneira como o olho humano é projetado. O olho humano pode ser categorizado em três partes: o olho externo, médio e interior. A interação destes três componentes é o que afeta como nós tarifa enquanto mantendo os olhos descascados para um tubarão distante debaixo d’água.

Estrutura do olho humano.

A córnea, um componente do olho externo, ajuda a focar a luz que entra na parte de trás do globo ocular. A porção média é constituída por uma lente que é cercada por uma camada de líquido (chamado humor aquoso). O componente mais importante do olho interno é a tela, chamada retina, onde tudo o que vemos é finalmente projetado e enviado para o cérebro para processamento posterior através do nervo óptico. (Observe que há alguns outros componentes do olho também, mas nós focalizamos somente naqueles que pertencem à visão subaquática para o espaço deste artigo).
Anatomia da estrutura do olho humano
Anatomia do olho humano (Crédito da foto: Wikipedia.org)
Qualquer coisa que vemos à nossa volta reflete a luz. Quando digo “luz”, não é apenas um raio ou dois (como demonstram em vários diagramas ópticos para explicar esses conceitos); É realmente um aglomerado de milhares e milhares de raios que consistem em fótons que entram no olho. A córnea dobra ligeiramente a luz e transmite-a à lente, que imediatamente entra em ação e focaliza os raios de luz na retina. Este processo funciona como um relógio … em condições normais. Mergulho submarino, no entanto, e todo o cenário muda drasticamente.
Observe como os raios de luz se dobram duas vezes sob condições normais para formar uma imagem nítida na retina, enquanto que debaixo d’água, eles se dobram apenas uma vez para formar a imagem em algum lugar atrás da retina.
A diferença nos índices de refração do ar e da córnea é significativa o suficiente para dobrar a luz de entrada antes de enviá-la para a lente. No entanto, a água ea córnea têm quase os mesmos índices de refração, o que significa que a luz não se dobra através da córnea e se transmite como é para a lente. A lente pode dobrar a luz apenas tanto, razão pela qual a imagem não é formada na retina, mas em algum lugar por trás dele em vez disso.
Mergulho submarino
Vistas através de uma máscara lisa quando usada acima e abaixo da superfície da água (Fonte da imagem: Wikipedia.org)
É precisamente por isso que os mergulhadores usam máscaras de mergulho planas, uma vez que a janela da máscara permite que uma camada de ar seja formada entre o olho do utilizador ea água circundante, o que por sua vez facilita a flexão da luz antes de entrar no olho.
A ciência de toda a coisa de lado, o mais importante (ao ponto de salvar a sua vida) Leve embora deste artigo é que nunca se deve, nunca contar com seus próprios olhos para detectar perigo subaquático. Procurar ajuda artificial é uma ótima ideia, e ajudará a mantê-lo seguro sob as ondas.

Referências:

  1. Visão subaquática – Wikipedia
  2. Refração – Wikipedia
  3. Universidade de Illiniois
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