Feladat: 383. fizika gyakorlat Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Bene Gyula ,  Fazekas Endre ,  Janka Sándor 
Füzet: 1976/november, 165 - 166. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Egyéb fénytörés, Fényképezőgép, Gyakorlat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1976/április: 383. fizika gyakorlat

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

Egy fényképfelvételről általában nem tudjuk egyértelműen megállapítani a tárgy távolságát, nem tehetünk különbséget a nagyobb, de távolabb levő, illetve a kisebb, de arányosan közelebb levő tárgyak között. Szemünkkel azonban egyértelműen különbséget tudunk tenni, ugyanis két szemünk nem ugyanazt a képet látja, és éppen a két kép közötti különbség (közeli tárgynál jobban, távolabbi tárgynál kevésbé tér el egymástól a két kép) automatikus észlelése hozza létre a ,,távolságérzetet''.
Egy tárgy ott van, ahonnan a róla visszaverődő fénysugarak egyenes vonalú pályájukat megkezdték. Ha a fénysugarak közben megtörnek ‐ például különböző törésmutatójú közegek határán haladnak át ‐, a tárgyat máshol látjuk. Ez az ún. optikai csalódás, a szem ugyanis csak a megérkezett fénysugarak kiindulási helyét képzelheti a tárgypontnak, amit két kis szöget bezáró beérkező fénysugár meghosszabbításának metszéspontjaként határoz meg. Számítsuk ki ezt a távolságot a víz alatt levő hal esetén !

 

 

Az ábrán a halat az AB szakasz jelképezi. A hal egy A pontjából kiinduló a fénysugár, amely merőlegesen éri el az ablaküveget, útját irányváltoztatás nélkül folytatja. A b fénysugár, amelynek beesési szöge az igen kicsi α (az ábra torzított), az üveglapot β törési szöggel hagyja el. (Az üvegablak vastagsága kicsi, hatását elhanyagolhatjuk.) A törési törvény szerint
sinβsinα=n,
ahol n a víznek a levegőre vonatkozó törésmutatója (n=4/3). A tárgyat a szem az a és a b fénysugár meghosszabbításának A' metszéspontjában látja. Határozzuk meg az A'C szakasz hosszát. Az ACD, illetve az A'CD háromszögből
tgα=CD¯/AC¯;tgβ=CD¯/A'C¯.
A két egyenlet hányadosa
tgβ:tgα=AC¯/A'C¯.
Feltételezésünk szerint α, és így β is igen kis szög; amelyeknek a cosinusa jó közelítéssel 1:
tgβ:tgα≅sinβ:sinα=n,
azaz
AC¯/A'C¯=n.
Az A pontot a szem így az A' pontban, az üveghez n=4/3-szor közelebb látja. A B pont B' képét hasonlóan megszerkesztve nyilvánvaló, hogy a halat a szem azonos nagyságban, de (4/3)-szor közelebb látja az üvegtől.
Összefoglalva megállapíthatjuk, hogy a halat a víz alatt közelebb látjuk, mint a víz felett, és (mivel a fényképezőgép optikailag ugyanúgy működik, mint a szem) a víz alatti fénykép készítésénél rövidebbre kell állítani a távolságot a fényképezőgépen. A keletkezett fényképről nem lehet eldönteni, hogy egy nagyobb vagy egy közelebb levő halat látunk-e. Azt mondhatjuk, hogy a víz alatti halat nagyobb látószögben látjuk, mint a víz felettit.
 

  Fazekas Endre (Kalocsa, I. István Gimn., I. o. t.) dolgozata alapján
 

Megjegyzés. A fénykép egy szemű nézésnek felel meg, így nem érzékelhető rajta a közel-távol helyzet, a fénykép nem ,,térhatású''. Térhatású fényképeket olyan módon lehet készíteni, hogy két egymás mellé helyezett fényképezőgéppel egyszerre készítenek felvételt, és a két majdnem azonos felvételt nézzük a két szemünkkel külön-külön, de természetesen egy időben. Gondoskodni kell arról, hogy a jobb oldali kép ne zavarja a bal szemet és a bal oldali sem a jobb szemet. A két kép szétválasztott szemlélésére különféle technikai megoldások ismertek.
1. A két felvételről készült diapozitíveket egy-egy mikroszkópon keresztül nézzük egyszerre.
2. Az egyik felvételt kékkel a másikat pirossal rámásoljuk egy papírra. Ha olyan szemüveget használunk, amelyiknek egyik lencséje piros, a másik pedig kék, a szétválasztás megtörténik. Ezt a módszert térgeometriai, kristálytani stb. ábrák térhatású szemléltetésére használják.
3. Talán ez a legkorszerűbb és legjobb minőségű módszer: a vetítővászonra függőlegesen, illetve vízszintesen polarizált fénnyel vetítik ki a két képet (lényegében ugyanoda, szabad szemmel nézve természetesen egy közönséges ‐ nem térhatású ‐ képet látunk) és olyan szemüveget kell a nézőknek használniuk, amelynek egyik üvege helyén vízszintes, a másik helyén függőleges polárszűrő van. A kép természetesen mozgókép (térhatású mozi) vagy akár színes is lehet.