水中の物体は,実際よりも浅いところにあるように見える。
プールや風呂も,水が入っていると,底が浅く見えることもよく経験しているだろう。
これらは,水中の物体を,水面の上から見たときの像(虚像)が,実物より上の位置にできることによる。
平面鏡や近似したレンズや球面鏡の場合と異なり,この場合の像の位置は目の位置によって変わってくる。
例 水面下 の位置にある物体を真上から見たとき,
その像の深さ
を求める。
水中からの入射角を,
空気中への屈折角を
とし,
水の屈折率を
とする。
スネルの法則は, であるが,
角度はすべて小さいので,
などの近似が使えるので,
となる。一方,図より,
という関係があるので,
となる。すなわち,深さ にある物体は,
の位置にあるかのように見える。
水の屈折率は であるから,
像は実際の深さの
の位置にできる。
目が物体の真上でない場合は,目の位置に至る,わずかに角度が異なる屈折光線を考え,その交点から虚像の位置を求める。
この像の位置は,目の位置により大きく変わる。
特に,目が水面に近い(屈折角が90°に近い)場合は,像は水面直下になることがわかる。
(参考)像の位置の計算例
問 顕微鏡でスライドグラス上の細粉を見ているとき,カバーグラスを被せると,顕微鏡を距離 だけ上げなければならなかった。
さらに,カバーグラスの上に細粉を置くと,それを見るのに顕微鏡をさらに だけ上げる必要があった。
細粉の厚みは無視して,カバーグラスの厚さと屈折率を求めよ。
(こたえ) 厚さ , 屈折率