Opgave
Onder water kun je niet scherp zien. Dat komt doordat het hoornvlies aan de voorkant van het oog dan contact maakt met water in plaats van met lucht. Onder water ligt bij een normaalziend oog in ongeaccommodeerde toestand het brandpunt achter het netvlies. In figuur 5 is dit schematisch weergegeven.
a) Leg uit of een oog onder water het meest lijkt op een oog in lucht van een verziende of van een bijziende. Maak daarbij gebruik van figuur 5.
De lenswerking van het oog wordt voornamelijk veroorzaakt door breking van het licht aan het bolle hoornvlies.
In figuur 6 valt een blauwe lichtstraal op een oog onder water. Voor de brekingsindex n1,2 voor de overgang van stof 1 naar stof 2 geldt:
n1,2 = n2 / n1
Hierin is n1 de brekingsindex van stof 1 en n2 die van stof 2.
Voor de overgang van lucht naar hoornvlies is de brekingsindex voor blauw licht 1,38.
b) Teken in de figuur hoe de invallende blauwe lichtstraal gebroken wordt als alléén bij het hoornvlies breking plaatsvindt. Bereken daartoe eerst de brekingsindex voor blauw licht bij de overgang van water naar hoornvlies.
In figuur 7 zie je een meisje dat een duikbril draagt. De duikbril voorkomt dat het water in contact komt met de ogen. Hierdoor kan het meisje nu onder water wel scherp zien.
In figuur 8A bekijkt het meisje een vis boven water. Deze tekening is schematisch. Er wordt een scherp beeld van de vis op het netvlies gevormd. Er is een lichtstraal getekend die de hoofdas snijdt in punt O en die door het oog niet gebroken wordt. Neem aan dat dit geldt voor alle stralen die door O gaan.
Figuur 8B schetst de situatie waarin het meisje dezelfde vis op dezelfde afstand bekijkt, maar nu onder water en met duikbril.
c) Leg aan de hand van een schets in de figuur op de bijlage uit of het meisje de vis nu groter of kleiner ziet dan in de situatie van figuur 8A.
Door absorptie wordt het daglicht steeds zwakker als je dieper onder water komt. Dit effect blijkt afhankelijk te zijn van de golflengte van het licht: de absorptie is sterker naarmate de golflengte groter is. De kleur van een voorwerp diep onder water lijkt daardoor anders dan boven water.
d) Leg uit welke kleurverandering het meisje waarneemt als ze steeds dieper onder water komt.
Uitwerking vraag (a)
Bij iemand die verziend is, wordt er (zonder accommoderen) het beeld van ver verwijderde voorwerpen achter het oog gevormd. Dit is ook het geval met het oog dat zich in water bevindt. De afwijking onder water kan dus met verziendheid worden vergeleken.
Uitwerking vraag (b)
• Voor blauw licht is de brekingsindex voor de overgang van lucht naar water 1,337
• Voor de overgang van water (van 20 °C) naar hoornvlies geldt: n1,2, met i = 30°
• Dan is sin r = sin 30° / 1,032 = 0,4845, waaruit volgt r = 29°
Uitwerking vraag (c)
• Zónder water zou een lichtstraal die vanaf de bek via O loopt, in A terechtkomen
• Bij de overgang van water naar lucht breekt de lichtstraal van de normaal af
• Mét water komt een lichtstraal die vanaf de bek via O loopt dus ongeveer in B terecht
• Onder water ontstaat dus een groter beeld van de vis op het netvlies en lijkt de vis dus groter
Uitwerking vraag (d)
• De absorptie van licht met grotere golflengten zoals rood is sterker dan van licht met kleinere golflengten zoals blauw
• Op grotere diepte lijkt een voorwerp hierdoor ’blauwer’
