[Physik] Optik: Taucher steht am Grund eines Sees

[der physiker]

hi.
muss fuer die schule ein referat hat zur strahlenoptik. dabei hab ich eine teilaufgabe die, lautet folgendermassen:

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Ein Taucher steht auf dem Grund eines Sees und ist dabei vollstaendig im Wasser verschwunden. Was sieht der Taucher, wenn er zum Himmel schaut, begruende! Hinweis: Die Sonne scheint.

auf genauerem nachfragen hin meinte meiner lehrerin nur, dass das wohl etwas mit totalreflexion zutun habe. ich hab mir auch schon 'ne einfache skizze angefertigt, aber trotzdem ist mir nicht ganz klar, was man nun aus der aufgabenstellung herausholen kann. im prinzip sieht man ja nur die sonne an einem anderen ort, also nicht am tatsgaechlich. wie soll das nun mit der totalreflexion zusammenhaengen bzw. wie spielt die ueberhaupt da rein (zur loesung der aufgabe?)

hinweis: ich verlange hier garkeine ausgearbeitete loesung fuer mich, ich brauch einfach nur einen ansatz, eben wie gesagt zur totalreflexion - um die es ja angeblich gehen soll.

vielen dank im voraus,
der physiker

[Powerpaule]

Also Totalreflexion heißt ja, dass das Licht nicht mehr nur einfach in eine andere Richtung gebrochen wird, sondern vom Material, an dem es bricht, reflektiert wird.

Im jetzigen Fall haben wir Wasser und Luft. Wenn das Licht mit einem bestimmten Winkel aus dem Wasser auf die Luft trifft, wird es total reflektiert.
Wenn du normalerweise gen Himmel schaust, hast du ja im kompletten Sichtfeld den Himmel zu sehen, am Grund eines Sees ist das jedoch anders, da das Licht ab einem bestimmten Winkel an der Wasseroberfläche reflektiert wird, das heißt an dieser Stelle kannst du nicht mehr herausschauen.

Die Berechnungen kannst du dazu ja sicher selbst durchführen, als Ergebnis müsstest du jedenfalls haben, dass man beim Nachobenschauen nur einen runden Kreis sieht, in dem aber die gesamte Landschaft um den See herum stark verzerrt ähnlich wie in einer starken Lupe zu sehen ist.

PS: Wie sieht denn deine Skizze aus?

[Heinzelotto]

von unten sieht man einen großen hellen kreis:

hier mal 2d:

¤          <- Sonne
   /|\
  / | \        <- Lichtstrahlen
 /  |  \
~~~~~~~~~      <- wasseroberfläche
 \  |  /      
  \ | /        <- reflektierte lichtstrahlen
    Ø          <- Auge des Tauchers

Die Sonne sendet die Lichtstrahlen aus, diese treffen auf die Wasseroberfläche und werden von dort aus in einem großen Radius in das Auge des Tauchers zurückgebrochen. Dieser sieht deshalb von unten einen großen hellen Kreis, der durch die äußersten Lichtstrahlen, die noch reflektiert werden, begrenzt ist.

[Gregor@Uni]

Heinzelotto schrieb:

von unten sieht man einen großen hellen kreis:

hier mal 2d:

¤          <- Sonne
   /|\
  / | \        <- Lichtstrahlen
 /  |  \
~~~~~~~~~      <- wasseroberfläche
 \  |  /      
  \ | /        <- reflektierte lichtstrahlen
    Ø          <- Auge des Tauchers

Die Sonne sendet die Lichtstrahlen aus, diese treffen auf die Wasseroberfläche und werden von dort aus in einem großen Radius in das Auge des Tauchers zurückgebrochen. Dieser sieht deshalb von unten einen großen hellen Kreis, der durch die äußersten Lichtstrahlen, die noch reflektiert werden, begrenzt ist.

Nein. Wasser ist kein Metamaterial Insofern gibt es bei dem Lichtstrahl keine Brechung über das Lot hinaus.

@Threadersteller: Du musst eigentlich nur das Snellius'sche Brechungsgesetz und die Brechungsindices von Wasser und Luft kennen. Dann kannst Du ja mal von einem Punkt unter der Wasseroberfläche einige "Sehstrahlen" in unterschiedlichem Winkel nachrechnen. Guck mal, wo die hinbrechen. Als ich meine, Du könntest praktisch per Hand ein bischen Raytracing betreiben.