Οπτική και συμπεριφορά φωτός μέσα στο νερό...

[ΘΩΚΤΑΡΙΔΗΣ ΚΩΣΤΑΣ]

ΟΠΤΙΚΗ
Η φύση του φωτός : Το φως είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που αποτελείται από αόρατες ακτινοβολίες και το γνωστό λευκό φως το οποίο είναι μια σύνθεση από όλες τις αόρατες ακτινοβολίες.
Η ταχύτητα του στο κενό (διάστημα) είναι :
300.000.000 μέτρα ανά δευτερόλεπτο η 300.000 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο.
Το φως διαδίδεται ευθύγραμμα.
Στον αέρα η ταχύτητα του ελαττώνεται και από την στιγμή που μπαίνει στο νερό ελαττώνεται ακόμα περισσότερο.
Η ελάττωση αυτή της ταχύτητας δηλώνει ότι το νερό είναι "οπτικά πυκνότερο" από τον αέρα.
Την συμπεριφορά του φωτός μέσα και έξω από το νερό την διέπουν ορισμένοι φυσικοί νόμοι τους οποίους περιληπτικά και απλά θα αναφέρω.

Ανάκλαση :
Ονομάζεται το φυσικό φαινόμενο κατά το οποίο οι ακτίνες μιας φωτεινής δέσμης, μετά την πρόπτωση τους πάνω σε μια λεία επίπεδη επιφάνεια ακολουθούν ορισμένη διεύθυνση. Πιο συγκεκριμένα η κάθε ακτίνα πριν και μετά την ανάκλαση της βρίσκεται στο ίδιο επίπεδο και η γωνία που σχηματίζει με την κάθετο στην επιφάνεια κατά την πρόσπτωση της είναι ίση με την αντίστοιχη γωνία που σχηματίζει κατά την ανάκλαση.

Διάχυση :
Ονομάζεται το φυσικό φαινόμενο κατά το οποίο οι ακτίνες μιας φωτεινής δέσμης μετά την πρόπτωση τους σε μια τραχεία επιφάνεια όπως ένας τοίχος ακολουθούν ακανόνιστες διευθύνσεις.
Διάχυση προκαλούν και τα μικρότατα αιωρούμενα σωματίδια που βρίσκονται μέσα σε ένα οπτικό μέσο.
Στην πιο έντονη διάχυση των κυανών ακτινοβολιών από τα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας οφείλεται το γαλάζιο χρώμα του ουρανού.
Τόσο στην ανάκλαση όσο και στη διάχυση οι ακτίνες πριν και μετά την πρόπτωση τους κινούνται μέσα στο ίδιο οπτικό μέσο.

Διάθλαση :
Ονομάζεται το φυσικό φαινόμενο κατά το οποίο η διεύθυνση των παράλληλων ακτινών μιας φωτεινής δέσμης αλλάζει κατά την πλάγια διέλευση τους από υλικά διαφορετικής οπτικής πυκνότητας.
Όταν οι ακτίνες περνούν από οπτικά αραιότερο σε οπτικά πυκνότερο υλικό τότε οι διαθλώμενες ακτίνες πλησιάζουν την κάθετο στην διαχωριστική οπτικά αραιότερο υλικό τότε απομακρύνονται από την κάθετο.

Οπτική μεγέθυνση υποβρύχιος :
Η οπτική μεγέθυνση στο νερό είναι αποτέλεσμα της διάθλασης έτσι τα αντικείμενα εμφανίζονται μεγαλύτερα κατά 25% του πραγματικού μεγέθους και οι αποστάσεις κατά 1/4 μικρότερες.

Περίθλαση :
Η δημιουργία του φωτεινού έγχρωμου δακτυλίου γύρω από το δίσκο της Σελήνης η του ήλιου είναι αποτέλεσμα της περίθλασης του φωτός τους όταν αυτό εισερχόμενο στην ατμόσφαιρα συνάντα σε ύψος σταγονίδια νερού η κρυστάλλους πάγου.
Η εμφάνιση μερικών από τα χρώματα της ίριδας όταν ένα λεπτό φίλτρο καύσιμου απλώνεται πάνω από την επιφάνεια του νερού είναι ένα ενδιαφέρον φαινόμενο που οφείλει τη γένεση του στην κυματική φύση του φωτός.


ΥΠΟΒΡΥΧΙΑ ΟΡΑΤΟΤΗΤΑ :
Εξαρτάται από τους εξής φυσικούς παράγοντες :

1.Ηλιοφανεια :
Η ύπαρξη σύννεφων φιλτράρει και διαχέει την ηλιακή ακτινοβολία και ανάλογα με το είδος τους την έκταση τους αφήνουν διαφορετική κάθε φορά ποσότητα φωτός να φτάσει τελικά στην επιφάνεια της θάλασσας.

2.Ωρα ημέρας :
Το μεσημέρι οι ακτίνες του ήλιου πέφτουν πιο κάθετα στην επιφάνεια της θάλασσας με αποτέλεσμα την είσοδο μεγαλύτερου ποσοστού ακτινοβολίας στο νερό.
Αντίθετα το πρωί και το βράδυ (με βάση τους νόμους Ανάκλασης Διάχυσης) το ποσοστό θα είναι μικρότερο.

3.Εποχη του χρόνου :
Το καλοκαίρι η Γη περνά πιο κοντά από τον ήλιο και δείχνει το βόρειο ημισφαίριο της με τέτοιο τρόπο ώστε οι ακτίνες του πέφτουν πιο κάθετα από ότι το χειμώνα.
Για το λόγους αυτούς το καλοκαίρι περνά περισσότερο φως προς το βυθό της θάλασσας.

4.Kυματισμος :
Ο κυματισμοί λειτουργούν σαν συγκλίνοντες φακοί που μαζεύουν τις ακτίνες δημιουργώντας πολλές φορές ανάλογα με το βάθος και το είδος του βυθού περιοχές με εξαιρετική φωτεινότητα στο βυθό.
Για παράδειγμα στα ρηχά σε αμμώδη βυθό με ελαφρύ κυματισμό.

5.Αιωρουμενα σωματίδια :
Είναι οργανικά η ανόργανα το φως πέφτει επάνω τους και διαχέεται χάνοντας την ικανότητα του για βαθύτερη διείσδυση.

6.Στρωματα νερού με διαφορετική θερμοκρασία :
Σε σημεία που υπάρχει διάφορα θερμοκρασίας η γλυκό και θαλασσινό νερό οι ζώνες ανακατεύονται και σχηματίζονται ζώνες θαμπές για την όραση μας.

7.Βαθος :
Όσο πιο βαθιά πηγαίνουμε τόσο ελαττώνεται και η φωτεινότητα.
Εκτός όμως από την ποσοτική ελάττωση του φωτός συμβαίνει και ποιοτική διαφοροποίηση του.
Η εξαφάνιση του κόκκινου χρώματος σε βαθύτερα των δέκα μέτρων νερά είναι η πρώτη απόδειξη. Βαθύτερα χάνονται σταδιακά το πορτοκαλί, το κίτρινο, το ιώδες και πολύ βαθύτερα το πράσινο και τέλος το γαλάζιο.

8.Εξοπλισμος :
Ο τύπος της μάσκας που χρησιμοποιούμε επηρεάζει το οπτικό μας πεδίο.
Όσο πιο μακριά είναι το κρύσταλλο από τα μάτια μας τόσο πιο μικρό θα είναι το οπτικό μας πεδίο.
Οι μάσκες από διάφανη σιλικόνη αφήνουν πολύ φως να περάσει προς το εσωτερικό της μάσκας με αποτέλεσμα οι κόρες των ματιών μας μικραίνουν με αποτέλεσμα να βλέπουμε με συνθήκες μειωμένου φωτισμού.
Αν μια δέσμη λευκού φωτός πέσει πάνω σε ένα πρίσμα κατά την έξοδο της από αυτό αναλύεται στα επτά χρώματα της ίριδας :
Ιώδες, βαθύ κυανό, πράσινο, κίτρινο, πορτοκαλί, ερυθρό.
Τα χρώματα αυτά δεν αναλύονται περισσότερο.

Απώλειες χρωμάτων κατά την διάρκεια της κατάδυσης :

Βάθος - Χρώματα

- 5μ ΚΟΚΚΙΝΟ

-10μ ΠΟΡΤΟΚΑΛΙ

- 15μ ΚΙΤΡΙΝΟ

-20μ ΠΡΑΣΙΝΟ

-25μ ΜΠΛΕ

-30μ ΓΚΡΙ & ΜΑΥΡΟ