Поширення світла в воді

Заломлення світла. На кордоні водного й повітряного середовища проявляється еввект рефракції світла, тобто заломлення.

Оскільки повітря, скло і вода мають різну щільність, світло проходить через них з різною швидкістю. Швидкість поширення світла в воді приблизно на 25% нижче, ніж в атмосфері. При проходженні кордону між будь-якими двома середовищами промені світла будуть переломлюватися (якщо тільки не будуть перетинати цю поверхню під прямим кутом). В результаті при проходженні світлом кордонів води, скла і повітря, утворених маскою дайвера. у останнього буде складатися невірне уявлення про відстані (в співвідношенні приблизно 3: 4) з ефектом збільшення на третину. Так. якщо об'єкт знаходиться на відстані 4 м, дайверу буде здаватися, що до нього 3 м і що він приблизно в 1,33 рази більше, ніж насправді (ступінь збільшення залежить від відстаней між об'єктом і склом маски і між склом і оком) Коефіцієнт заломлення води дорівнює 1.33. а повітря - 1.00, тому 1,33 - максимально можливе збільшення. Крім того, об'єкти здаються ближчими тільки на невеликій відстані. По ряду причин при більш значній відстані людина схильна його переоцінювати.

Людське око сприймає лише невелику ділянку спектра електромагнітного випромінювання (від найдовших радіохвиль до гамма-випромінювання з найменшою довжиною хвилі). Відмінності в довжині хвилі сприймаються як різні кольори.

Коли світло падає на об'єкт, хвилі однієї довжини поглинаються, а інший - відображаються. Око визначає колір об'єкта в залежності від довжини відбитих хвиль видимої частини спектра. Якщо відображаються всі хвилі видимої частини спектра, об'єкт бачиться білим; якщо лише деякі, об'єкт сприймається як чорний. Деякі об'єкти під дією коротких хвиль випромінюють хвилі більшої довжини видимого спектру. Цей ефект називається флуоресценцією і не тільки використовується при виробництві дайверській спорядження заради кращої видимості, а й може спостерігатися вночі у деяких видів планктону, актиній і коралів.

У міру проникнення світла в глиб води хвилі різної довжини послідовно фільтруються. Першими тьмяніють володіють найменшою енергією кольору червоного ділянки видимого спектру, потім слідують хвилі оранжевого і жовтого кольорів, далі - зеленого і нарешті - синього. На глибині червоні, помаранчеві та жовті об'єкти здаються сірими або чорними і знаходять властивий їм колір тільки при використанні дай вагою штучних джерел світла.

Кількість переломлених в воді світла залежить від кута падіння променів, стану водної поверхні і ступеня розсіювання світла

Світлові хвилі. сприймаються людським оком як сині, проникають в воду найдалі в будь-якому напрямку. Зважені у воді речовини, як органічні, так і неорганічні, викликають її помутніння, а в замутненої воді найбільшою проникаючою здатністю володіють світлові хвилі, що сприймаються як жовто-зелені. Таким чином, якщо в прозорій воді переважає синій колір, то в замутненої - жовто-зелений.

Навіть прозора вода розсіює, переломлює і поляризує світло, зменшує тіні і згладжує контрасти. Оскільки легше розгледіти об'єкти, що виділяються на якомусь тлі, виборче сприйняття кольорів визначає, які кольори контрастують один з одним. Відсутність контрасту знижує чіткість сприйняття дрібних деталей у воді набагато сильніше, ніж в повітряному середовищі. Спотворення посилюються зі збільшенням дистанції, яку світло проходить у воді - головним чином через те, що зі збільшенням відстані між об'єктом і оком формує зображення світло все більше розсіюється.

Фотони світла при зіткненні зі зваженими у воді частинками відхиляються від траєкторії свого руху. Те, як світло розсіюється при взаємодії з речовинами, залежить від розміру часток речовини. Відповідно до закону розсіювання, виведеному лордом Релея. кут розсіювання сонячного світла в атмосфері при його взаємодії з молекулами складових атмосферу газів обернено пропорційний чверті інтенсивності хвилі тієї чи іншої довжини. Тому короткохвильовий синє світло розсіюється набагато краще, ніж довгохвильовий червоний. Ось чому при сонячній погоді ми сприймаємо колір неба як блакитний, а колір прозорої воли - як синій.

Око адаптується до сутінкової водному середовищі, і. коли зіницю максимально відкривається, мозок перемикається на зорові рецептори, які більш чутливі до світла і менш чутливі до квітів. Тому в сутінках ми погано розрізняємо кольору. Хоча часом дайвери перед зануренням проводять від 15 до 30 хвилин в затемненому приміщенні, це не допомагає їм бачити під водою більш дрібні деталі і краще розрізняти кольори.

Кількість світла, що проникає в воду, залежить також від часу доби. Коли сонце стоїть високо в небі, зазвичай з 10.00 до 14.00 за місцевим часом, більшу кількість світла пробивається крізь поверхню води під великим кутом і проникає в товщу води. Саме в ці години підводні фотографи вважають за краще робити панорамні знімки. Коли сонце висить низько готівка горизонтом, кут падіння променів невеликий, і значна частина світла відбивається від кордону води. Якщо небо затягнуте хмарами, в воду буде проникати еше менше світла.

При погляді з-під води вгору дайвер може також бачити віддзеркалення від поверхні розділу води і повітря. Поверхня води може мати вигляд темного поля з яскравим колом прямо над головою. Це коло, крізь який видно небо, носить назву люка Снеллиуса. Поле навколо нього - зворотне розсіювання світла, відбитого від більш глибоких вод.
Коли водна поверхня покрита брижами, відблиски яскравого світла безупинно спалахують на підводних об'єктах і на дні (ефект м'ятою фольги). Відбувається це через те, що хвилі працюють як лінзи. Гребінь хвилі діє як збільшувальне скло, що концентрує світло у вигляді яскравої плями. Підошва хвилі перетворюється в лінзу з негативними діоптріями і розсіює світло, утворюючи темні ділянки.

Вгорі. Дрібні прибережні води, такі, як ці, в затоці Свиней на Кубі, здаються жовто-зеленими.
Внизу. Глибокі океанські води, наприклад ці, у рифа Ельфінстоун поблизу узбережжя Єгипту, здаються синіми