光の屈折に関して

質問

光の屈折に関してです。
よく中学校の問題とかである「10円玉が浮いて見える現象」
などは図のような光の屈折の図を使って説明され、

人間の目は光は直進するものだと錯覚する・・・（1）

という理由から目から点Bまでの直線を延長したところに見える。
といいますが、その直線はどこまで延長するのでしょうか？
多くの教科書などの図では水面との垂線との交点となっていますが
それはなぜですか？
それともBAとBCが等しくなるようなところまで延長するのでしょうか？

それともし（１）の理由もわかる方いましたらそれもお願い致します。

回答No.3

tetsumyi

人の目は、左右の目が見て同じ位置に重なるように焦点を合わせて距離を認識します。

水中の物を見る場合、横方法に少し違った角度から見ることになりますが、
左右の目から見て同じ位置に見えるためには水面との垂線上となります。
目を水面に近付けると物体はどんどん浮いて見え、深さは浅くなり最終的に物体の上、ほとんど水面に見えるようになります。

お礼

回答誠にありがとうございます。

左右の目に依存しているというのは私にとって新しい観点で、とても理解の助けとなりました。

すこしまだわからないのですが、左右の目の垂直二等分線上であれば、点Cから降ろした水面との垂線上より遠くにあっても、左右の目から見て同じ位置に見えるのではないのでしょうか？

回答No.2

noname_deadbeef

距離感を決めるのはどちらかと言うと両眼視差が主役です。ピントによる距離感というのもないではないですが。

人間が普通の姿勢で水面を見ていて、１０円玉に正対しているとすると、視線の入射角は両目で同じになります。
その状態を真上からの投影図で考えると、屈折の影響はなくなります。（光が屈折するときに右に曲がるとか左に曲がるとか聞いたことありませんよね？）つまり「水の有無にかかわらず、前方～～cm先の鉛直線上のどこかに見える」ということが言えるわけです。

寝そべるような姿勢で両眼視差を求めると右の図のようにだいぶ複雑なことになると思います。

お礼

回答誠にありがとうございます。

真上から見た図、非常にわかりやすかったです。
その図で前方～～cmの鉛直線上よりもし遠くにあったとすると、光が左右の目に向けてそれぞれ左、右に屈折することになってしまうが、左右に屈折する理屈はない、
という理解でよろしかったでしょうか。

しかしおっしゃるように寝そべるように90度回転させて見たり、片目をつぶって見たりしたら鉛直線上にあるとは限らなくなる、ということでしょうか。

回答No.1

hitokotonusi

水中の物体からはいろいろな方向に進む光線が出てきますが、それらの光線はそれぞれ屈折の法則を満たすように水面で曲がり人間の目に到達します。人間の目は水晶体が凸レンズの役割をして網膜に像を結び、その情報が脳に送られて人間はそこに物体があると認識します。

この光線を水面がないとして逆にたどって行くと赤の線のように延長され、どこか(赤丸のところ)で一点に交差します。これが人間の目が見る虚像で、仮想的な光線(赤の光線)の延長はここまでです。

＞それともし（１）の理由もわかる方いましたらそれもお願い致します。

これは物理というよりは脳の働きの問題なので、他のカテで聞かれたほうがいいかと思います。
少なくとも私はわかりません。

お礼

回答誠にありがとうございます。
なるほど、水晶体が再びレンズの役割をして像を結んでいるのですね！
私にとっては新しい尺度を導入していただいて、とてもすっきりしました。
ということは、虚像がどこに現れるかは水晶体の幅に依存するので、水晶体が定義されていない問題ではどこに結ぶかわからないということですね。
ありがとうございました。
しかし他の回答者様の両眼視差の話などから、再び少し混乱しています。。。