スネルの窓

スネルの窓の中に現れる、下から見たダイバー。

スネルの窓スネルサークル[ 1 ]または光学マンホール[ 2 ]とも呼ばれる)は、水中の観察者が約96度の幅の光の円錐を通して水面上のすべてを見ることができる現象です。[ 3 ]この現象は、水に入った光の屈折によって引き起こされ、スネルの法則によって決まります。[ 4 ]スネルの窓の外側の領域は、完全に暗くなるか、全反射によって水中の物体の反射が表示されます。

水中写真家は、被写体がスネルの窓の中に入るように下から写真を撮影することがあります。スネルの窓は被写体に逆光を当て、注目を集中させます。

イメージ形成

図1:水面から急角度で上昇する光は、垂直から外側に曲がって通過します。図2:臨界角で水面に当たる光は、水面に沿って進むように曲がっています。図3:
スネルの窓の端、この場合は反射した底部(青緑色)と屈折した空と水面上の構造物(青色と灰色)の境界

理想的な条件下では、水面を下から見上げる観測者は、水面上の半球全体の完全な円形の像を、地平線から地平線まで見ます。空気と水の境界での屈折により、スネルの窓は、魚眼レンズの効果と同様に、水上の 180° の視野角を水面下の 97° の視野角に圧縮します。この像の明るさは、円周/地平線でゼロに落ちます。これは、低いかすめ角での入射光の多くが屈折よりも反射されるためです (フレネルの式を参照)。屈折は、表面の平坦性の不規則性 (さざ波や波など) に非常に敏感で、これが像の局所的な歪みや完全な崩壊を引き起こします。水中の 濁りにより、散乱光の雲が像を覆い隠します。

参考文献

  1. ^デイブ・ヒューズ (1990). 『トラウトの戦術』スタックポール・ブックス. ISBN 0-8117-2403-4スネルの円
  2. ^デイヴィッド・K・リンチ、ウィリアム・リヴィングストン(2001年)『自然の色と光』ケンブリッジ大学出版局、p.79、ISBN 0-521-77504-3
  3. ^マーティン・エッジ、イアン・ターナー (1999). 『The Underwater Photographer』. Focal Press. ISBN 0-240-51581-1
  4. ^ロバート・ウィリアムズ・ウッド (1914).物理光学. マクミラン社. p.  66.円光水臨界角180.