Svetlost u vodi

Svetlosti u vodi je pod uticajem mnogobrojnih promena kao što su; atmosferski uslovi (magla, kiša, sneg itd), zamućenja vode (prirodnom ili industrijskom kontaminacijom) i fizičkim promenama kao što su refleksija, refrakcija i apsorpcija svetlostnog zraka. Zato svetlost u vodi, ima druge karakteristike u odnosu na vazdušnu sredinu (zemljinu atmosferu), iznad površine vode. Poznavanje ovih promena je od isuzetne važnosti za podvodne aktivnosti čoveka kao što je ronjenje.

Refleksija (odraz)

Iz bilo kog izvora svetlosti (prirodnog ili veštačkog), samo deo svetlosti zraka dospeva u vodu, drugi deo se ogleda u površini vode, tj, odbija se (reflektuje) tako da jedan deo svetla uopšte ne prodire u vodu. Količina svetlosti, koja se pojavljuje u vodi, zavisi pre svega od ugla svetlosnih zraka u odnosu na površinu vode. Više svetlosti, dolazi skoro vertikalno do vode (leti u podne), i karakteriše se najvećim intenzitetom svetla pod vodom. Nasuprot tome, svetlost može prodirati u vodu pod vrlo malim uglom (zimi) kada dolazi do skoro potpune refleksije (odbijanja), tako da je količina svetlosti u vodi jako mala.

• Odraz (refleksija) na površini vode smanjuje količinu prirodne svetlosti pod vodom.
• Prelamanje svetlosti promenom medijuma (sredine (vazduh-voda).

Refrakcija (prelamanje)

Prelamanje (refrakcija) svetlosti je promena smera kretanja svetlosti usled promene brzine svetlosti (svetlosnih talasa). Događa se na graničnim površinama između dve sredine različitih optičkih gustina.

• Refrakcija svetlosti između dve sredine različitih optičkih gustina, vode i vazduha.
• Zbog promene pravca svetlosti (refrakcije), štap gledan iz vazduha u vodi izgleda kao prelomljen, a drveće na površini gledano iz vode kao da je nagnuto.

Upadni i prelomni zrak zajedno sa normalom leže u istoj ravni. Kada svetlosni zrak prelazi iz optički ređe (vazduh) u optički gušću sredinu (voda) upadni ugao je veći od prelomnog. Ako svetlosni zrak prelazi iz optički gušće (voda) u optički ređu sredinu (vazduh) prelomni ugao je veći od upadnog.

Apsorpcija

Apsorpcija svetlosti u vodi ima dva glavna učinka; prvo, voda se zagreva (tj deo svetlosne energije se transformiše u toplotu), a drugo sa dubinom se postepeno u vodi menjaju i njene spektralne karakteristike, tako da na većoj dubini nestaje spektar sunčeve svetlosti. Tako se talasna energija crvene boje više ne vidi kada svetlost, dospe na dubinu manju od 5 metara, a narandžasta boja na dubini do 10 metara od površine. Nasuprot tome, žuta boja se prepoznaje čak i do dubine od 30 metara. Boje, kratkih talasnih dužina, kao što su zelena i plava boja, prisutne su na najvišim dubinama u vodi, u odnosu na druge delove spektra, i mogu se videti vrlo jasno i na dubinama većim od 40 metara.

Zbog apsorpcije svetlosti menja se i boja predmeta sa dubinom, pa zbog ovog fenomena krv na dubini većoj od; 35 metara ima tamnu boju, između 30 i 35 metara plavu a između 20 i 30 metara zelenu. Ako predmete osvetlimo veštačkim svetlom (lampom) istog trenutka vraća se sposobnost oka da normalno razlikuje boje.

• Sa dužinom puta svetlosti kroz vodu, upija se spektralna komponenta bele svetlosti. Objekti na većoj dubini gube svoju prirodnu boju i poprimaju sivu boju.
• Rasejanje svetlosti pri udaru u čestice prisutne u vodi.

Zamućenost vode

Zamućenost nastaje usled kontaminacije vode ili prisutva u vodi, hemijskih nečistoća, planktona, mulja i sl, koje sprečavaju prodor svetlosti u dubinu. Iz dosadašnjeg iskustva nam je poznato da se površinske vode (reke, jezera, mora) mute prirodnim procesima (kao što su kiša, sneg, otapanje minerala, prisustvo biljnog i životinjskog sveta u vodi itd), ali i kao posledica korišćenja voda od strane industrije, saobraćaja i komunalnih preduzeća kao deponija otpadnih voda, što danas ima za posledicu toliki stepen zagađenja voda, da je vidljivost u nekin vodotocima smanjena na samo nekoliko santimetara.

• Prirodno zamućenje vode izazvano erozijom zemljišta (levo) i zamućenje vode industrijskim otpadom.

Gledanje u vodi

Oko čoveka funkcioniše tako što odbijenu svetlost od objekta pretvara u električne impulse i šalje ih u mozak koji stvara predstavu o spoljašnjem svetu. Rožnjača, zenica i očno sočivo oka zajedno čine objektiv (sličan fotoapartu) koji fokusira primljene svetlosne signale i formira u sliku na površini mrežnjače (retine)koja se zatim, posebnih hemijskim procesom, pretvara u navedene električne impulse. Naše oči su prilagođene za gledanje u vazdušnoj sredini. Voda, međutim, ima približno isti indeks prelamanja kao i rožnjača (oko 1,33). Kada su nam oči u vodi, umesto fokusiranja slike na mrežnjaču, one ih fokusiraju daleko iza mrežnjače, što rezultuje izuzetno nejasnom, zamućenom, slikom kao kod dalekovidih osoba (hipermetropa) sa dioptrijom i do + 32.

Zadovoljavajuću oštrinu vida, i ispravljanje ovog poremećaja vida u vodi, postižemo ako između vode i oka postavimo ravno staklo, i na taj način ga od vode izolujemo slojem vazduha. Ovo se ostvaruje posebno dizajniranim maskama za ronjenje. Zahvaljujući staklu i izolaciji oka od vode postiže se zadovoljavajuća oštrina gledanja, ali zbog jačeg prelamanja svetlosti (jer se svetlost iz vode prelama kroz staklo i vazduh koji se nalazi između vode i oka), predmeti izgledaju bliži za jednu četvrtinu i uvećani za jednu trećinu.

Zbog prelamanja svetlosti kroz staklo ronilačke maskeo bjekti u vodi dobijaju drugu dimenziju (perspektivu).

Kad ronilac treba da oceni veličinu nekog predmeta pod vodom koji je udaljen manje od 120 santimetara, kod njega je izražena tendencija potcenjivanje, a kada su predmeti dalji, tendencija precenjivanja.

Zbog apsorpcije svetlosti glavni faktor raspoznavanja pod vodom nije boja, već kontrast predmeta i zato pri ronjenju treba koristiti opremu sa najvećim kontrastom boja.

Ronioci sa izraženijim oblikom kratkovidosti (miopije), pod vodom mogu znatno bolje gledati bez maske, od ljudi sa normalnom dioptrijom, jer se pod vodom, inače kratak snop svetlosti koji se skuplja ispred mrežljače kod kratkovidih osoba i onemogućava jasan vid, sada prostire sve do mrežnjače i na neki način ispravlja optički nedostatak kratkovidog oka.

Ronioci koji nose u svakodnevnom životu korektivna sočiva da bi mogli normalno da gledaju pod vodom kroz ronilačku masku, obično imaju potrebu za istom korekcijom vida i sa maskom. Sočiva opšte namene ili specijalno prilagođena korektivna sočiva su dostupna na maskama sa dvostrukim staklima ili se mogu specijalno prilagođena sočiva lepiti na maske koje imaju samo jedan prednji prozor. Razni eksperimenti sa zakrivljenim staklima donekle rešavaju vidne poremećaje, ali je njihova upotreba izazivala probleme zbog nerpravilnog prelamanja svetlosti.

Ronioci specijalnih jedinica (komandosi) koji u svojim aktivnostima, mogu da otkriju svoj položaj pod vodom, zbog reflektovanja svetlosti o staklenu površinu njihove ronilačke maske, nose umesto maske specijalna kontaktna sočiva za gledanje pod vodom.