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Aufgabe

Fischsicht

Schwierigkeitsgrad: mittelschwere Aufgabe

Hinweis: Die Idee zu dieser Aufgabe stammt von H. Vogel: Probleme aus der Physik

Hans, Fritz und Franz sitzen an einem völlig flachen Ufer ohne jeden Bewuchs, das nur wenige Zentimeter über dem Wasserspiegel liegt.

  • Hans: "Wenn wir uns auf den Bauch legen, sieht der Fisch uns nicht."
  • Fritz: "Doch er sieht uns schon, wenn er in die richtige Richtung schaut."
  • Hans: "Nein, wir müssen nur einen Schritt vom Ufer weg, damit wir ganz unterhalb des Totalreflexionswinkels bleiben."
  • Franz: "Stimmt, aber das gilt nur für Fische, die nicht zu flach schwimmen."
  • Fritz: "Nein, jeder Fisch kann uns sehen, wenn er nicht zu nahe am Ufer ist."

a)Wer hat recht?

b)Wie sieht der Fisch die Welt oberhalb des Wasserspiegels?

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a)Fritz hat recht!

b)Bei glatter Oberfläche sieht der Fisch alles - und zwar unabhängig von seiner Schwimmtiefe - was die Uferlinie überragt. Er sieht die "Halbwelt" oberhalb des Wassers allerdings innerhalb eines Kegels, dessen halber Öffnungswinkel gleich dem Grenzwinkel der Totalreflexion für den Übergang Wasser-Luft ist (ca. 48°).

Bei größeren Winkeln sieht der Fisch die Gegenstände unter Wasser. Das von diesen Gegenständen ausgehende Licht wird an der Oberfläche totalreflektiert. Die Wasseroberfläche erscheint in diesem Winkelbereich silbrig schimmernd.

Grundwissen zu dieser Aufgabe

Optik

Lichtbrechung