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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.