Por que não enxergamos bem debaixo d’água?
Afinal, por que não enxergamos bem debaixo d’água? Não enxergamos bem debaixo d’água porque há uma proximidade entre o índices de refração da água e o índices de refração do interior dos nossos olhos, o que faz com que nossos olhos não consigam focalizar objetos embaixo d’água.
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Como a Física explica por que não enxergamos bem debaixo d’água?
Se você já tentou procurar algo debaixo d’água, possivelmente já se deparou com a grande dificuldade que temos para enxergar nessa situação. Algumas estruturas presentes no olho humano apresentam características que dificultam a visão em certos meios ópticos. Para que possamos compreender isso melhor, precisamos saber o que é refração da luz, um fenômeno da Óptica, uma das áreas da Física.
No vácuo, a luz propaga-se com sua velocidade limite (aproximadamente 3.108 m/s). Porém, ao entrar na água, a velocidade da luz diminui cerca de 25%, o que acontece devido a um fenômeno chamado refração, de modo que, quanto mais refringente for um meio óptico, menor será a velocidade da luz em seu interior.
A diminuição da velocidade da luz é medida por meio da razão (divisão) do módulo da velocidade da luz no vácuo e da velocidade da luz em determinado meio. Essa razão recebe o nome de índice de refração e indica quantas vezes mais rápida é a propagação da luz no vácuo em relação ao meio observado. Por exemplo, a água tem índice de refração igual a 1,33; nesse caso, a velocidade da luz no vácuo é 1,33 vezes maior no vácuo do que na água.
Além da mudança de velocidade, quando a luz muda de meio óptico com diferentes índices de refração, ela pode sofrer uma mudança na sua direção de propagação, dando origem à ilusão de profundidade que temos ao olhar para o fundo das piscinas, que parecem mais rasas do que realmente são. Quando a luz deixa o ar atmosférico e incide sobre a água, que tem maior índice de refração, por exemplo, sua direção é levemente alterada e aproxima-se de uma linha vertical chamada de linha normal.
Isso acontece com a luz que incide sobre os nossos olhos. A primeira estrutura encontrada pela luz, ao incidir sobre nossos olhos, é a córnea, uma fina camada protetora e transparente, preenchida com um líquido chamado humor aquoso, cujo índice de refração é similar ao da água, refratando a luz e focalizando-a sobre o cristalino: uma espécie de lente delgada e biconvexa responsável por projetar toda a luz em um pequeno ponto no fundo da retina, o nervo óptico.
O cenário muda quando estamos imersos no meio aquoso. Como o índice de refração da água é similar ao índice de refração da córnea, a primeira refração sofrida pela luz é menos acentuada. Os raios de luz não são totalmente convergidos sobre o cristalino e, como consequência, não se cruzam sobre o nervo óptico, mas em um ponto mais distante. Observe a figura que compara a refração da luz quando estamos no ar e na água, respectivamente:
Dessa forma, quando estamos submersos, nossa visão torna-se hipermétrope, dificultando a visão de objetos próximos, já que os raios de luz cruzam-se atrás da retina. Uma das soluções mais simples de serem implementadas para enxergarmos mais facilmente debaixo d’água é por meio da introdução de uma camada de ar entre a córnea e a água com uma máscara de mergulho.
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Curiosidade sobre enxergar debaixo d’água
Pessoas com miopia conseguem enxergar melhor debaixo d’água do que as demais pessoas, uma vez que o olho míope é alongado na direção horizontal, tornando o ponto de cruzamento dos raios de luz mais próximo do nervo óptico.