Lichtbrechung

Wenn ihr um euch herum guckt, seht ihr die alle Dinge scharf - sofern ihr keine Brille braucht. Taucht ihr allerdings den Kopf unter Wasser, ist alles verschwommen und unscharf. Woran liegt das? Machen wir ein Experiment:

Man nehme:

Schneidet auf der vorderen, schmalen Seite zwei schmale Schlitze von oben nach unten in den Karton. Die Schlitze sollten parallel sein und dicht nebeneinander liegen, so dass das Wasserglas beide gleichzeitig verdecken kann. Dunkelt das Zimmer ab. Leuchtet mit der Taschenlampe von außen durch die Schlitze in den Schuhkarton hinein. Ihr könnt zwei parallele Lichtlinien auf dem Kartonboden sehen. Nun stellt das Glas Wasser hinter die Lichtschlitze in den Karton und zwar genau in die Bahn der beiden Lichtstrahlen. Parallel sind diese jetzt nicht mehr. Sie werden hinter dem Glas in verschiedene Richtungen umgelenkt, und außerdem sehen sie nicht mehr so klar definiert sondern irgendwie schwammig und unscharf aus.

Was ist da passiert?

Sehen funktioniert so: Das Licht, das auf einen Gegenstand fällt, wird von diesem zurückgeworfen, also reflektiert, und trifft dann auf unser Auge. Dieser reflektierte Lichtstrahl soll in unserem Versuch der Strahl der Taschenlampe sein.
Wenn das reflektierte Licht durch die Luft in unser Auge gelangt, sehen wir alles scharf. Das zeigen die beiden Linien, die wir am Boden des Schuhkartons sehen: sie sind scharf umrandet und parallel.

Wenn wir aber unter Wasser die Augen aufmachen, sehen wir unscharf. Denn da passiert genau das gleiche mit den reflektierten Lichtstrahlen, wie mit den Strahlen in unserem Versuch. Sie werden ab- und umgelenkt, sobald sie von einem Material (Luft) auf ein anders treffen - in diesem Falle Glas und Wasser.

Glas und Wasser haben aber eine höhere optische Dichte als Luft. Das bedeutet vereinfacht gesagt, dass unter Wasser viel mehr Teilchen sind als in der Luft. Diese Teilchen "stören" das Licht auf seinem Weg in unser Auge - das Licht braucht länger, um durch Glas und Wasser zu gelangen, als durch Luft. Und jedes Mal, wenn das Licht von einem Material in ein anderes gelangt, wird es an der Übergangsstelle in einem bestimmten Winkel gebrochen. Wie die Brechung ist, hängt vom Eintrittswinkel des Lichtes ab, also ob das Licht senkrecht auf das Glas strahlt oder eher schräg von der Seite.

Und was heißt das jetzt für's Sehen unter Wasser? Ganz einfach: Das menschliche Auge ist auf "Sehen an der Luft" eingestellt. Berührt jetzt das Wasser euer Auge, wird das Licht da, wo es auftrifft, gebrochen - und zwar anders als an der Luft! Das führt dazu, dass ihr unscharf seht. Setzt ihr eine Taucherbrille auf - und sorgt somit dafür, dass Luft vor Eurem Auge ist - könnt ihr auch unter Wasser wieder scharf sehen.
Ah!