Onder water zien wij de dingen anders dan boven water. Zonder duikbril zien wij niet scherp. Alles lijkt groter en dichterbij. Kleuren zijn niet herkenbaar. Hoe komt dat eigenlijk?

Wij zien niet scherp.

Wanneer wij boven water iets bekijken, dan vertrekt dit beeld rechtlijnig naar onze ooglenzen. Hier wordt dit beeld via de ooglenzen en het geleiachtige vocht in onze oogbollen geprojekteerd naar de retina. De retina is het netvlies dat zich bevindt op de achterkant van onze oogbol. het beeld dat hierop geprojekteerd wordt, staat omgekeerd geprojekteerd. Onze hersenen vertalen dit beeld echter terug zodat wij alles juist zien (gelukkig maar).

De lichtstralen worden door onze ooglenzen zodanig gebroken dat wij een scherp beeld kunnen vormen op onze retina. Bij deze breking wordt rekening gehouden met een overgang van lucht naar gelei (in de oogbol). Wanneer wij duiken dan vertrekken de lichtstralen in het water. De overgang tussen water en de geleiachtige stof verloopt een beetje anders. De lichtbreking is minder sterk en doet de lichtstralen minder afbuigen dan normaal. Hierdoor kunnen onze lenzen het beeld niet op een correcte manier laten convergeren (bundelen) op de retina. Het beeld wordt als het ware achter de retina geprojecteerd. Het resultaat is een wazig beeld. Wij kunnen dit oplossen door een duikbril te gebruiken. Wij hebben dan wel een lichtbreking tussen het water en de lucht van de duikbril met een foutief beeld als gevolg (zie verder), maar wij zien tenminste reeds een scherp beeld omdat wij terug met een overgang lucht / gelei zitten bij onze ooglenzen.

Sommige dingen aan de oppervlakte zijn niet zichtbaar

Wanneer wij als duiker vanuit het water naar de oppervlakte kijken, dan blijken een aantal dingen niet zichtbaar. Dit heeft te maken met de lichtbreking en de weerkaatsing. Indien een lichtstraal te schuin op het wateroppervlak valt, dan zal ze in plaats van door te dringen onder water, gewoon weerkaatsen. De lichtstraal dringt in dit geval niet door en wij zien het voorwerp niet.

Alle voorwerpen onder water lijken groter en dichter bij dan in werkelijkheid

Ook dit heeft te maken met de lichtbreking. Wanneer een lichtstraal door onze brilglazen binnenkomt, dan wordt deze straal gebroken. De straal loopt dus niet zomaar rechtdoor maar buigt een beetje af naar binnen toe (convergerend). Dit heeft tot gevolg dat de lichtstralen een groter omgekeerd beeld projekteren op onze retina. Hierdoor zijn wij in de waan dat een voorwerp groter lijkt dan het in werkelijkheid is. Aan de hand van de brekingsindex (water / lucht) kan men berekenen hoeveel groter een voorwerp juist lijkt. Hieruit blijkt dat wij voorwerpen onder water 1/3de groter zien dan de werkelijkheid.

Omdat een voorwerp groter lijkt, zullen onze hersenen dit trachten te vertalen naar een kleinere afstand. Een hand zal volgens onze hersenen dichterbij lijken omdat wij de juiste grootte zeer goed kennen. De enige logische verklaring die onze hersenen kunnen geven, is dat het voorwerp dichterbij moet zijn. Uit berekeningen blijkt dat wij op deze manier de voorwerpen onder water 1/4de van de werkelijke afstand dichterbij zien (of op 3/4de van de werkelijke afstand).

Ook bij het fotograferen van dieren en planten onder water geeft dit problemen. Ook hier heb je een overgang van water naar lucht (de onderwaterbehuizing van de camera is gevuld met lucht). De film zit in lucht en je krijgt dus hetzelfde effekt als bij onze duikbril.

Kleuren en lichtintensiteit veranderen

Onder water veranderen de kleuren. Rode vissen lijken op grote diepte paars te worden. Sommige kleuren zijn niet meer waarneembaar. Hoe dieper wij duiken hoe groter het effekt. Hoe komt dat eigenlijk?

Absorbtie

Wanneer een lichtstraal door het water gaat, dan wordt zij geleidelijk aan geabsorbeerd door de stofdeeltjes in het water. De stofdeeltjes slorpen een deel van de lichtenergie op en slechts het overblijvende deel kan zijn weg naar beneden vervolgen. Daarom wordt het donkerder naarmate wij dieper duiken. Op een diepte van - 500 m heerst er volledige duisternis.

Wanneer wij gewoon wit licht door een prisma laten schijnen, dan zien wij dat dit licht zich splitst in zijn verschillende golflengten of kleuren. Wij krijgen een regenboog van kleuren te zien. Deze kleuren zijn steeds zichtbaar in dezelfde volgorde:

Je kan deze volgorde gemakkelijk onthouden door het letterwoord gevormd door de eerste letters: ROGGBIV. Elke kleur heeft zijn eigen golflengte. Het water werkt als een verzameling van kleine prisma's waardoor ook hier de kleuren uitgesplitst worden in de hierboven vermelde kleuren. Nu blijkt dat de kleuren met de kortste golflengte (blauw, groen,...) minder snel geabsorbeerd worden dan de kleuren met lange golflengte (infrarood, rood, geel,...). Daarom blijven de kleuren met korte golflengte (blauw, groen,...) langer waarneembaar naarmate wij dieper gaan.

Wanneer het water veel hangende stofdeeltjes bevat, zoals in onze Oosterschelde, dan zal het licht sneller geabsorbeerd worden. Reeds op een diepte van 15 m kan het vrij donker zijn terwijl boven de zon schijnt. Daarom duiken wij in de Oosterschelde altijd met een duiklamp terwijl je dit in de Rode Zee (weinig deeltjes in suspensie) niet nodig hebt. Met een duiklamp verkort je als het ware de afstand die het licht onder water moet afleggen (van je lamp naar het voorwerp en terug naar je ogen). Hierdoor verhogen wij niet alleen de lichtintensiteit, maar wij kunnen ook de kleuren terug duidelijk waarnemen. Dit kan soms voor verassingen zorgen. Iets lijkt misschien een beetje blauwachtig en matig gekleurd, maar je schijnt er met je lamp op en het blijkt felrood te zijn.

Diffusie of verstrooiing

Er bestaat nog een ander verschijnsel dat er voor zorgt dat kleuren anders lijken onder water.

Wij laten een lichtstraal op een zeer klein deeltje vallen. Als dit deeltje kleiner is of gelijk aan de golflengte van dit licht, dan wordt deze lichtstraal niet zomaar geabsorbeerd, maar ze wordt verstrooid. Dit verschijnsel noemen wij de Raleigh-verstrooiing.

Nu blijkt dat lichtbundels met een korte golflengte (blauw, groen, ...) veel heviger (tot 12 keer sterker) verstrooid worden dan lichtbundels met een lange golflengte (rood, oranje,...). Daarom veroorzaakt dit verschijnsel een blauw gekleurd strooilicht.

Dit effekt komt ook voor in onze atmosfeer met onze blauwe luchthemel als gevolg.

Felblauw gekleurd water bevat dus heel veel minuscule deeltjes in suspensie. Wanneer het water grotere stofdeeljes of plankton bevat (zoals in de Oosterschelde en de Noordzee), dan is de intensiteit van het licht veel minder afhankelijk van de golflengte van het licht. Wij krijgen wel nog een verstrooiing van het licht, maar niet met een blauwe toon. In dit geval spreken wij over de Tyndall-verstrooiing.

Wanneer wij een nachtduik doen, dan komen (gek genoeg) de kleuren van het natuurleven pas echt goed tot uiting. De kleuren zijn veel heviger en duidelijk herkenbaar omdat wij enkel gebruik maken van kunstlicht (en dus een korte afstand met weinig kans op selektieve absorptie of verstrooing).