Reflexos na superfície em fotografia subaquática

23 de junho, 2022 às 20:41 | Postado em Óptica, Óptica geométrica

Bom dia, Professores

Eu não sei nadar, mas assistindo a um vídeo, percebi que se o observador estiver no fundo de um lago e um mergulhador estiver nadando próximo à superfície, o observador vai enxergar o reflexo do nadador projetado pela superfície da água.

O fenômeno me parece contra-intuitivo, porque se você está na beira da lagoa e observa esse fenômeno, fica com a impressão de que a água reflete a luz de volta para a atmosfera, mas nesse caso fica a impressão de que a atmosfera está também refletindo a luz de volta para dentro da água? Qual a explicação correta para o fenômeno?

Estou enviando o link de um vídeo de mergulho – Fotografia subaquática – em que se pode observar o fenômeno que eu mencionei antes, além de um print.

Quando a luz incide do ar na água parte dela penetra no líquido (é refratada) e outra parte é refletida. Tal sempre ocorre, embora as parcelas refratada e refletida variem conforme muda o ângulo de incidência. A postagem Por que ocorre reflexo da paisagem na superfície da água? tratou desse tema.

Vou exemplificar com a luz oriunda do ar incidindo na superfície da água. Sob incidência normal  – isto é, quando o ângulo de incidência é 0° –  apenas 2% da intensidade luminosa incidente é refletida. Ao aumentar o ângulo de incidência para 60° cerca de 6% da intensidade luminosa incidente é refletida, crescendo para 14% quando ângulo atinge 70° e 35% quando o ângulo atinge 80°. Ou seja, para luz rasante à superfície da água há quase que reflexão total.

Assim, devido à reflexão parcial da luz proveniente do ar na superfície da água podem ocorrer imagens como aquelas acontecidas em espelhos planos do nosso cotidiano.

Da mesma forma quando a luz incide de dentro da água na superfície que a separa do ar, dependendo do ângulo de incidência acontecerá reflexão parcial ou até total. A reflexão total, quando então toda a luz não atravessa a superfície de separação dos dois meios, ocorre para  ângulos de incidência iguais ou maiores do que 48,6° (este ângulo limite para ocorrência da reflexão total depende dos índices de refração de ambos os meios).

A Figura 1 representa em branco um raio luminoso propagando-se no ar que ao incidir na água é parcialmente refletido e parcialmente refratado, iluminando um objeto submerso. Raios luminosos oriundos do objeto submerso, representados em amarelo, ao incidir na superfície de separação com o ar, é parcial ou totalmente refletido, portanto retornando para baixo da superfície de separação do ar.

Se na região A da Figura 1 houver um observador (ou câmera fotográfica), poderá ver (registrar) a imagem do objeto do qual a luz se originou. É o caso das árvores e do céu que aparecem refletidos pela superfície da água na Figura 2.

Um observador (ou câmera fotográfica) na região D da Figura 1 poderá ver (registrar) a imagem do objeto submerso (veja a discussão em Posição aparente do corpo submerso). Na Figura 3 folhas e sujeira no fundo lâmina de água são observados, bem como as imagens das árvores mais distantes.

Finalmente, se um observador (ou câmera fotográfica) estiver na região B ou C da Figura 1 poderá ver (registrar) a imagem do objeto submerso devido à luz refletida na superfície de separação da água com o ar. Na Figura 4 a câmera subaquática registrou as pessoas submersas e suas imagens originadas pela reflexão parcial ou total da luz na superfície da água, imagens distorcidas pois esta superfície estava perturbada por ondas.

Então, apesar de ser contra-intuitivo, sempre que a luz incidir na superfície de separação entre meios transparentes haverá reflexão de parcial ou até total da luz.

“Docendo discimus.” (Sêneca)