Sehen unter Wasser

Die ins Wasser einfallenden Lichtwellen erfahren im Moment des Eintritts ins Wasser eine Reihe von Veränderungen. Licht hat unter Wasser eine andere Ausbreitung als in Luft, so ist die Lichtgeschwindigkeit unter Wasser 225.000 km/s und nicht 300.000 km/s, wie in Luft. Unter Wasser unterliegt Licht verschiedenen Einflussfaktoren wie Absorption, Streuung, Lichtbrechung und Reflexion. Durch Absorption wird das Licht praktisch geschluckt, d.h. die Lichtenergie wird hauptsächlich in Wärme umgewandelt und dadurch in seiner Intensität geschwächt. Die langwelligen Anteile des sichtbaren Lichtes (rot, orange) werden dabei eher absorbiert als die kurzwelligen Anteile (blau, violett), so dass mit zunehmender Strecke, die das Licht im Wasser zurücklegt, der subjektive Eindruck einer blau/grauen Unterwasserwelt entsteht. Entscheidend ist aber nicht die Wassertiefe, sondern die zurückgelegte Wegstrecke, die das Licht von der Lichtquelle (z. B. von der Wasseroberfläche oder einer Unterwasserlampe) zum Objekt und zum Auge zurücklegen muss.

Eine weitere wahrnehmbare Schwächung des Lichts entsteht durch die Streuung (Dispersion), welche z.B. durch kleine Schwebeteilchen verstärkt werden kann.
Hier wird dann das Licht von seiner ursprünglichen Strahlungsrichtung abgelenkt.

Aus diversen Selbstversuchen wissen wir, dass sich für einen Schwimmer oder einen Taucher mit geöffneten Augen die Unterwasserwelt nur sehr "verschwommen" darstellt. Der Grund ist, dass die brechenden Medien des Auges (Hornhaut, Kammerwasser, Linse und Glaskörper) nur für das Medium Luft eine scharfe Wiedergabe der Umwelt gewährleisten. Wasser hat hingegen einen anderen Brechungsindex als Luft, so dass unter Wasser die Brechkraft des Auges (Refraktion) aufgehoben ist und die Lichtwellen erst hinter der Netzhaut zusammenfallen. Die Folge ist eine enorme Weitsichtigkeit, die ca. 50 Dioptrien entspricht. Um die normale Refraktion des Auges wiederherzustellen, ist es daher erforderlich, zwischen Hornhaut und Wasser eine Luftschicht zu legen, die von einer ebenen Scheibe begrenzt wird. In der Regel ist dies die bekannte Tauchermaske.

Eine weitere Besonderheit unter Wasser sind die scheinbaren Veränderungen von Größen und Entfernungen. Grundsätzlich gilt, dass ein Lichtstrahl, der nicht senkrecht auf die Verbindungsfläche Luft/Wasser fällt, beim Übertritt vom optisch dünneren (hier Luft) in das optisch dichtere Medium (hier Wasser) zum Lot hin gebrochen wird. In umgekehrter Richtung wird der Lichtstrahl vom Lot weg gebrochen. Abhängig von der verringerten Lichtgeschwindigkeit gegenüber Luft (s.o.) besitzt Wasser einen Brechungsindex von 1,33.


Es erscheinen durch die Maske deshalb Entfernungen auf 3/4 verkürzt und alle Objekte in 4/3 ihrer wahren Größe.


Strecken, die parallel einfallendes Licht in reinem Wasser durch Streuung und Absorption jeweils auf die Hälfte ihrer Intensität reduzieren