Eleza mtawanyiko wa mwanga na nafasi inayoonekana ya samaki.

Item 4: Safari ya Wanafunzi Ziwa Mutanda a) Eleza kwa nini samaki huonekana kwenye kina kifupi kuliko nafasi yake halisi. Tumia mchoro wa miale kuelezea jambo hili na utambue kanuni ya fizikia inayotumika. Step 1: Eleza mtawanyiko wa mwanga na nafasi inayoonekana ya samaki. Samaki huonekana kwenye kina kifupi kuliko nafasi yake halisi kwa sababu ya mtawanyiko wa mwanga (refraction of light). Mwanga kutoka kwa samaki husafiri kutoka maji (medium yenye msongamano mkubwa) hadi hewa (medium yenye msongamano mdogo). Wakati mwanga unapovuka mpaka huu, hupinda mbali na kawaida (normal). Jicho la mtazamaji hufuata miale hii iliyotawanyika nyuma katika mstari ulionyooka, na kusababisha samaki aonekane kuwa juu zaidi na karibu zaidi na uso wa maji kuliko alivyo kihalisi. Kanuni ya fizikia inayotumika hapa ni mtawanyiko wa mwanga. Mchoro wa miale (Ray diagram description): Chora uso wa maji. Chora samaki chini ya uso wa maji (nafasi halisi). Chora miale miwili ya mwanga ikitoka kwa samaki na kupanda kuelekea juu. Wakati miale hii inapofika kwenye uso wa maji na kuingia hewani, ipinde mbali na mstari wa kawaida (normal) (mstari wa wima unaopita kwenye sehemu ya tukio). Kisha, chora mistari iliyonyooka kutoka kwa miale iliyotawanyika kurudi nyuma hadi mahali inapoonekana kukutana. Sehemu hii ya makutano ndiyo nafasi inayoonekana ya samaki, ambayo itakuwa juu zaidi kuliko nafasi halisi. b) Ikiwa faharisi ya mtawanyiko wa maji ni 1.33 na samaki huonekana kwenye kina cha 1.5m (kina kinachoonekana), kokotoa kina halisi cha samaki ili kumsaidia mvuvi kulenga kwa usahihi. Step 2: Kokotoa kina halisi cha samaki. Tunatumia formula ya faharisi ya mtawanyiko: n = kina halisikina kinachoonekana Tunapewa: n = 1.33 Kina kinachoonekana = 1.5 m Tunataka kupata kina halisi. Kina halisi = n × kina kinachoonekana Kina halisi = 1.33 × 1.5 m Kina halisi = 1.995 m c) Tatua mjadala kati ya Peter na Sarah. Kokotoa umbali kutoka kwa wanafunzi hadi kwenye jabali. (Chukua kasi ya sauti hewani = 340 m/s) Step 3: Tatua mjadala na kokotoa umbali. Sarah yuko sahihi. Sauti ya mwangwi (echo) husafiri umbali wa kwenda kwenye jabali na kurudi kwa wanafunzi. Kwa hivyo, sauti husafiri umbali mara mbili ya umbali halisi kutoka kwa wanafunzi hadi kwenye jabali. Tunapewa: Muda wa kusikia mwangwi (t) = 1.2 s Kasi ya sauti (v) = 340 m/s Umbali wa jumla uliosafiri na sauti (D) = v × t D = 340 m/s × 1.2 s = 408 m Umbali kutoka kwa wanafunzi hadi kwenye jabali (d) ni nusu ya umbali wa jumla uliosafiri: d = (D)/(2) d = 408 m2 d = 204 m d) Walipokuwa wakirudi nyumbani, wanafunzi waliona upinde wa mvua juu ya milima ya Muhabura. Eleza kwa ufupi jinsi matone ya mvua yanavyofanya kazi kama prismu kuunda rangi hizi. Step 4: Eleza jinsi matone ya mvua yanavyounda upinde wa mvua. Upinde wa mvua huundwa kupitia mchakato wa mtawanyiko wa mwanga (dispersion of light) na uakisi kamili wa ndani (total internal reflection) ndani ya matone ya mvua. Matone ya mvua hufanya kazi kama prismu ndogo. • Mwanga mweupe wa jua huingia kwenye tone la mvua na hutawanyika (refracts), ukigawanyika katika rangi zake tofauti (spectrum) kwa sababu kila rangi ina urefu wa wimbi tofauti na hivyo hupinda kwa pembe tofauti. • Kisha, mwanga huu uliotawanyika huakisiwa ndani ya tone la mvua (uakisi kamili wa ndani) kutoka upande wa nyuma. • Hatimaye, mwanga huakisiwa tena na kutawanyika tena unapotoka kwenye tone la mvua na kuelekea kwenye macho ya mtazamaji. Mchanganyiko wa mtawanyiko na uakisi kamili wa ndani ndani ya matone mengi ya mvua huunda upinde wa mvua unaoonekana, ambapo kila rangi huonekana kwa pembe tofauti. Nitumie swali linalofuata 📸