Меня всегда удивляло вот какое явление: я прекрасно вижу под водой, если на мне защитные очки или маска, а без них у меня перед глазами все расплывается. Чем объясняется такой эффект?

Причина та же, что и в том случае, когда погруженная в стакан с водой ложка кажется нам изогнутой. Скорость света в воде меньше, чем в воздухе. При переходе из одной среды в другую она меняется и луч света преломляется. Угол преломления зависит от коэффициента изменения скорости света при прохождении через ту или иную среду. Глаз человека устроен таким образом, чтобы свет, проходящий через зрачок, фокусировался на сетчатке, выстилающей глазное дно. Однако глаз приспособлен улавливать свет, попадающий на его поверхность из воздушной среды. Глаз обладает способностью преломлять световые лучи на стыке воздушной среды и его поверхности и передавать сфокусированное изображение на сетчатку. Но, когда свет направлен на глаз из воды, угол преломления другой, поэтому световые лучи фокусируется неправильно. Защитные очки воссоздают область контакта поверхности глаза с воздушной средой, и человеку возвращается ясное видение. Это явление преломления световых лучей при прохождении через разные среды лежит в основе действия оптических стекол (линз), используемых для коррекции плохого зрения.

Ричард Уильямс (Лондон, Великобритания)

Угол преломления света зависит от коэффициентов преломления сред по обеим сторонам роговицы: чем больше между ними разница, тем больше угол преломления света. Поскольку коэффициенты преломления воздуха, воды и роговицы составляют соответственно 1, 1.33 и 1.38, при контакте глаза с водой эта разница гораздо меньше, чем при контакте глаза с воздухом. Оптическую силу систем вычисляют по формуле:

P = (n (1) n (2))/R,

где n (1) и n (2) — соответственно коэффициенты преломления роговицы и внешней среды, а R — радиус кривизны роговицы. Оптическую силу систем измеряют в диоптриях. Диоптрия — единица преломляющей способности, равная обратной величине фокусного расстояния (в метрах) данной линзы. Если предположить, что R = 0,008 м, тогда оптическая сила линзы в воздушной среде составляет около 47 диоптрий, а в воде — 6 диоптрий. Фокусирующая способность глаза — величина относительно непостоянная, потому что форма хрусталика может меняться под воздействием цилиарного тела. Как бы то ни было, при контакте глаза с водой оптическая сила линзы уменьшается на 41 диоптрию. По существу, максимальное увеличение оптической силы глаза у маленького ребенка — около 15 диоптрий; у 60-летнего человека она может понизиться всего лишь на 1 диоптрию. Это значит, что в водной среде глазу не хватает преломляющей способности, для того чтобы сфокусировать световые лучи на сетчатку, поэтому изображение получается расплывчатым.

Уильям Мейдил (Саттон-Коулдфилд, Великобритания)