فرض می کنیم که انسان می تواند تا هر مدتی که بخواهد در زیر آب بماند و همچمنین می تواند چشمش را هم باز نگه دارد. فکر می کنید می تواند ببیند؟ ممکن است بگویید که چون آب شفاف است هیچ دلیلی وجود ندارد که ما اجسام را به آن وضوحی که در هوا می بینیم، نبینیم.
و اما کوری مرد نامرئی را به خاطر آورید. او نمی دید چون ضریب شکست نور در محیط های مختلف چشم او و هوا برابر بود. وضع انسان در آب نیز تا حدی شبیه به وضع “مرد نامرئی” در هواست. ارقام زیر این مطلب را به خوبی روشن می سازند، ضریب شکست آب ۱/۳۴ است و ضریب شکست محیط های شفاف چشم از این قرارند: مایع زجاجیه و قرنیه ۱/۳۴، عدسی چشم ۱/۴۳، مایع زلالیه ۱/۳۴؛ می بینید که تنها ضریب شکست عدسی است که یک دهم بیشتر از آب است، ولی در مورد بقیه ی محیط های شفاف چشم باید بگوییم ضریب شکست آن ها و آب با هم برابرند، به این علت است که برای چشمی که در زیر آب قرار دارد، محل تمرکز پرتو های نور در پشت شبکیه خواهد بود، درنتیجه تصویر روی شبکیه فوق العاده تیره و محو می باشد. فقط افراد خیلی نزدیک بین در زیر آب اجسام را کم و بیش به شکل طبیعی می بینند.
اگر بخواهید بدون آن که زیر آب بروید اشیاء را آن طوری ببینید که در زیر آب دیده می شوند، باید عینکی که عدسی های آن دو کاو (از طرفین مقعر) است به چشم بگذارید. این عدسی ها نور را به شدت پراکنده می کنند و در نتیجه پرتو هایی که از آن به چشم می رسد در فاصله ی نسبتا دوری در پشت شبکیه متمرکز می شوند و به این علت تصویر مبهمی روی شبکیه به وجود می آید.
ولی آیا می توان در زیر آب از عینک هایی استفاده کرد که قدرت عدسی آن ها بسیار زیاد است؟
عدسی های معمولی چندان به درد این کار نمی خورند، زیرا ضریب شکست معمولی ۱/۵ -کمی بیش از ضریب شکست آب ۱/۳۴- است و انحرافی که در این شرایط در مسیر نور ایجاد می کند بسیار کم است. برای این کار باید عدسی عینک از شیشه های مخصوصی با ضریب شکست خیلی زیاد ساخته شود (ضریب شکست بلور های سنگین تقریبا برابر ۲ می باشد). با این عدسی ها در زیر آب می توان اجسام را کم و بیش واضح دید. اکنون می توانید پی ببرید که چرا عدسی چشم ماهی ها فوق العاده محدب و در واقع کروی است. ضریب شکست عدسی چشم این حیوان آنقدر زیاد است که نظیر آن در هیچ حیوان دیگری دیده نمی شود. اگر غیر از این بود دیگر برای ماهی، که ساکن محیط شفافی با ضریب شکست بسیار زیاد است، چشم داشتن هیچ ثمری نداشت.
غواصان چگونه می بینند؟
شاید بسیاری بپرسند که وقتی ما می گوییم نوری که از آب وارد چشم انسان می شود تقریباً نمی شکند، پس غواص هایی که با لباس غواصی به زیر آب می روند، با توجه به اینکه کلاه های غواصی همیشه با شیشه های مسطح -و نه کوژ- مجهز است، چگونه می توانند اجسام را ببینند؟ و یا اینکه چگونه مسافرین ناتیلوس ژول ورن توانستند از شیشه های زیردریایی خود شاهد مناظر زیبای زیر آب باشند؟
جواب این مسئله بسیار ساده است. همین قدر کافی است توجه شما را به این نکته جلب کنیم که وقتی ما بدون لباس و کلاه غواصی به زیر آب می رویم، چشم ما مستقیماً با آب تماس دارد، اما با کلاه غواصی (یا داخل ناتیلوس)، چشم به وسیله ی قشری از هوا (و شیشه) از آب جدا شده است و این دو حالت به کلی با هم متفاوتند. نوری که از آب و شیشه به داخل راه می یابد قبل از اینکه به چشم برسد وارد هوا می شود. بنا به قوانین نور، پرتو های نورانی موجود در آب، وقتی به شیشه ای که سطوح طرفین آن موازی است می تابد، امتدادشان پس از خروج تغییر نمی کند و سپس وقتی از هوا وارد چشم می شوند می شکنند و چشم در این دو حالت همان وظایف همیشگی خود را انجام می دهد. بهترین دلیل صحت این گفته آن است که ما بی هیچ اشکالی می توانیم ماهی های یک آکواریوم را به خوبی ببینیم.
