Глаза открыты под водой

Вы не можете ясно видеть под водой по нескольким причинам. Одним из них является толщина вашего хрусталика, но основным является показатель преломления вашей роговицы.

Для справки, вот изображение человеческого глаза из Википедии.

Согласно Википедии , две трети преломляющей силы вашего глаза приходится на роговицу, а показатель преломления роговицы составляет около 1,376. Показатель преломления воды ( по данным Google ) равен 1,33. В воде ваша роговица преломляет свет так же сильно, как линза в воздухе, показатель преломления которой равен

Это означает, что вы теряете около 90% преломляющей силы роговицы или 60% всей преломляющей способности, когда входите в воду.

Возникает вопрос, может ли ваш объектив это компенсировать.

Я не нашел прямой цитаты о том, насколько вы можете изменить фокусное расстояние вашей линзы, но мы можем оценить, что ваша роговица практически ничего не делает, и спросить, должна ли ваша линза сама выполнять всю фокусировку.

Для сферической линзы с показателем преломления$n$сидит в среде с показателем преломления$n_0$, эффективное фокусное расстояние равно

Показатель преломления вашего стекловидного тела составляет около 1,33 (как у воды), а показатель преломления вашего хрусталика, согласно Википедии , колеблется между 1,386 и 1,406. Возьмем за среднее значение 1,40. Затем, подставив числа, эффективное фокусное расстояние сферической линзы глаза будет в пять раз больше ее диаметра.

Изображение человеческого глаза из Википедии делает этот взгляд разумным — сферическая линза может выполнять всю необходимую для человеческого глаза фокусировку даже без роговицы.

Проблема в том, что хрусталик вашего глаза не имеет сферической формы. Из той же статьи в Википедии

У многих водных позвоночных хрусталик значительно толще, почти сферический, что увеличивает преломление света. Эта разница компенсирует меньший угол преломления между роговицей глаза и водянистой средой, так как они имеют близкие показатели преломления. [2] Однако даже среди наземных животных хрусталик приматов, таких как люди, необычно плоский.[3]

Итак, причина, по которой вы не можете хорошо видеть под водой, заключается в том, что ваш глазной хрусталик слишком плоский.

Если вы носите очки, свет преломляется намного больше, когда попадает на роговицу — столько же, сколько обычно. Если вы хотите носить какие-то корректирующие линзы прямо на глазу, например, контактные линзы, они должны иметь как можно более низкий показатель преломления.

Погуглив по запросу «подводные контактные линзы», я нашел статью о контактных линзах, изготовленных из воздушной прослойки , позволяющих дайверам четко видеть под водой.

Я прав ?

Да.

Если да, то какие линзы нужно носить, чтобы хорошо видеть под водой?

Вам не нужны дополнительные линзы, у вас есть одна в ваших глазах, просто используйте очки, которые создают слой воздуха между водой и вашими глазами.

Если вы решите поставить перед глазами собирающую линзу, это не сработает, потому что ваш глаз все равно не сможет сфокусироваться на разной глубине. Таким образом, вы сможете фокусировать только лучи, идущие с фиксированного расстояния, что не очень полезно.

Закон Снелла работает с изменением показателя преломления в двух средах. Разница больше для воздуха на роговице, чем для воды на роговице.

Причина, по которой очки работают, заключается в том, что линзы плоские. Таким образом, граница между воздухом и водой не имеет никаких свойств фокусного расстояния.

То же самое можно сказать и по-другому: в аквариуме с плоскими стенками можно прекрасно видеть рыб. Единственный эффект заключается в том, что рыбы кажутся немного ближе, чем они есть на самом деле. Очки делают то же самое по той же причине.

Ваше понимание механизма деградации верно. Однако вы можете в некоторой степени компенсировать это, научив зрачки сокращаться под водой, тем самым уменьшая преломление света, попадающего на сетчатку.

Это известное исследование Анны Геслен описывает это подробно, а также показывает, что замечательная острота подводного зрения у детей из племени «морских цыган» может сравниться с когортой европейских детей после дюжины тренировок.