Номер 720, страница 131 - гдз по физике 8 класс сборник задач Исаченкова, Слесарь

Решение

Человеческий глаз представляет собой сложную оптическую систему, эволюционно приспособленную для фокусировки света в воздушной среде. Основное преломление световых лучей, составляющее примерно две трети от общей оптической силы глаза, происходит на внешней поверхности роговицы, то есть на границе воздух-роговица. Это сильное преломление обусловлено значительной разницей в показателях преломления воздуха ($n_{воздуха} \approx 1,00$) и вещества роговицы ($n_{роговицы} \approx 1,376$). Хрусталик же выполняет функцию "тонкой настройки" фокуса, изменяя свою кривизну для четкого видения предметов на разном расстоянии.

Когда глаз оказывается под водой, внешняя среда, с которой контактирует роговица, меняется. Показатель преломления воды ($n_{воды} \approx 1,33$) очень близок к показателю преломления роговицы. Оптическая сила $\text{D}$ сферической преломляющей поверхности зависит от разности показателей преломления двух сред $(n_2 - n_1)$ и радиуса кривизны поверхности $\text{R}$ по формуле:

$D = \frac{n_2 - n_1}{R}$

На воздухе разница $(n_{роговицы} - n_{воздуха})$ велика, что обеспечивает большую оптическую силу роговицы. В воде же разница $(n_{роговицы} - n_{воды})$ становится очень маленькой ($1,376 - 1,33 \approx 0,046$). Вследствие этого преломляющая способность роговицы резко падает, и она практически перестает выполнять свою функцию основной линзы.

В результате лучи света от далеких предметов перестают фокусироваться на сетчатке. Фокусное расстояние всей оптической системы глаза значительно увеличивается, и фокус смещается далеко за сетчатку. Возникает эффект, аналогичный очень сильной дальнозоркости. Аккомодационных способностей хрусталика оказывается недостаточно, чтобы скомпенсировать такую значительную потерю оптической силы. Поэтому изображение на сетчатке формируется нечетким и размытым.

Ответ: Причиной размытого зрения под водой является то, что показатель преломления воды очень близок к показателю преломления роговицы глаза. Из-за этого роговица, которая в воздушной среде является главной преломляющей линзой, под водой почти полностью теряет свою фокусирующую способность. В результате оптическая система глаза не может сфокусировать изображение на сетчатке, и оно получается размытым.