Szklany fotelik, w środku którego znajdują się dwie nie mieszające się ciecze o różnych gęstościach: górna bezbarwna, dolna zabarwiona na niebiesko. Po powierzchni niebieskiej cieczy pływają dwa małe pingwinki, ich masa jest tak dobrana, że nie topią się w niebieskiej cieczy.

"Pływające pingwinki" są przykładem dioptrii czyli pół - soczewki - przedmiot (pingwin) jest umieszczony w ośrodku optycznie gęstszym a jego obraz (niekoniecznie rzeczywisty) powstaje w powietrzu (obecność szkła rozgraniczającego ciecz i powietrze można w pierwszym przybliżeniu zaniedbać).

Kształt i wielkość obrazu pingwinów zależy od tego, z której strony fotelika na nie patrzymy; tylko w kierunku pionowym pingwinki nie są zdeformowane.
Dioptria - czyli pół-soczewka, jest to układ optyczny składający się z dwóch ośrodków optycznych, o współczynnikach załamania n1 i n2; płaszczyzna oddzielająca te ośrodki jest płaszczyzną wklęsłą, płaską lub wypukłą. Jeśli ta płaszczyzna jest powierzchnią kulistą, mówimy o dioptrii sferycznej.

Równanie dioptrii jest następujące:

n1/p + n2/q = (n2-n1)/R,

gdzie R jest promieniem powierzchni rozdzielającej ośrodki, p i q są odległościami przedmiotu i obrazu od tej powierzchni. W równaniu tym przyjmuje się, że promienie biegną z lewa na prawo, a przedmiot jest umieszczony na lewo od granicy ośrodków, przyjmuje się wówczas p>0. Jeśli obraz powstaje na prawo od granicy, to q>0. Dla R przyjmuje się znak dodatni, jeśli środek krzywizny znajduje się na prawo do granicy ośrodków (dioptria wypukła).
Powiększenie wyraża się wzorem:
M= (n1q)/(n2p)

W naszym przypadku, patrząc od "środka fotelika", bieg promieni jest dodatni, pingwin ma położenie p>0, dla współczynników załamania mamy n1>n2 , czyli (n2-n1)<0 a dioptria jest wypukła R>0. Z równania dioptrii wynika więc, że obraz musi powstawać w odległości ujemnej q<0.
Suma (n1/p)+(n2/q) jest ujemna, tzn. n1/p<|n2/q| a więc n1q<n2p. Powiększenie jest mniejsze niż jeden, czyli to pomniejszenie!

Uff! Dużo łatwiej to zobaczyć niż wyliczyć!

To wszystko znajdziesz nieco dokładniej wyjaśnione w "Soczewkach grubasach" i "Oku płetwonurka".


Patrz także: inne zabawki, pojęcia i zjawiska związane:
Załamanie światła: Bańki mydlane Magiczne oko
Zwierciadła i soczewki: Kalejdoskop Magiczne oko Miraż (fatamorgana)