Vì sao khi thả cá vào trong bình hình cầu ta thấy cá bị biến hình?

Bạn có thích những chú cá vàng nhỏ không? Người nuôi cá vàng thường thích thả chúng vào những chiếc bình nhỏ hình cầu. Bạn đã bao giờ nhìn những chú cá vàng ấy từ một phía nghiêng chưa? Khi nhìn như vậy, bạn sẽ thấy cá trong bể hình cầu lúc thì như to hơn, lúc lại ngắn hơn, lúc lại dài ra, hình dáng thay đổi không giống nguyên mẫu. Bạn có biết điều gì đã xảy ra không?

Bể cá có mặt hình cầu, khi chứa đầy nước, nó giống như một thấu kính mặt cầu lồi. Hơn nữa, chiết suất của nước và chiết suất của không khí không giống nhau, nên ở mặt ngoài và mặt trong của bể cá sẽ xảy ra hiện tượng khúc xạ trên mặt cầu. Ảnh tạo ra trên mặt cầu có liên quan đến vị trí của từng điểm, trong đó tỷ lệ phóng đại theo trục đứng và trục ngang không giống nhau. Chỉ khi vật ở trung tâm của mặt cầu, tỷ lệ phóng đại theo trục đứng và trục ngang mới bằng nhau.

Theo nguyên lý tạo ảnh do khúc xạ trên mặt cầu, khi cá vàng ở một vị trí nhất định, tỷ lệ phóng đại theo trục đứng và trục ngang không giống nhau, nên hình dạng của cá mới thay đổi như vậy. Khi cá bơi đến vị trí mà tỷ lệ phóng đại theo trục đứng lớn hơn trục ngang, cá trông ngắn và to hơn. Khi cá bơi đến vị trí mà tỷ lệ phóng đại theo trục ngang lớn hơn trục đứng, cá lại trông nhỏ và dài hơn. Chỉ khi cá bơi đúng giữa trung tâm bể cầu, tỷ lệ phóng đại giữa hai trục mới bằng nhau, lúc đó chúng ta mới nhìn thấy hình ảnh cá vàng không bị phóng đại hoặc biến dạng.