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我们先作一下定性解释。如图4-8所示，从鱼头P0发出的光线P0A1、P2A2分别在水和空气的界面A1、A2处发生折射，沿A1B1、A2B2方向进入眼睛，由于人眼在直觉上总是认为光是沿直线射来的，所以人觉得折射光线A1B1、A2B2是从它们延长线的交点P0′射来的，P0′就是眼睛看到的P0的像。同理眼睛看到的P点的像在P′处。鱼的视位置比鱼的实际位置升高了。 如果我们作一些定量分析，还可以发现不仅鱼的位置升高了，而且由于光折射的结果，产生了像散，像的清晰度也由于像散而受到破坏。 
如图4-9所示，我们选OX轴为空气和水的分界面，n为水的折射率，n0为空气的折射率。鱼身上的某点P为发光点，以OP为y轴，则P点的坐标为(0，y)。PA1、PA2为P发射的单心光束中两条靠得很近的光线，入射点A1、A2的坐标为(x1，0)、(x2，0)。入射角为i1和i2，折射角为i1′和i2′。折射线A1B1、A2B2向后延长分别交y轴于P1(0，y1)、P2(0，y2)，并且它们在图平面内相交于P′点。 由图中三角形POA1，POA2得： 
代入折射定律 
用同样的方法可以求出y2有类似的形式。 同样我们也可以计算出A1B1、A2B2两条折射线的交点P′的坐标(x′，y′)分别为 
因为n>n0，所以x′>0，即P′点在oy轴的右边。 现让我们回过头来分析(2)式。由(2)式可知，当P的位置一定时(y不变)，P1点的位置(O，y1)将随入射点A1的位置(x1，0)的不同而变，在式中，因为 
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