Med potapljanjem žarnic v vodo smo opazili, da se bučka žarnice navidezno poveča, žička pa navidezno pomanjša. Do prvega pojava (povečanje bučke) pride zaradi loma svetlobe pri prehodu voda- zrak, saj lahko steklo zaradi njegove debelosti oz. tankosti zanemarimo. Opazujmo žarke, ki potujejo od bučke proti očesu. Žarki se pri prehodu v snov z manjšim lomnim kvocientom (v našem primeru iz vode v zrak) lomijo stran od vpadne pravokotnice. Povečanje slike je posledica, da se podaljški (če podaljšamo žarke v zraku nazaj v vodo) teh, razpršenih žarkov sekajo bliže kot je dejansko predmet. Zato naše oči dojemajo, da je predmet bliže in s tem posledično navidezno večji (spomnite se, kako velika izgleda riba v vodi).

Pri drugem delu (pomanjšana žička) na prvi pogled izgleda, kot da imamo opravka s konveksno lečo (bučka žarnice), če pa smo pozorni, opazimo, da gre v resnici za konkavno. Upoštevati je namreč treba pogoj, da žarki potujejo od žičke do našega očesa. V tem primeru imamo dva prehoda med snovmi, in sicer iz žarnice v vodo (zrak-voda) in pa iz vode  nazaj v zrak. Če si tole malo pobližje ogledamo, lahko opazimo, da voda predstavlja plankonkavno lečo. Za vse konkavne (bikonkavno, plankonkavno, konvekskonkavno,...) oz. razpršilne leče je značilno, da v presečišču podaljškov razpršenih lomljenih žarkov ustvarijo sliko, ki je vedno navidezna, pokončna in pomanjšana, zato tudi naša žička zgleda pomanjšana.

Animacija prozorne žarnice izven vode (namig: z miško povleci čez napis povečaj)

Animacija prozorne žarnice pod vodo (isti namig kot pri prejšnji animaciji)

Da voda in bučka žarnice predstavljata razpršilno lečo za žarke, ki potujejo skozi bučko, se lepo vidi na poskusu z laserjem. Ko smo z laserskim žarkom (usmerjen ozek snop žarkov) posvetili skozi potopljeno žarnico, se je laserski žarek razpršil. V tem primeru je šlo za sistem dveh razpršilnih leče (prehod med vodo in zrakom v bučki predstavlja prvo lečo, prehod iz bučke nazaj v vodo pa drugo lečo). Obe leči žarke razpršita; prva je sicer konveksna, a zaradi prehoda iz vode v zrak (iz gostejše v redkejšo snov) deluje kot razpršilna, druga pa je konkavna, a prehod je iz plina v vodo. Kombinacija obeh sprememb povzroči, da sta obe "leči" razpršilni. Isti poskus smo pokušali izvedli tudi tako, da žarnica ni bila potopljena v vodo, vendar pa ni bilo opaziti nobene spremembe snopa žarkov.

Da bi lahko izračunali kote popolnega odboja smo sestavili napravo, ki je prikazana v galeriji. Izdelali smo nosilno stojalo za laser, ga pritrdili ter nato premikali levo in desno po bučki. Za lažjo predstavo je podana naslednja animacija:

Način iskanja razdalje x, s pomočjo katere smo lahko izračunali mejne kote.

Steklo smo zaradi njegove debelosti oz. tankosti ponovno zanemarili in tako nam je ostal le prehod iz vode v zrak. Kot je bilo že napisano, se pri prehodu v snov z manjšim lomnim kvocientom curek lomi stran od vpadne pravokotnice. Ker lomni kot ne more biti večji kot 90°, pride do popolnega odboja, pri katerem se curek v celoti odbije po odbojnem zakonu. Taka poenostavljana teorija seveda v našem primeru velja, če laser obravnavamo kot en sam žarek, saj lahko potem  zanemarimo ukrivljenost površine krogle, ker žarek pade na en majhen delček ploskve dS, kateri je zaradi svoje majhnosti raven.

Tako smo prišli do mejnega kota. Če smo kot le za malenkost zmanjšali, smo že imeli prehod skozi snov, pri povečanju pa je prišlo do popolnega odboja. Če se prvo omejimo na kote, ki so manjši od mejnega kota, vidimo, da imamo na prehodu iz vode v zrak opravka s konkavno, vendar razpršilno lečo (voda, ki obliva žarnico), res pa je, da tudi steklen prehod med njima prispeva k lomu žarka, vendar pa so odkloni, ki jih povzroči steklo, zaradi njegove majhne debeline, zanemarljivi. V primeru, ko so koti večji od mejnega kota, pa se naš prehod med snovmi obnaša kot zrcalo, saj žarek odbije (za kote večje od mejnega kota vedno dobimo popolni odboj). Če zdaj oba primera gledamo iz naše perspektive, kjer laser ni predstavljal resnično samo enega žarka, ampak usmerjen snop žarkov, lahko povemo, da iz naših ugotovitev kombinacija obeh "leč" deluje razpršilno. Ko pa so koti večji od mejnega kota (prehod se obnaša kot zrcalo), se lepo vidi, kako se žarki po odboju razpršijo, saj je imamo izbočeno oz. konveksno zrcalo, ki deluje razpršilno (zato mu rečemo tudi razpršilno zrcalo).

Izračun kotov pri popolnem odboju na bučki žarnice:

Slika 2: Prikaz izpeljave enačbe

Tabela 1: Izmerjeni koti popolnega odboja

Pri čemer je alfa izračunan kot za prehod zrak-voda, n_z lomni količnik zraka, n_v lomni količnik vode in n_m lomni količnik mleka.