Wypiszmy dane podane w zadaniu:

Przyjmujemy, że współczynnik załamania światła dla powierza wynosi 1:

Wykonajmy rysunek pomocniczy:

Korzystając z funkcji trygonometrycznych możemy zapisać, że:

gdzie h jest głębokością na jakiej znajduje się ryba, h' jest głębokością na jakiej zobaczymy rybę. Patrzymy na rybę pionowo z góry. Kąty padania i załamania są bardzo małe, dlatego możemy przyjąć, że:

Korzystając z prawa załamania (prawo Snella) wiemy, że stosunek sinusa kąta padania do sinusa kąta załamania jest dla dwóch danych ośrodków wielkością stałą, równą stosunkowi szybkości światła w tych ośrodkach i zwaną względnym współczynnikiem załamania ośrodka drugiego względem pierwszego:

Wówczas dla naszego przypadku otrzymujemy, że głębokość na jakiej zobaczymy rybę będzie wynosiła:

Podstawiamy dane liczbowe do wzoru:

Całkowite wewnętrzne odbicie mamy dla przypadku granicznego. Prawo załamania dla przypadku granicznego przedstawiamy wzorem:

gdzie α_gr jest granicznym kątem padania, n₁ jest współczynnikiem załamania dla ośrodka, w którym światło pada, n₂ jest współczynnikiem załamania ośrodka, w którym światło się załamuje. Wykonajmy rysunek pomocniczy dla naszego przypadku:

Korzystając z twierdzenia Pitagorasa możemy zauważyć, że:

Korzystając z funkcji trygonometrycznych możemy zauważyć, że:

Wówczas otrzymujemy, że:

Odległość ryby od punktów leżących na tej samej głębokości będzie miała postać:

Podstawiamy dane liczbowe do wzoru: