Если с разной стороны линзы находятся среды с различными средами преломления, то формула линзы

оказывается неприменимой, более того, фокусы будут находиться на разных расстояниях от линзы. Модифицируем (1) применительно к данной задаче. Для этого предположим, что между линзой и водой находится тонкий воздушный промежуток, на границе которого лучи испытывают дополнительные преломления.

В отсутствие преломляющей границы, изображение находилось бы в точке , на расстоянии , для которого (1) справедлива. Дополнительное преломление смещает изображение в точку (расстояние ). Из треугольников и , используя закон преломления, нетрудно получить (в параксиальном приближении)

Тогда (1) можно записать в виде

Аналогично, для предмета, находящегося в воде на расстоянии , справедливо выражение

(Заметим: в (2), (3) фокусное расстояние для линзы, находящейся в воздухе).

Из (2) и (3) можно найти