夏天，在平靜無風的海面航行或在海邊瞭望，往往會看到空中映現(xiàn)出遠方船舶、島嶼或城郭樓臺的影像；在沙漠旅行的人有時也會突然發(fā)現(xiàn)，在遙遠的沙漠里有一片湖水，湖畔樹影搖曳，令人向往.古人誤認為是蜃（一種海底動物）吐氣而成，所以叫海市蜃樓.

實際上，海市蜃樓是光在不均勻的大氣中折射和全反射（可以理解為光從水或玻璃等透明介質(zhì)射向空氣中，當入射角增大到一定程度時，光只發(fā)生反射，而不發(fā)生折射的現(xiàn)象）所造成的光現(xiàn)象.在均勻的介質(zhì)中，光是沿直線傳播的，但在非均勻的介質(zhì)中，光會偏離直線傳播.如果介質(zhì)是分層均勻的，光將沿一折線傳播，如圖1所示.海市蜃樓通常分“上現(xiàn)蜃樓”和“下現(xiàn)蜃樓”兩種.

夏天，由于海水溫度低于空氣溫度，因此近海面的空氣溫度較低、密度較大，其折射率也較大；而離海面較高的地方，空氣溫度較高、密度較小，其折射率也較小.這樣就造成了從海面到高空，空氣的折射率從大到小地連續(xù)變化.因此由遠處景物發(fā)出的光線，在空氣中沿一條向下彎曲的路徑傳播.當人們逆著光線去觀察時，就會在前方上空看到景物的虛像，如圖2所示.由于海面上形成的海市蜃樓出現(xiàn)在原景物的前上方，因此稱為“上現(xiàn)蜃樓”.

在沙漠里，由子沙漠吸熱較快，上午太陽光照射的時間不長，但沙漠已經(jīng)很快升溫，貼近地面的低層，空氣變熱，密度較小，其折射率也較?。欢蠈涌諝膺€未變熱，溫度低，密度大，其折射率也大.這種下疏上密的空氣層，使得遠處景物所發(fā)出的光線沿一向下彎曲的路徑傳播，當人們逆著光線去觀察時，就會在前下方看到景物倒立的虛像，如圖3所示.這時，藍色天空的倒影顯在地上好像一灣湖水，再加上一些樹木的倒影，就像一片綠洲.在沙漠里行走的人，往往會被這種景象所迷惑，以為前方有水源而向前奔去，但總是可望而不可即.由于沙漠中的海市蜃樓出現(xiàn)在原景物的前下方，因此稱為“下現(xiàn)蜃樓”.拍攝影片《登上希夏邦馬峰》的一位攝影師，行走在一片廣闊的干枯草原上時，看見一個下現(xiàn)蜃景，他朝蜃景的方向跑去，想汲水煮飯.等他跑到那里一看，什么水源也沒有，才發(fā)現(xiàn)是上了當.

值得一提的是，無論是哪一種海市蜃樓，只能在無風或風力極微弱的天氣條件下才有可能出現(xiàn).當大風一起，引起上下層空氣的攪動混合，上下層空氣密度的差異減小，光線沒有什么異常的折射和全反射時，那么所有的幻景將立刻消逝.