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海市蜃楼是由于光的折射和全反射而形成的自然现象，是地球上物体反射的光经大气折射而形成的虚像，本质是一种光学现象。
沙漠中的海市蜃楼
夏天沙漠中很易发生海市蜃楼，这是因为白天烈日当头，沙土被晒得灼热，而沙土的比热容小，温度上升极快，沙土附近的下层空气温度上升得很高，而上层空气的温度仍然很低，这样就形成了气温的反常分布，由于热胀冷缩，接近沙土的下层热空气密度小而上层冷空气的密度大。这样空气的折射率是下层小而上层大，当远处较高物体反射出来的光，从上层较密空气进入下层较疏空气时被不断折射，其入射角逐渐增大，增大到等于临界角时发生全反射，这时，人要是逆着反射光线看去，就会看到下蜃。
光的折射现象
1.把筷子插入装有水的杯子中，从视觉上可以抄看到筷子是被折断的，不是在一条直线上。
2.在水里用浆划船，船桨放进水里，看上去就好像船桨是百断的一样。
3.用棍子在河里抓鱼，棍子插进去水里的时候，棍子就被“折断“了。
4.用杯度子装一杯水，把光束型手电筒打开，让光从水杯的水面上照射进杯子里，从杯子的斜面穿出来，这个时候从侧面看，这束光不是在一条直线上。
5.用一束光从三菱镜的一侧知穿过去，看到的光是散的，不是我们照射出去的那束光原来的样子，说明光在这个照射过程中发生了折射。