光的折射 折射出自然现象海市蜃楼之迷

沃德科学仪器　03-26 15:50

小学语文课本教材中就有关于海市蜃楼的文章出现。在科学不发达的年代，许多统治者迷信的认为这是神的力量和化身。其实，这些自然界的蜃景是一种比较奇特的光学现象。那么，这些现象究竟是怎样形成的呢?

在平静的海面上，由于水的热容量比较大，在靠近海平面的上方，空气的温度比上空空气温度低。根据大气层分布特点，空气的密度随温度的升高反而减小。空气对光的折射率也是随温度的升高而减小。

可见，在海平面上方空气可以看成多个水平空气层且折射率由下至上是逐渐减小的。远处的景物发出的光由底层空气射向上空的过程中。不断地被折射。根据折射定律可知光线射向折射率较小的上一层的入射角度越来越大，光在多个水平空气层中的折射现象。

我们把沙漠上方的空气看作是由折射率不同的空气组成的，沙漠表面温度较高，靠近沙漠表面的空气密度较小，折射率也较小，上层温度较低，空气秘密度较大，折射率也较大，入射角小于折射角，当入射角大于临界角时便会出现全反射而向上折上去，地面景物的影像就会在地面以下形成，很像是有一个水面，然后看似就像是平面镜成像，成在下方的倒立的海市蜃楼。

也就是说，当光线的入射角度大于该介质的临界角度时就会发生全反射现象，远处景物发出的光线就由高空通过多层空气层的折射返回到底层。这些光线可以进入处于海岸附近的观察者的眼中，这样观察者就能看到远处景物形成的虚像，也就是海平面上或者陆地 沙漠上形成的蜃景。