海市蜃楼现象

海市蜃楼现象

原理光的折射现象

解释：折射现象是指当光由一种介质（比如水）斜射入第二介质（比如空气）时，在界面上部份光发生偏离原来路线而与原来路线产生夹角的现象。

折射现象定理的发现

最早定量研究折射现象的是公元2世纪希腊人C.托勒密,他测定了光从空气向水中折射时入射角与折射角的对应关系,虽然实验结果并不精确,但他是第一个通过实验定量研究折射规律的人。1621年,荷兰数学家W.斯涅耳通过实验精确确定了入射角与折射角的余割之比为一常数的规律,即 cscθi/cscθt=常数故折射定律又称斯涅耳定律。1637年,法国人R.笛卡儿在《折光学》一书中首次公布了具有现代形式正弦之比的规律。与光的反射定律一样,最初由实验确定的折射定律可根据费马原理、惠更斯原理或光的电磁理论证明之。上述光的折射定律只适用于由各向同性介质构成的静止界面。由荷兰数学家斯涅尔发现，是在光的折射现象中，确定折射光线方向的定律。当光由第一媒质（折射率n1）射入第二媒质（折射率n2）时，在平滑界面上，部分光由第一媒质进入第二媒质后即发生折射。

定理内容

（1）折射光线位于入射光线和界面法线所决定的平面内；

（2）折射线和入射线分别在法线的两侧；

（3）入射角i的正弦和折射角i′的正弦的比值，对折射率一定的两种媒质来说是一个常数.

光由光速大的介质中进入光速小的介质中时，折射角小于入射角；从光速小的介质进入光速大的介质中时，折射角大于入射角。此定律是几何光学的基本实验定律。

意义

它适用于均匀的各向同性的媒质。用来控制光路和用来成象的各种光学仪器，其光路结构原理主要是根据光的折射和反射定律。此定律也可根据光的波动概念导出，所以它也可应用于无线电波和声波等的折射现象。折射定律（law of refraction）或斯涅尔定律（Snell's Law）光线通过两介质的界面折射时,确定入射光线与折射光线传播方向间关系的定律,几何光学基本定律之一

1．光的折射是离不开原形景物的。如果是光的折射形成了海市蜃楼景观，那么，在景观的前方，就应当有与海市蜃楼所呈现的景观基本一致的真实景观存在。如今所看到的海市蜃楼现象，多数都发生在海上。沿着高楼大厦车水马龙的海市蜃楼景观向前，往往在几十里上百里的范围内都是大海，没有地方可以找到与海市蜃楼所呈现的景观相一致的真实景观。（还没有见到有关于海市蜃楼景观原形所在位置的报道。）

2．景物的呈现，实际是太阳光照射在景物上，被景物表面漫反射而被观察到的结果。观察者的眼睛或观察仪器单位面积所

接收到的漫反射光线的强度，是随着景物实体与观察点之间的距离平方成反比的。景物在观察者眼中或观察仪器中所形成的视角大小，也是与景物实体与观察者之间的距离成反比的。如果是由于大气密度的不均而形成光的折射，使得很远（百里之外）的景物能够被投射到眼前，那么，这个大自然的“望远镜”不仅应当具有很好的放大成像能力，而且还应当具有相当大的光强倍增能力，否则，即使能够把很远的景物移到眼前，也已经变得形象很小或变得光线很弱而无法看见。这都是不会形成海市蜃楼的。(参看2008年9月6日博文“海市蜃楼的谜底并未真正揭开”）

海市蜃楼"是一种不常见的自然现象，大多出现在沿海一带或沙漠中。是由于光折射而形成的。有时人在沙漠中行走又累又渴，忽然看见在不远处有一片绿洲，非常高兴，可是走近一看，什么也没有。这就是“海市蜃楼”。

海市蜃楼是因远处景物反射出的光线进入空气时，由于空气上下层的温度不同，密度不同，折射率也不同，我们可以把海面的空气看作是由折射率不同的许多空气组成的，海面温度较低，空气密度较大，折射率也较大；上层气温较高，空气密度较小，折射率也较小。入射角i小于折射角r。当i大于临界角时便会出现全反射而折下来。

专家们对“海市蜃楼”的看法是这样的：在高度不同的各层空气

密度差别较大的时候，光线通过一层又一层的空气，由于折射，就会把某一个地方的景色显示在另一个地方的空中或地面，形成“海市蜃楼”。

海市蜃楼的形成

海市蜃楼经常发生在沿海，在沙漠偶尔也可见到。人们可以看到房屋，人，山，森林等景物，并且可以运动，栩栩如生。有人认为是人间仙境。现在，人们把海市蜃楼说成是大气折射的结果，把远处的景物折射到近处来了。海市蜃楼也经常发生在雨后，这时的空气湿度较大，也易形成透镜系统。当近地面的气温剧烈变化，会引起大气密度很大的差异，远方的景物，在光线传播时发生异常折射和全反射，从而造成蜃景。

我国山东蓬莱县，常可见到渤海的庙岛群岛幻景，素有“海市蜃楼”之称。

海市蜃楼是近地面层气温变化大，空气密度随高度强烈变化，光线在铅直方向密度不同的气层中，经过折射进入观测者眼帘造成的结果。常分为上现、下现和侧现海市蜃楼。

其实，宇航员在太空旅行过程中看到被放大的地球景物,这种现象有时也被称为海市蜃楼!