海市蜃楼何以一正一倒

“海市蜃楼”何以一正一倒？

张毕生

如皋市丁堰中学 江苏 如皋

“海市蜃楼”是一种在沙漠和海洋中常见的自然景观，新教材阅读材料中有详细介绍，学生在学习过程中提出这样的问题：沙漠中的海市蜃楼和海洋中的海市蜃楼均是由于光的全反射引起的，为什么其所成像会一正一倒呢？这一问题引起了不少同学的费解，如何解释这一问题？笔者在教学过程中曾走过一些弯路，就此谈一些看法，以见教于大方。

教材中对沙漠中的海市蜃楼作出这样的解释：由于沙粒的比热小，被阳光照射后

靠近沙漠的温度高，而越往上层则温度越低，从而造成下层空气密度小，而越往上层

密度越大，这样远处的物体反射出的光线从高处向下传播时就会出现全反射现象，从

而观察者观察到倒立的虚像。其插图如图1所示。而对海面上的海市蜃楼作出这样的

解释：海水的比热大，因而离海面越近，温度越低，这样物体反射的光线向远处传播

时会发生全反射现象，从而会看到物体所成的正立的虚像。其插图如图2

所示。

为什么都是全反射，而现象却相反呢？一开始我对学生作出这样的解释：沙漠上的像是倒立的，这一点学生容易理解，有点类似于水中的倒影，反射后所成像和物对

称，故为倒立的虚像。而在海面上的像，是由于光的折射所致，光经折射后成虚像，如

在水中看岸上成像，所成为正立虚像。作出这样的类比之后学生似乎理解，而我却一直

百思不解，海面上的海市蜃楼到底是全反射还是折射所致？都是全反射却为何一正一

倒？对此，我并没有进一步深入研究，直到一天一位学生拿出一本以前的旧教材（甲种

本），再次提出这一问题。学生的专研精神让我感动了，我觉得应该下决心解开这一迷团。

图21 既然都是全反射成像，我便从反射成像这一角度去进一步研究。翻开

《光学教程》我查找有关球面镜成像规律，忽有所悟。沙漠中的海市蜃楼

其光线是由高向低传播，由图示可以看出，其成像规律类似于凹面镜成像

（如图3所示）。而沙漠中的海市蜃楼其光线传播规律则类似于凸面镜成

像（如图4所示）。然而此教材中所述为近轴光线规律，而海市蜃楼的成像规律并非近轴光线成像规律，况且高中教材对球面镜成像规律并不要求，如何让学生信服呢？只能通过实验来说明，于是我到实验室找来了器

材，通过实验向学生再现了“海市蜃楼”,学生心悦诚服，至此我心中的石头总算落地。

虽然“海市蜃楼”仅为阅读材料，但对于提高学生的知识面和学习兴趣有不可估量的作用，作为教师我们不仅要专研考纲，更要研究教材，发现问题解决问题，做一名研究型教师。

参考文献：

姚启钧.光学教程.第二版.四川：高等教育出版社,1989.10.