光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生改变，从而使光线在不同介质的交界处发生偏折 。光的折射与光的反射一样都是发生在两种介质的交界处，只是反射光返回原介质中，而折射光线则进入到另一种介质中 。由于光在两种不同的物质里传播速度不同，故在两种介质的交界处传播方向发生变化 。
蜃景与地理位置、地球物理条件以及那些地方在特定时间的气象特点有密切联系 。气温的反常分布是大多数蜃景形成的气象条件 。
发生在沙漠里的“海市蜃楼”，就是太阳光遇到了不同密度的空气而出现的折射现象 。沙漠里，白天沙石受太阳炙烤，沙层表面的气温迅速升高 。由于空气传热性能差，在无风时，沙漠上空的垂直气温差异非常显著，下热上冷，上层空气密度高，下层空气密度低 。
当太阳光从密度高的空气层进入密度低的空气层时，光的角度发生了改变，经过光的折射，便将远处的绿洲呈现于人们眼前了 。在海面或江面上，有时也会出现这种“海市蜃楼”的现象 。
海市蜃楼的原理是什么问题一：海市蜃楼原理是什么当光线在同一密度的均匀介质内进行的时候，光的速度不变，它以直线的方向前进，可是当光线倾斜地由这一介质进入另一密度不同的介质时，光的速度就会发生改变，进行的方向也发生曲折，这种现象叫做折射 。当你用一根直杆倾斜地插入水中时，可以看到杆在水下部分与它露在水上的部分好象折断的一般，这就是光线折射所成的，有人曾利用装置，使光线从水里投射到水和空气的交界面上，就可以看到光线在这个交界面上分两部分：一部分反射到水里，一部分折射到空气中去 。如果转动水中的那面镜子，使投向交界面的光线更倾斜一些，那么光线在空气中的折射现象就会显得更厉害些 。当投向交界面的光线如左下图所示的情况时，光线就全部反射到水里，再没有折射到空气中去的光线了 。这样的现象叫做全反射 。
空气本身并不是一个均匀的介质，在一般情况下，它的密度是随高度的增大而递减的，高度越高，密度越小 。当光线穿过不同高度的空气层时，总会引起一些折射，但这种折射现象在我们日常生活中已经习惯了，所以不觉得有什么异样 。
可是当空气温度在垂直变化的反常，并会导致与通常不同的折射和全反射，这就会产生海市蜃楼的现象 。由于空气密度反常的具体情况不同，海市蜃楼出现的型式也不同 。
在夏季，白昼海水湿度比较低，特别是有冷水流经过的海面，水温更低，下层空气受水温更低，下层空气受水温影响，较上层空气为冷，出现下冷上暧的反常现象（正常情况是下暧上凉，平均每隔100米高度，气温降低0.5~0.6 左右） 。下层空气本来就因气压较高，密度较大，现在再加上气温又较上层为低，密度就显得特别大，因此空气层下密上稀的差别异常显著 。
假使在我们的东方地平线下有一艘轮船，一般情况下是看不到它的 。如果由于这时空气下密上稀的差异太大了，来自船舶的光线先由密度的气层逐渐折射进入稀的气层，并在上层发生全反射，又折回到下层密的气层中来；经过这样弯曲的线路，最后投入我们的眼中，我们就能看到它的像 。由于人的视觉总是感到物像是来自直线方向的，因此我们所看到的轮船映像比实物是抬高了许多，所以叫做上现蜃景 。
我国渤海中有个庙岛群岛，在夏季，白昼海水温度较低，空气密度会出现显著地下密上稀的差异，在渤海南岸的蓬莱县（古时又叫登州），常可看到庙岛群岛的幻影 。宋朝时候的沈括，在他的名蓍《梦溪笔谈》里就有这样的记载：
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