李彪

摘 要：物理教材在涉及全反射知识时，提到“海市蜃楼”和“沙漠蜃景”。指出“海市蜃楼”是上蜃景，即看到的物体的像是正立放大的；“沙漠蜃景”是下蜃景，即看到的物体像是倒立放大的。一般均是从文字解析和一条弯曲的发生偏折的光线来说明，学生不能够透彻的理解和消化。本文通过选取特殊光线作光路图清楚、形象地诠释“上蜃景”和“下蜃景”的成因。

关键词：蜃景；全反射；折射率；临界角

1 光路图诠释“海市蜃楼”现象

1.1 海市蜃樓的成因

在平静无风的海面、湖面，有时眼前会突然耸立起亭台楼阁、城郭古堡，或者其他物体的幻影，虚无缥缈，变幻莫测，宛如仙境，这就是海市蜃楼，简称蜃景。

因为海水表面蒸发时要消耗热量同时海水温度的升高缓慢，而在冰雪覆盖的地区由于冰雪面能将大部分太阳光反射掉同时冰雪融化时也要消耗大量热量，致使下层的温度变得很低，因此在这些地方最容易出现强烈的逆温现象。如果近地面层是强逆温时，空气密度会随高度迅速减小，光线在这种气温随高度升高因而使空气密度随高度锐减的气层中传播，会向下屈折，远方地平线处的楼宇等的光线经折射进入观测者眼帘，便出现了上蜃景。

1.2 出现”海市蜃楼”大气层简化模型及特殊光线的选取

把海面上空复杂的大气层简化为折射率分别为n1=1.2，n2=1.1，高度均为1米的两层大气层。选取第一条特殊的光线AO1，入射角为75°，让其在界面O1处发生全反射，反射到界面O2处发生折射，折射光线射到界面C点。……