宋 月，陈欣雨，杨锐涵，吴宇豪，程 才，刘 科

(四川师范大学 物理与电子工程学院，四川 成都 610101)

海市蜃楼是一种由于光的折射和全反射形成的自然现象。由于大气密度在垂直方向上存在梯度，物体反射的光在空气中发生多次折射和全反射，人眼沿着光路的反向切向延长线便会看到远处实物形成的“蜃景”虚像.在实验室条件下，可以使用激光照射与大气具有相似折射率梯度(指数或线性关系[1])的溶液使光路轨迹弯曲，来模拟海市蜃楼现象并定量解释其形成原理。TLopez-Arias[2]给出了非线性折射率介质下的光路方程，C.Gaffney[3]等人给出了测定折射率随高度变化的实验方案，王忠纯[4]用线性折射率模型解释海市蜃楼，黄思瑜[5]等依据费马原理和拉氏方程推导了光路轨迹方程。陈培杰，李宗民提供了新的实验方案[6，7]；Young Andrew，Diego Gutierrez介绍了大气中的蜃景[8，9]，指出大气中蜃景给航海和沙漠行人造成的距离判断的困扰。早期研究者们的工作主要集中于光路轨迹的推导与成像的定性演示，理论推导的光路轨迹还未与实验进行有效的匹配，也缺乏成像的理论计算。本文则通过自制的实验仪器(激光入射装置、溶液采样装置、自动化输液装置)，探究了溶质分子在溶液中扩散形成的折射率梯度，推导出激光在溶液中的光路方程。理论和实验的光路轨迹基本一致，并基于光路轨迹用Matlab计算成像，给出了在本实验条件下成像的偏移量与光路轨迹的传输距离的比值为0.036 6。研究结果为估算海面上空的蜃景距实景的距离提供了有效参考，同时也为教学演示海市蜃楼现象提供了新的思路和方向。……