幻影原理(幻影折射原理)

人们常常把那些虚幻的东西叫做海市蜃楼，或者把一些不切实际的东西叫做空中的城堡。本来空中的海市蜃楼和城堡都是自然现象，都是虚幻的，都是客观事物的实际反映。

在风平浪静的大海、大河、湖泊、雪原、沙漠或戈壁，偶尔会出现空或“地下”的高塔、城墙、树木的海市蜃楼，称为海市蜃楼。中国山东蓬莱海面经常出现这种幻觉。古人将其归因于蛟龙幻化，呼出而成塔壁，故名。

海市蜃楼不仅可以在大海和沙漠中看到，在柏油路上也偶尔可以看到。海市蜃楼是光线在不同密度的垂直气体层中折射的结果。海市蜃楼有很多种，根据其相对于原作的位置可分为上海市蜃楼、下海市蜃楼和侧海市蜃楼。根据它与原作的对称关系，可分为正颌、侧颌、正颌、逆颌三种。根据颜色，它可以分为彩色海市蜃楼和非彩色海市蜃楼，等等。

海市蜃楼有两个特点:一是在同一个地方反复出现，比如在美国阿拉斯加空经常出现；二是同时出现。比如中国蓬莱的海市蜃楼大多出现在每年的五六月份，俄罗斯奇姆伦斯克附近的海市蜃楼经常出现在春季，而美国阿拉斯加的海市蜃楼一般出现在6月20日后的20天内。

我国宋代著名科学家沈括在《论孟茜》一书中，对山东蓬莱的海市蜃楼作了生动的描述，说在海云中，可以清晰地看到宫殿、城墙、车马等人物。

1934年8月2日，江苏南通附近长江上出现海市蜃楼空。在那凉爽的一天，当空，天气异常闷热，河边的居民都去河边避暑了。突然，到了下午，阴云密布，只见长江中奇景，二十余里，塔、塔、墙、树、屋，清晰可辨。半小时后，只见仙境东移。当这个海市蜃楼消失后，河上出现了三座巍峨的山峰。中间的一个形状像一个巨大的香炉。

1957年，广东附近海面出现6小时海市蜃楼。20世纪30年代，有一个引起世界轰动的“荷兰飞船”的有趣故事。当时，一艘船在大西洋上撞上了一艘旧帆船，它正向我们驶来。眼看它越来越近，船长立即命令水手们改变航向。当帆船从船边经过时，船上数百名乘客才意识到这是一艘荷兰古帆船，船上站着的人都穿着古代服饰。原来这也是海市蜃楼跟人开的玩笑。

那么，为什么会有海市蜃楼呢？要回答这个问题，首先要说光的折射。当光在密度相同的均匀介质中传播时，光速是恒定的，它沿直线传播。但是，当光斜入另一种密度不同的介质时，光速会发生变化，传播方向也会是曲折的。这种现象叫做折射。

当你把一根直杆斜插入水中时，可以看到杆的水下部分和露出的部分似乎都断了，这是光的折射造成的。曾经有人用一个装置把光从水中投射到水和空气体的界面上，你可以看到光在这个界面上分成两部分:一部分反射到水中，另一部分折射到空气体中。如果旋转水中的镜子，使打在界面上的光更加倾斜，那么光在空气体中的折射就会更加剧烈。当所有光线都反射到水中时，没有光线折射到空气体中。这种现象被称为全反射。

海市蜃楼经常出现在海洋、五大湖、大河和沙漠上。它是一种光学现象，是光在不同密度的空气中折射和全反射的结果。夏季，在平静的水面上，上层空气体被太阳加热，密度较低。靠近水面的空气体受水流影响，温度低，密度大。当空气体上下两层温差较大，密度有疏有密时，地平线以下的周围岛屿、城镇、船只等景物反射的光，通过上下折射和全反射，可以出现直立的影像。在陆地上，尤其是沙漠中，由于白天烈日的照射，地面受热强烈，靠近地面的空气体升温快，密度低；相反，上层的空气体升温慢，密度大。当上下空气体密度相差较大时，就会出现倒影。当两层密度不同的空气体平行时，也可以出现海市蜃楼。当许多密度不同的气体层稳定而缓慢地移动时，就会出现各种各样的海市蜃楼。

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