海市蜃楼原理是光的全反射吗

海市蜃楼之谜

通常情况下，当光从一种物质射向另一种物质的时候，在它们的界面上会分成两部分，一部分不能穿过界面而被反射回去，这就是反射光束;另一部分则透过去，这是折射光束。

但是，在一定条件下，透明的界面会变的像镜子一样能把入射光100%地反射回来，这是光的全反射现象。

光的全反射现象不只发生在水和空气的交界面上，一般来说，当光从光密媒质(如水、玻璃等)射向光疏媒质(如空气)的时候，只要光束以非常倾斜的角度射在它们的交界面上，就会发生全反射。

实验证明，光从水射向空气的时候，如果入射角大于48.5°时，就会发生全反射;光从玻璃射向空气的时候，入射角只要大于42°时，也会发生全反射。光从冷空气层射向热空气层时，也会发生全反射。

让我们看一个玻璃全反射的小实验:

把一枚硬币压在盛满水的玻璃杯(上大下小)下面，这时候，你从杯子侧面看去，硬币不见了;但从杯口向下望去，硬币还安静地呆在那里。这是怎么回事呢?

原来，光从空气经玻璃杯底进入水里的时候发生了折射，光从光疏媒质进入光密媒质，所以折射光线全部向法线方向靠拢。这使得大部分光线以很大的入射角射向杯子的侧壁，因而发生了全反射。反射的光线又折回水中，从杯口射出，因此从杯子的侧面看不到硬币，而由杯口向下望去，硬币还好好地放在那里。

我们还可以利用光在玻璃的内表面上会发生全反射的原理，制作全反射棱镜。当光线垂直射入棱镜的一个侧面，然后以45°的入射角投射在棱镜的内表面上，由于玻璃的临界角是42°，所以光线发生全反射，反射光从另一个侧面射出来。

全反射棱镜能让光线转90°角、180°角，是一面没有镀银面的镜子，所以不怕潮湿。另外。它在反射光的时候光的损失也很少，更没有平面镜多次反射形成很多个像的毛病。因为有这些优点，在科学研究中常用它代替平面镜来改变光的方向。

例如，好的潜望镜中利用直角三棱镜来代替平面镜。这种三棱镜是用光学玻璃制的，透明度非常好，横截面呈直角三角形。光从直角边垂直射入，射到斜边时，入射角是45°，超过了玻璃的临界角，因此发生全反射。光学玻璃的性能非常稳定，在空气中不会发生锈蚀现象，并且吸光非常少。

利用全反射现象还可以使光在弯曲的传光“导线”中传播。

现在，医学上使用的用于检查胃、食道、十二指肠、心脏的内窥镜，都是利用光纤制成的。此外，光纤还可以用来传递消息，比金属制成的电话线更优越。一对金属电话线至多只能同时传递1000多路电话，一对细如蛛丝的玻璃纤维可以同时通10亿路电话。

光在空气中的全反射，还会造成海市蜃楼的胜景，陶醉众多的目睹者。

1988年6月20日，《北京日报》就报道了这样的胜景:

这次海市蜃楼发生在被称为人间仙境的蓬莱阁对面海域。从17日下午14时20分延续到19时左右。从蓬莱阁向北望去，在长达100多里的辽阔海面上出现了种种奇观，忽而是多孔桥般的奇景，忽而显现出从未见过的岛屿。其间有清晰的高楼大厦，周围有冒烟的烟囱。在波涛万顷的海面上展现出一幅多姿多彩的画卷。无数游人涌向海边竞相观看。

我国古代早就注意到海市蜃楼了。宋代诗人苏轼在《登州海市》中云:“东方云海空复空，群仙出没空明中，荡摇浮世生万象，岂有贝阙藏珠宫。”苏东坡认为海市蜃楼是幻景。

蜃为何物，蛟龙或大蛤蜊。古人曾误认为海市蜃楼是蜃吐气而成的。

实际上，海市蜃楼是大气中的光现象，与蜃没有任何关系。通常，地面附近的空气是较均匀的，光在其中沿直线传播。但地面上空气的密度随温度的升高而减小，对光的折射率也随之藏小，因而会发生折射，甚至全反射现象。

夏天，海面附近空气的温度比空中的低，空气的折射率下层比上层的大。从远处的山峰、船舶、楼阁等反射出的光线射向空中时，不断地发生折射，进入温度较高的上层气层的入射角不断增大。当光线的入射角大于临界角时，还要发生全反射现象。这些光线进入观察者眼中，就会在这些光线的反向延长线处看到这些景物的虚像，这就是蜃景。

在海市蜃楼中，天空和远山的反射给人以错觉，好像岛屿在湖里一样

蜃景不仅在海上能看到，在沙漠地带、青山之间、柏油路上，也能看到。所以当你看到蜃景时不要大惊小怪，用你掌握的光的全反射原理就可以解释清楚了。