在风平浪静的海面上航行或眺望海边，你会经常看到空中倒映出远处船只、岛屿或高塔的影像；在沙漠中旅行的人，有时会突然发现远处的沙漠中有一个湖，湖面上的影子摇曳着，令人向往。但是一阵风来，这些场景突然消失了。原来这是海市蜃楼，俗称海市蜃楼，简称海市蜃楼。

为什么会这样？要回答这个问题，必须从光的折射说起。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，传播方向会曲折。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其露出的部分好像断了，这是光线折射的结果。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，使入射到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。当入射到界面上的光线如下图左图所示，所有光线都反射到水中，没有光线折射到空气体中。这种现象被称为全反射。

空气体本身不是均匀介质。一般来说，它的密度随着高度的增加而减小，高度越高，密度越小。当光线在不同高度穿过空气体层时，总会引起一些折射，但这种折射现象在我们的日常生活中习以为常，所以我们并不觉得有什么奇怪的。

夏季白天海水湿度相对较低，尤其是冷水流动的海面，水温更低。下层空气体受水温影响，比上层空气体更冷，出现降温升温的异常现象(正常情况下是升温降温，平均100米)下层空气体因为气压高，密度高，现在随着温度低于上层，密度特别高，所以空气体的下层和上层的区别

如果在我们东方的地平线下有一艘船，它通常是看不见的。如果此时空气体下的稠密度和稀疏度相差太大，来自船上的光线会从稠密气体层逐渐折射到稀薄气体层，在上层全反射，然后返回到下层的稠密气体层；经过这样的曲线，最后进入我们的眼睛，我们可以看到它的形象。因为人的视觉总觉得物体是从一条直线上来的，所以我们看到的船像比实物高很多，所以叫海市蜃楼。

中国渤海有一个庙岛群岛。夏季白天海水温度较低，空气体的密度在地下密度和上层密度会有显著差异。在渤海南岸的蓬莱县(古称登州)，经常可以看到庙岛群岛的幻影。