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开过汽车的人差不多都有这样的经历：炎热的夏天，远处的马路上似乎有“水”，而且还有汽车的倒影（如图1）.随着距离越来越近，这些“水”迹就越来越少了（如图2）.到了跟前，这些“水”的痕迹就消失了（如图3）.
为什么会出现这样的幻象呢？我们先了解发生上述现象的相关光学基础知识.
我们通常把光速较快的介质叫光疏介质，把光速较慢的介质叫光密介质.光线从光疏介质（如空气）斜进入光密介质（如水）时，入射角大于折射角，光线折向法线.当光线从光密介质（如水）斜进入光疏介质（如空气）时，如图4所示，入射角小于折射角，光线偏离法线.显然，在此情形下必然存在一小于90°的入射角θ，在这入射角下，折射角等于90°，折射光线掠过分界面，如图5所示.当折射角大于θ时，折射光线就不存在了，入射光线全部被反射，这种现象叫做全反射，如图6所示，其中θ角为临界角.显然产生全反射的条件是：①光必须由光密介质射向光疏介质；②入射角必须大于或等于临界角.
我们来做一个有趣的实验.用一个玻璃平底盆，先向里面倒入一部分水，然后加入酒精.此时两种液体之间有一个非常明显的分界面.因为光线在酒精中的速度小于在水中的速度（此时的酒精称之为光密介质，水称之为光疏介质），如此时一束光线从上而下经酒精到达水里面，在分界面会发生折射.折射光线偏离法线.长时间保持玻璃盆不动，两种液体互相浸润，分界面处变成一个广延的过渡区，其中包含很多相继而连续的液层，每层都是酒精在上面、水在下面的混合层.最上层为纯酒精，最下层为纯水.当一束光线通过酒精和水的混合区时，光线由上层到下层时会有逐渐弯曲的路径.如果入射线的倾角变得相当小时，光线竟能具有相当的曲度而向上折射，如图7所示.这是因为光线每经过酒精和水的混合层时，就是从光密介质到光疏介质的过程，就要发生一次光线偏离法线的折射，每一次的入射角都会比上一次的入射角大，如图8所示.当入射角增到一定值时，就会发生全反射.光线的方向就变成自下而上，每经过一混合层，就是从光疏介质到光密介质的过程，就要发生一次光线折向法线的折射，如图9所示.
公路上的汽车倒影，就是太阳光在大气中因发生折射和全反射而产生的一种光学现象.夏天的烈日，将柏油路面晒得很热，靠近路面的空气吸收地面的热量温度升高，体积膨胀，密度减小，并不断上升，而较高处的空气，温度相对较低，密度也较大，这样形成由下向上的密度不断增加的一层层空气层.光在空气中传播速度，与空气的密度有关，在密度小的空气中传播得快，在密度大的空气中传播得慢，由此发生光的折射现象（此时相继连续的空气层和上面实验的酒精和水的混合液层对于光的折射性质完全一样）.如图10所示，从汽车的O点发出的光线1在基本同密度的空气中直线传播到观察者眼睛，而光线2斜向下射出，在不同密度的空气层中不断折射.接近地面时，由于是从光密质传向光疏质，到某一临界角会发生全反射，光线改为向上传播，再经过层层折射，最后射到观察者眼中.人眼按光的直线传播经验，感觉到光线2是从汽车下面的O′点发出来的.从车上的每一点射到观察者眼睛的光线都以这两种方式传播，于是观察者就看到了汽车的一个反射像，亦即车下的倒影.即使没有汽车，折射光线也会把天空或是路边的建筑物、树木等倒映下来，就像湖面下的倒影一样，人的大脑由此推断路面一定是湿的.
所谓“海市蜃楼”的成因也与此类似，即光线在不同密度的空气层中折射，将远处的景象传播到观察者的眼睛中来.现在人们可以在小范围内制造出人工海市蜃楼，除了供人们欣赏娱乐外，这种奇妙的现象又有了新的用途.美国的军事科学家将它应用于军事方面的研究，在小范围内用海市蜃楼现象重现战场实况.这种虚拟现实的技术称为“激光沙盘”.整套模拟系统由四个部分组成：图文扫描仪、激光中心电脑、激光发射器和“沙盘”.其中“沙盘”是一个1m×1m×0.5m空心玻璃箱，里面密封着一种惰性气体，箱中的电脑与气压传感器、温度传感器、湿度传感器及空气悬浮颗粒大小传感器等来连接.这种技术的优点是能真实把战场、战局呈现出来，精度较高，而且还能动态显示，让战况一目了然.但也存在稳定性较低，调整情况总是滞后于实际要求等不足.但可以相信，“激光沙盘”会在不久的将来进一步完善，发挥出更大的作用.
为什么会出现这样的幻象呢？我们先了解发生上述现象的相关光学基础知识.
我们通常把光速较快的介质叫光疏介质，把光速较慢的介质叫光密介质.光线从光疏介质（如空气）斜进入光密介质（如水）时，入射角大于折射角，光线折向法线.当光线从光密介质（如水）斜进入光疏介质（如空气）时，如图4所示，入射角小于折射角，光线偏离法线.显然，在此情形下必然存在一小于90°的入射角θ，在这入射角下，折射角等于90°，折射光线掠过分界面，如图5所示.当折射角大于θ时，折射光线就不存在了，入射光线全部被反射，这种现象叫做全反射，如图6所示，其中θ角为临界角.显然产生全反射的条件是：①光必须由光密介质射向光疏介质；②入射角必须大于或等于临界角.
我们来做一个有趣的实验.用一个玻璃平底盆，先向里面倒入一部分水，然后加入酒精.此时两种液体之间有一个非常明显的分界面.因为光线在酒精中的速度小于在水中的速度（此时的酒精称之为光密介质，水称之为光疏介质），如此时一束光线从上而下经酒精到达水里面，在分界面会发生折射.折射光线偏离法线.长时间保持玻璃盆不动，两种液体互相浸润，分界面处变成一个广延的过渡区，其中包含很多相继而连续的液层，每层都是酒精在上面、水在下面的混合层.最上层为纯酒精，最下层为纯水.当一束光线通过酒精和水的混合区时，光线由上层到下层时会有逐渐弯曲的路径.如果入射线的倾角变得相当小时，光线竟能具有相当的曲度而向上折射，如图7所示.这是因为光线每经过酒精和水的混合层时，就是从光密介质到光疏介质的过程，就要发生一次光线偏离法线的折射，每一次的入射角都会比上一次的入射角大，如图8所示.当入射角增到一定值时，就会发生全反射.光线的方向就变成自下而上，每经过一混合层，就是从光疏介质到光密介质的过程，就要发生一次光线折向法线的折射，如图9所示.
公路上的汽车倒影，就是太阳光在大气中因发生折射和全反射而产生的一种光学现象.夏天的烈日，将柏油路面晒得很热，靠近路面的空气吸收地面的热量温度升高，体积膨胀，密度减小，并不断上升，而较高处的空气，温度相对较低，密度也较大，这样形成由下向上的密度不断增加的一层层空气层.光在空气中传播速度，与空气的密度有关，在密度小的空气中传播得快，在密度大的空气中传播得慢，由此发生光的折射现象（此时相继连续的空气层和上面实验的酒精和水的混合液层对于光的折射性质完全一样）.如图10所示，从汽车的O点发出的光线1在基本同密度的空气中直线传播到观察者眼睛，而光线2斜向下射出，在不同密度的空气层中不断折射.接近地面时，由于是从光密质传向光疏质，到某一临界角会发生全反射，光线改为向上传播，再经过层层折射，最后射到观察者眼中.人眼按光的直线传播经验，感觉到光线2是从汽车下面的O′点发出来的.从车上的每一点射到观察者眼睛的光线都以这两种方式传播，于是观察者就看到了汽车的一个反射像，亦即车下的倒影.即使没有汽车，折射光线也会把天空或是路边的建筑物、树木等倒映下来，就像湖面下的倒影一样，人的大脑由此推断路面一定是湿的.
所谓“海市蜃楼”的成因也与此类似，即光线在不同密度的空气层中折射，将远处的景象传播到观察者的眼睛中来.现在人们可以在小范围内制造出人工海市蜃楼，除了供人们欣赏娱乐外，这种奇妙的现象又有了新的用途.美国的军事科学家将它应用于军事方面的研究，在小范围内用海市蜃楼现象重现战场实况.这种虚拟现实的技术称为“激光沙盘”.整套模拟系统由四个部分组成：图文扫描仪、激光中心电脑、激光发射器和“沙盘”.其中“沙盘”是一个1m×1m×0.5m空心玻璃箱，里面密封着一种惰性气体，箱中的电脑与气压传感器、温度传感器、湿度传感器及空气悬浮颗粒大小传感器等来连接.这种技术的优点是能真实把战场、战局呈现出来，精度较高，而且还能动态显示，让战况一目了然.但也存在稳定性较低，调整情况总是滞后于实际要求等不足.但可以相信，“激光沙盘”会在不久的将来进一步完善，发挥出更大的作用.