烈日炎炎，燒曬著戈壁大地，浩瀚的沙漠上，蒸騰著滾滾熱浪。天空沒有一絲雲彩，也沒有一點風。一支幹渴的駱駝隊艱難地行進著。突然，在遠處的地平線上，奇跡般地出現了一片綠洲，綠洲內翠柳成蔭，倒映在一個微波蕩漾的湖麵上。這是一幅多麼迷人的景色呀！它驅散了遊人的疲勞，給人們帶來了希望。正當人們滿懷喜悅的心情向著綠洲奔去的時候，它又消失了。海市蜃樓奇景這種神秘的幻景也常常出現在海麵上。在天氣晴朗、平靜無風的時候，亭台樓閣完整地在顯現在空中，來往的行人、車馬清晰可見。城市景色變化多端，然後逐漸模糊消失。這種神秘的風景，人們稱為“海市蜃樓”。這種奇妙的幻景究竟是怎樣產生的呢？
我們知道，空氣的密度隨溫度地變化而變化，而空氣密度的變化又影響到它對光的折射率發生變化。在炎熱的夏天，沙漠上空的溫度也逐漸升高。在無風的時候，由於空氣的導熱性差，這種折射率分布不均勻的狀態能持續一段時間。為了說明沙漠綠洲的形成原因，設想將空氣從平麵算起分成若幹個平行的折射率層，從下往上層的折射率遞增。當日光照到一棵樹上，某樹上反射的一條光線從上層（折射率高）射向下層（折射率低），根據光的折射定律，這條光線向折射率大的方向偏折。如果光線射到某一層，入射角大於臨界麵時，它將產生全反射，再度向上偏折，最後射入人們眼睛，就會感到它好像從一麵“鏡子”上反射出來的一樣。
這麵鏡子就是最後反射光線的那層空氣。遠遠看去，就像是平地上泛起的一灣湖水，地麵上景物的倒影映在湖水之中。當被太陽曬熱的大氣微微地顫動時，便使人感到湖麵上水波蕩漾。這就是沙漠綠洲的形成原因，海麵上出現海市蜃樓的理由與此相似。因為靠近海麵的溫度比較低，而上方的空氣溫度較高，與沙漠上空的溫度分布剛好相反，因此從實際景物反射出來的光線將向下彎曲，出現的幻景比實際景物高，看起來就像浮現在空中一樣。