海市蜃楼是一种因光的折射与全反射形成的自然光学幻景，和光的传播路径变化密切相关。
在沙漠或海面等区域，近地面空气层会出现特殊的温度梯度。比如夏季海面，下层空气受冷水影响温度低、密度大，上层空气温度高、密度小；沙漠中则相反，下层空气温度高、密度小。当远处物体的光线进入这种不均匀的空气层时，会不断发生折射，光线逐渐向地面弯曲。
当折射角度达到临界角时，光线会发生全反射，沿着弯曲的路径传播到观察者眼中。而人眼会本能地认为光沿直线传播，因此看到的是物体的虚像，且虚像的位置会比实际物体偏高或偏低，这就是我们看到的海市蜃楼。
