海市蜃樓是一種有趣的光學(xué)現(xiàn)象，最常見的蜃景例子是“濕路”效應(yīng)，在炎熱夏天的馬路遠(yuǎn)方可以看到路面積水的景象，這是一種下蜃景。在有些罕見的海市蜃樓中，甚至可以看到遠(yuǎn)處的地景和建筑物。那么，海市蜃樓是如何產(chǎn)生的呢？這種現(xiàn)象能否在實驗室中進行重現(xiàn)呢？
海市蜃樓其實就是一種自然光學(xué)現(xiàn)象，與時空錯亂之類的原因無甚關(guān)系。簡單來說，大氣中的熱梯度和折射率變化會使光線發(fā)生彎曲，導(dǎo)致物體可以在比實際位置更高或更低的地方被看到，從而產(chǎn)生視錯覺。
在自然界中，海市蜃樓的出現(xiàn)與空氣密度差異有關(guān)。如果想要在實驗室中模擬這種情況，需要一個受熱面來改變空氣的密度。溫度越高，密度越小，折射率也就越小。不過，想要精確控制空氣密度差異比較困難。
事實上，蜃景效應(yīng)也可以通過使用不同溫度的水或不同密度的混合液體來實現(xiàn)[1]。要使蜃景實驗有效，關(guān)鍵是要獲得足夠穩(wěn)定的折射率梯度。
在下蜃景中，物體被看到的位置比實際位置要低，這就像在“濕路”效應(yīng)中，我們看到的其實是天空，而不是道路。如果隨著高度的增加，密度逐漸增加，那么，折射率也會隨之增加，穿過其中的光線就會向上彎曲。
相反，如果折射率隨著高度的增加而逐漸減小，就會出現(xiàn)上蜃景。本來遠(yuǎn)處的景物是不可見的，但經(jīng)過光線折射會產(chǎn)生上蜃景，使得景物出現(xiàn)的位置高于實際位置，所以觀測者就能看到遠(yuǎn)方的景物。
除此之外，還能在實驗室中重現(xiàn)側(cè)現(xiàn)蜃景。Michael Vollmer等人[2]利用一種U型的加熱通道，可以看到一個玩具小人旁邊出現(xiàn)多重影像，這就是側(cè)現(xiàn)蜃景。
不過，想要再現(xiàn)自然界中那種大規(guī)模的復(fù)雜蜃景是不現(xiàn)實的，目前沒有條件來做這種大型實驗，實驗室與自然界完全不在一個能量水平。但不管怎樣，自然界中出現(xiàn)了海市蜃樓都存在對應(yīng)的原景，海市蜃樓并非什么特別的存在。
參考文獻(xiàn)
[1]T López-Arias, G Calzà, Luigi Gratton, S. Oss, Mirages in a bottle, Physics Education, 2009, 44: 582-588.
[2] Michael Vollmer, Robert Greenle, Halo and mirage demonstrations in atmospheric optics, Applied Optics, 2003, 42: 394-398.
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