当光线在同一密度的均匀介质内进行的时候，光的速度不变，它以直线的方向前进，可是当光线倾斜地由这一介质进入另一密度不同的介质时，光的速度就会发生改变，进行的方向也发生曲折，这种现象叫做折射。当你用一根直杆倾斜地插入水中时，可以看到杆在水下部分与它露在水上的部分好像折断的一般，这就是光线折射所成的，有人曾利用装置，使光线从水里投射到水和空气的交界面上，就可以看到光线在这个交界面上分两部分：一部分反射到水里，一部分折射到空气中去。如果转动水中的那面镜子，使投向交界面的光线更倾斜一些，那么光线在空气中的折射现象就会显得更厉害些。当投向交界面的光线如左下图所示的情况时，光线就全部反射到水里，再没有折射到空气中去的光线了。这样的现象叫做全反射。空气本身并不是一个均匀的介质，在一般情况下，它的密度是随高度的增大而递减的，高度越高，密度越小。当光线穿过不同高度的空气层时，总会引起一些折射，但这种折射现象在我们日常生活中已经习惯了，所以不觉得有什么异样。在夏季，白昼海水湿度比较低，特别是有冷水流经过的海面，水温更低，下层空气受水温更低，下层空气受水温影响，比上层空气更冷，所以出现下冷上暖的反常现象，而正常情况是下暖上凉，平均每升高100米，气温降低0。6℃ 左右。下层空气本来就因气压较高，密度较大，现在再加上气温又较上层更低，密度就显得特别大，因此空气层下密上疏的差别异常显著。
光的折射
根据物理学原理，海市蜃楼是由于不同的空气层有不同的密度，而光在不同的密度的空气中又有着不同的折射率。也就是因海面上冷空气与高空中暖空气之间的密度不同，对光线折射而产生的。蜃景与地理位置、地球物理条件以及那些地方在特定时间的气象特点有密切联系。气温的反常分布是大多数蜃景形成的气象条件。
海市蜃楼是光线蜃景的种类很多，根据它出现的位置相对于原物的方位，可以分为上蜃、下蜃和侧蜃；根据它与原物的对称关系，可以分为正蜃、侧蜃、顺蜃和反蜃；根据颜色可以分为彩色蜃景和非彩色蜃景等等。就拿下蜃的形成来说吧。夏季沙漠中烈日当头，沙土被晒得灼热，因沙土的比热小，温度上升极快，沙土附近的下层空气温度上升得很高，而上层空气的温度仍然很低，这样就形成了气温的反常分布，由于热胀冷缩，接近沙土的下层热空气密度小而上层冷空气的密度大，这样空气的折射率是下层小而上层大。当远处较高物体反射出来的光，从上层较密空气进入下层较疏空气时被不断折射，其入射角逐渐增大，增大到等于临界角时发生全反射，这时，人要是逆着反射光线看去，就会看到下蜃。柏油马路因路面颜色深，夏天在灼热阳光下吸收能力强，同样会在路面上空形成上层的空气冷、密度大，而下层空气热、密度小的分布特征，所以也会形成下蜃。
自古以来，蜃景就为世人所关注。在西方神话中，蜃景被描绘成魔鬼的化身，是死亡和不幸的凶兆。我国古代则把蜃景看成是仙境，秦始皇、汉武帝曾率人前往蓬莱寻访仙境，还多次派人去蓬莱寻求灵丹妙药。现代科学已经对大多数蜃景作出了正确解释，认为蜃景是地球上物体反射的光经大气折射而形成的虚像，所谓蜃景就是光学幻景。
蓬莱仙境
知识卡片：
光的折射
光从一种透明介质斜射入另一种透明介质时，传播方向一般会发生变化，这种现象叫光的折射。理解：光的折射与光的反射一样都是发生在两种介质的交界处，只是反射光返回原介质中，而折射光则进入到另一种介质中，由于光在在两种不同的物质里传播速度不同，故在两种介质的交界处传播方向发生变化，这就是光的折射注意：在两种介质的交界处，既发生折射，同时也发生反射。反射光光速与入射光相同 ，折射光光速与入射光不同
5．雷雨后清新的空气
我们在森林、瀑布、海边或是在夏天雷雨过后，总感觉空气十分清晰，雨过天晴，天空显的特别蓝，空气也特别新鲜。人们呼吸也特别地舒服。
雨后景
原来，这主要有三个原因。
在闪电过程中，空气中的氧气发生的化学变化，雨后空气中的氧气有些变成了臭氧。臭氧的英文是OZONE，其原意为"新鲜空气"或"使人兴奋的力量"。其实臭氧也是氧，只不过比普通的氧多了一个氧原子。一个氧气分子中，含有两个氧原子，而臭氧却含有三个氧原子。臭氧主要存在于距地球表面20公里的同温层下部的臭氧层中，含量约50ppm。它吸收对人体有害的短波紫外线，防止其到达地球。O2经紫外光照射而得。在大气层中，氧分子因高能量的辐射而分解为氧原子(O)，而氧原子与另一氧分子结合，即生成臭氧。臭氧又会与氧原子、氯或其他游离性物质反应而分解消失，由于这种反复不断的生成和消失，乃能使臭氧含量维持在一定的均衡状态，而大气中约有90%的臭氧存在于离地面 15到50公里之间的区域，也就是平流层，在平流层的较低层，即离地面20到30公里处，为臭氧浓度最高之区域，是为臭氧层， 臭氧层能吸收大部分波长短的射线，如紫外线，起着保护人类和其他生物的作用，但氯气和氟化物促使臭氧分解为氧 ，破坏了臭氧保护层，成为人类关注的重要环境问题之一。
臭氧在地面附近大气层中含量极少，因为雷击使空气中的氧(O2)转化为臭氧(O3)，臭氧浓度稍高具有特殊臭味，而在低浓度下则具有一种特殊新鲜气味，臭氧一点也不臭，它具有氧化能力，能够漂泊与杀菌，净化空气。雨后空气中就弥漫着少量的臭氧，吸了它使人神清气爽，对人的神经系统有适当的兴奋作用。臭氧对人们的生活十分有帮助，它可以对自来水进行灭菌和净化。
臭氧圈
刚刚下过的雷雨就好像给空气洗了一个清凉澡，雨水带走了空气中许多可溶性物质比如如二氧化硫和部分可吸入颗粒物，冲洗掉空气中的尘埃悬浮物，视野一片清新自然。所以雷雨后的空气要比雷雨前的空气新鲜，使得有清爽感觉。
下雨前一般天气严热，但经过下雨，雨水令到气温有所下降，而人体最适宜的温度是二十六度，这样的环境下，人们在心理上形成一种舒服的感觉，同时会有一种雨后空气清爽的暗示。
臭氧空洞
知识卡片：
臭氧
臭氧是地球大气中一种微量气体，又名三原子氧，俗称“福氧、超氧、活氧”，分子式为O3，是氧气（O2）的同素异形体，臭氧在常温常压下，它是一种有特殊臭味的淡蓝色气体，，稳定性极差，在常温下可自行分解为氧气。英文臭氧（Ozone）一词源自希腊语ozon，意为“嗅”。
1905年起，臭氧就开始用于水处理。它较用氯处理水优越，能除去水中的卤化物。此方法在国内水系统中的应用仅处于起步阶段。在国外，这种消毒方式已非常普遍，这是由于臭氧不会产生有害的残留物。
6．雾与城市雾
雾是指在接近地球表面的大气中悬浮的由小水滴或冰晶组成的水汽凝结物，是一种常见的天气现象。雾在水气充足、微风及大气层稳定的情况下，如果接近地面的空气冷却至某程度时，空气中的水气便会凝结成细微的水滴悬浮于空中，使地面水平的能见度下降，这种天气现象称为雾。雾的出现以春季二至四月间较多。
因为露点只受气温和湿度影响，雾形成的条件一是冷却，二是加湿，三是有凝结核。增加水汽含量。这是由辐射冷却形成的，多数出现在晴朗、微风、近地面水汽比较充沛且比较稳定或有逆温存在的夜间和清晨，气象上叫辐射雾；另一种是暖而湿的空气作水平运动，经过寒冷的地面或水面，空气中的水蒸汽逐渐受冷液化而形成的雾，气象上叫做平流雾；有时兼有两种原因形成的雾叫混合雾。
而城市雾是发生在受人类活动影响最集中的城区及其相关设施如机场、港口及高速公路等的雾，是城市气候的主要特征之一，也是最有害的现象之一。
