在沙漠中，迷路的人缺水缺糧，忽然看見了綠洲，但走近了卻發現原來只是海市蜃樓的幻像，空歡喜壹場，這就是海市蜃樓，是大自然跟我們玩的魔法。它的成因是光線在空氣中被折射，再加上全內反射的結果。
如果要明白海市蜃樓的成因，首先要明白為甚麽光線在空氣中會被折射。原來，不同溫度的空氣有不同的折射率，就好像許多不同的介質壹樣。靠近地面的空氣較熱，折射率較低。我們可以把空氣想像為許多層的介質，而每壹層的折射率都不同，越接近地面，折射率越低。
另壹方面，我們也要知道甚麽是全內反射。如果光線微微傾斜地從玻璃射進空氣，壹部分的光線會被反射回去，另壹部分就會被折射，從玻璃中走出來。由於玻璃的折射率較空氣高，所以折射角總是大於入射角 。當入射角越來越大，被折射的光線便會越來貼近空氣與玻璃的界面，直至入射角大於臨界角度，光線便只會被反射，而不會折射出去。這個現像叫做全內反射 。
假設有個綠洲，它在 A 點發出的光線被空氣折射，走壹條彎彎的路徑。在 B 點，光線發生全內發射，使光線往上走。之後，光線再次被空氣折射，最後光線會進入站在 C 點那觀測者的眼睛，使他形成錯覺，誤以為綠洲很接近他呢！很久以前，人類便發現了全內反射，更把這個現象加以應用，例如光纖、單鏡反光照相機和雙筒望遠鏡都應用了全內反射的原理。