Ảo ảnh được hình thành như thế nào?

Thành phố Bồng Lai thuộc tỉnh Sơn Đông Trung Quốc là một trong những thành phố du lịch nổi tiếng, nó quả rất xứng với tên gọi Bồng Lai tiên cảnh. Vào ngày hè gió nhẹ, sóng lặng, đứng bên bờ biển phóng tầm mắt ra xa, nhiều khi bạn nhìn thấy tít xa kia xuất hiện những cảnh vật, dòng người đi lại hình ảnh thành phố, những con thuyền, những ngọn núi xa xa v.v... Tất cả những kì quan này chính là "ảo ảnh" mà mọi người vẫn thường nhắc tới. Giống như người lữ khách trong cơn đói khát đi giữa sa mạc, đôi khi chúng ta có cảm giác như nhìn thấy một dòng sông hay một hồ nước ở phía xa. Nhưng, tất cả những hình ảnh đó chỉ là ảo ảnh. Vậy bạn có biết những hiện tượng trên được hình thành thế nào không?

Nguyên nhân gây ra "ảo ảnh" chính là do lượng nhiệt dung trong nước biển quá lớn. Dưới cái nắng gay gắt của Mặt trời tầng không khí trên bề mặt biển xuất hiện hiện tượng trên nóng dưới lạnh, làm cho mật độ của không khí trên tầng cao nhỏ, mật độ không khí ở phía dưới lại lớn. Vào những ngày hè không có gió, tầng không khí này có thể giữ ổn định trong một thời gian tương đối dài.

Giả sử có một người đang đứng quan sát trên bờ biển, trên biển lúc này có một chú chim nhỏ. Do chú chim nhỏ này phát ra một vầng sáng từ tầng không khí thấp, có mật độ lớn lên phía trên và mật độ trong không khí dần nhỏ đi, nên ánh sáng sẽ dần chệch khỏi phương pháp tuyến và chiếu theo đường cong lên phía trên. Khi tia sáng đạt đến một điểm nhất định do góc chiếu tới lớn hơn góc kề, hiện tượng phản xạ toàn phần xảy ra. Ánh sáng từ điểm này quay trở lại theo đường gấp khúc, đi từ tầng không khí phía trên có mật độ nhỏ xuống tầng không khí phía dưới có mật độ lớn. Tia sáng sẽ dần đi vào phương của pháp tuyến, rồi truyền theo một đường cong vào mắt của người quan sát. Ảnh của chú chim mà mắt người quan sát nhìn thấy giống như điểm mà mắt người nhìn thẩy to phương của tiếp tuyến, hiển nhiên là vị trí của chú chim trên biển đó cao hơn một chút so với vị trí ban đầu, đây chính là ảnh ảo.