海市蜃楼是折射.因为空气的密度不是均匀的.如在夏季,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,较上层空气为冷,出现下冷上暖的反常现象（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为低,密度就显得特别大,因此空气层下密上稀的差别异常显著.假使在我们的东方地平线下有一艘轮船,一般情况下是看不到它的.如果由于这时空气下密上稀的差异太大了,来自船舶的光线先由密度的气层逐渐折射进入稀的气层,并在上层发生全反射,又折回到下层密的气层中来；经过这样弯曲的线路,最后投入我们的眼中,我们就能看到它的像.由于人的视觉总是感到物像是来自直线方向的,因此我们所看到的轮船映像比实物是抬高了许多,所以叫做上现蜃景.
除了上现蜃景,还有下现蜃景、侧现蜃景.在沙漠里,白天沙石被太阳晒得灼热,接近沙层的气温升高极快.由于空气不善于传热,所以在无风的时候,空气上下层间的热量交换极小,遂使下热上冷的气温垂直差异非常显著,并导致下层空气密度反而比上层小的反常现象.在这种情况下,如果前方有一棵树,它生长在比较湿润的一块地方。
这时由树梢倾斜向下投射的光线,因为是由密度大的空气层进入密度小的空气层,会发生折射.折射光线到了贴近地面热而稀的空气层时,就发生全反射,光线又由近地面密度小的气层反射回到上面较密的气层中来.这样,经过一条向下向下凹陷的弯曲光线,把树的影像送到人的眼中,就出现了一棵树的倒影.由于倒影位于实物的下面,所以又叫下现蜃景.
