Миражи возникают в неравномерно нагретом воздухе из-за разницы в показателе преломления. 12 Тёплый воздух более разреженный, чем холодный, из-за чего свет распространяется в нём быстрее. 1 У тёплого воздуха показатель преломления меньше, а у холодного — больше. 1

При прохождении света через такую оптически неоднородную среду лучи искривляются, изгибаясь в сторону от меньших к большим значениям показателя преломления. 2 Криволинейное распространение света приводит к тому, что предметы видны не там, где они находятся на самом деле, а это и есть мираж. 2

Например, лучи от светлого неба, двигаясь к земле, отражаются и под определённым углом попадают в поле зрения человека. 1 Так человек видит отражение неба на земле, которое легко можно принять за воду. 1