تُعد ظاهرة السراب من الظواهر البصرية الناتجة عن انكسار الضوء عبر طبقات الهواء ذات درجات الحرارة المختلفة، حيث يؤدي هذا الانكسار إلى ظهور الأجسام البعيدة وكأنها أقرب أو مقلوبة، ويظهر السراب عادة في المناطق الصحراوية، كما قد يحدث في البحار والمناطق القطبية فيما يُعرف بالسراب المتفوق، حيث تبدو السفن وكأنها معلقة في الهواء، ويُعد هذا النوع أكثر تعقيداً وجمالاً من السراب التقليدي، وقد يظهر في بعض المناطق الباردة مثل القطب الشمالي، ونادراً في مناطق أخرى خلال ظروف جوية معينة.

السراب ظاهرة بصرية تنتج من انكسار الضوء في طبقات الهواء المختلفة الكثافة، فتجعل المشاهد يرى صوراً وهمية مثل سطح مائي لامع في الصحراء أو على الطرق الحارة. يحدث السراب السفلي عندما يسخن سطح الأرض بشدة فيصبح الهواء القريب منه أقل كثافة، فتتقوس الأشعة الضوئية وتصل إلى العين كأنها منعكسة عن ماء غير موجود. أما السراب العلوي فيظهر فوق السطوح الباردة عندما تنحني الأشعة بطريقة تجعل الأجسام البعيدة أو الواقعة خلف الأفق تبدو مرتفعة أو أقرب مما هي عليه. وتعد الظاهرة مثالاً واضحاً على تأثير الحرارة والكثافة الجوية في مسار الضوء وإدراك الإنسان للمشهد الطبيعي.

علم الأرصاد الجوية علم يدرس الغلاف الجوي والظواهر الجوية والطقس والتنبؤات، ويعتمد على رصد عناصر مثل الحرارة والضغط والرطوبة والرياح وبخار الماء وتفاعلها في طبقات الجو. تطور هذا العلم من الملاحظة والوصف القديمين إلى القياس الفيزيائي باستخدام أجهزة مثل مقياس الحرارة والضغط والرطوبة والرياح، ثم تقدم بفضل شبكات الرصد والاتصالات والرادار والمسابير والسواتل والحاسوب. وتدخل تطبيقاته في النقل والطيران والزراعة والطاقة والبناء والدفاع وإدارة المخاطر الجوية، كما يرتبط بعلم المناخ والفيزياء والكيمياء والرياضيات وعلوم المحيطات.

ابن الهيثم والضوء والبصريات: أولى ابن الهيثم عناية كبيرة بدراسة الضوء والإبصار، ووضع أسسًا علمية لم تتحقق دقتها كاملة إلا بعد قرون. ويعد من أعظم علماء عصره ومن مؤسسي علم البصريات الحديث، وقد تناول في كتابه «المناظر» موضوعات مثل انعكاس الضوء وانكساره. وخالف الاعتقاد السائد بأن الإبصار يحدث بخروج أشعة من العين، ورأى أن الضوء يصدر عن الأجسام المضيئة أو ينعكس عن الأجسام الأخرى ثم يدخل العين، وهو التفسير الذي أصبح أساس علم البصريات الحديث.

قانون سنيل قانون في البصريات يصف انكسار الضوء أو الموجات عند انتقالها بين وسطين مختلفين مثل الهواء والماء أو الزجاج. يربط القانون بين زاوية السقوط وزاوية الانكسار ومعاملات الانكسار أو سرعات الموجة في الوسطين، ويبين أن الضوء ينحرف نحو العمود عندما ينتقل إلى وسط أعلى معامل انكساراً، وينحرف بعيداً عنه في الحالة المعاكسة. تنطبق العلاقة على الأوساط المتجانسة المتماثلة الخواص، وتفسر ظواهر مثل الانعكاس الداخلي الكلي والزاوية الحرجة. وقد أصبح القانون من أساسيات علم البصريات وتصميم العدسات والألياف الضوئية والأجهزة البصرية.