Fatamorgana

Fatamorgana merupakan sebuah fenomena di mana optik yang biasanya terjadi di tanah lapang yang luas seperti padang pasir atau padang es. Fatamorgana adalah pembiasan cahaya melalui kepadatan yang berbeda, sehingga bisa membuat sesuatu yang tidak ada menjadi seolah ada.
Fenomena ini biasa dijumpai di tempat panas dan Gunung Brocken di Jerman.
Seringkali di gurun pasir, fatamorgana menyerupai danau atau air atau kota. Ini sebenarnya adalah pantulan daripada langit yang dipantulkan udara panas. Udara panas ini berfungsi sebagai cermin. 
Kata 'Fatamorgana' diambil dari bahasa Italia yang juga merupakan nama dari saudari Raja Arthur, yaitu Faye le Morgana, seorang peri yang bisa berubah-ubah rupa.
Dalam peristiwa fatamorgana terdapat suatu konsep Fisika yang kadang terlupakan yaitu konsep pembiasan. 
Fatamorgana sering terjadi di gurun pasir, jalan-jalan beraspal, dan lautan. 
Dalam kajian fisika, prinsip terjadinya fatamorgana berawal dari proses pembiasan yang terjadi pada dua medium melalui lapisan-lapisan udara yag memiiki perbedaan suhu.  
Proses terjadinya fatamorgana berawal dari adanya perbedaan kerapatan antara udara dingin dan udara panas. Udara dingin memiliki kerapatan lebih pekat dan lebih berat dibandingkan udara panas.  Dalam kenyataannya, lapisan udara yang panas yang ada di dekat tanah terperangkap oleh lapisan udara yang lebih dingin di atasnya. Cahaya dibiaskan ke arah garis horisontal pandangan dan akhirnya berjalan ke atas karena pengaruh internal total.
Pemantulan internal total (total internal reflection) adalah proses pemantulan seberkas cahaya pada permukaan batas antara satu medium dengan medium yang lain yang indeks biasnya lebih kecil, jika sudut datang ke medium kedua melebihi suatu sudut kritis tertentu.
Dengan demikian, cahaya berjalan di dalam medium yang memiliki indeks bias yang tinggi seperti air, kaca, dan plastik ke medium yang memiliki indeks bias lebih rendah seperti udara. Akibatnya gambar dengan sifat semu dan terbalik akan membentuk fatamorgana.
Pada siang hari, sinar Matahari sangat terik sehingga membuat jalan beraspal yang hitam menjadi sangat panas. Aspal yang panas itu akan meradiasikan panas sehingga udara di sekitar jalan menjadi sangat panas. Udara panas tersebut akan memantulkan bayangan langit biru dan awan-awan seperti halnya kolam berisi air. Inilah fatamorgana. Hal yang sama juga terjadi di gurun pasir.
Sekarang pertanyaannya, kenapa udara panas dapat membentuk bayangan langit?
Jawabannya, karena ada proses pembiasan (pembelokan cahaya). Akibat panas aspal atau gurun pasir, udara di atasnya berlapis-lapis.  Tiap lapisan suhunya berbeda, makin dekat dengan aspal atau gurun pasir makin panas. Sinar yang berasal dari langit atau awan akan mengalami pembiasan berantai (sinarnya dibelokkan) oleh lapisan-lapisan itu, sampai akhirnya sinar ini berbalik ke atas (orang sering menyebutnya sebagai pemantulan total). Ketika sinar itu mengenai mata orang, maka orang akan melihatnya sebagai sesuatu yang kebiruan muncul dari aspal atau gurun pasir (seperti kolam air).