Serap doğal olarak oluşan optik bir olaydır. Sıcak havalarda yollarda, denizlerde ve çöllerde sık sık görülür. Serabın oluşmasındaki temel etken yer yüzeyinin üstünde oluşan farklı sıcaklıklardaki hava katmanlarıdır. Sıcaklık farkı nedeniyle bu katmanlarının yoğunlukları birbirinden farklıdır. Bu nedenle güneşten gelen ışık hava katmanlarında kırınıma uğrar.

Işık bir ortamdan yoğunluğu farklı bir ortama geçtiğinde kırılır. Kırınımın gerçekleşmesi için ışığın geldiği açı önemlidir. Eğer ışık kritik açıdan fazla bir açı ile gelirse kırınım gerçekleşmez, yüzeyden yansıtılır. Örneğin hava ve su için kritik açı 48.6°'dir. Işık sudan havaya kritik açıdan daha küçük bir açı ile gelirse kırınıma uğrayarak havaya geçer. Kritik açıya eşit açı ile gelirse suyun yüzeyinde hareketine devam eder, kritik açıdan daha büyük açıyla gelirse havaya geçemeyerek yüzeyden tekrar suya yansıtılır. Bu olaya tam yansıma denir.

Serabın oluşması için iki şartın karşılanması gerekir :

Birincisi, ışık yer yüzeyinin üstünde oluşan hava katmanlarının birinde tam yansımaya uğramalıdır.

İkincisi, güneşten gelen ışığın önce yoğun sonra da daha az yoğun hava katmanına geçmesi gerekir.

Çok sıcak havalarda bu iki şartın ikisi de karşılanır. Yaz aylarında en sıcak hava katmanı, yer yüzeyine en yakın hava katmanıdır. Yer yüzeyinden yükseldikçe hava soğur ve yoğunluğu artar.

Güneşten gelen ışık nesnelere çarparak yansır ve farklı yoğunluktaki hava katmanlarına girer. Işık bu katmanlarda kırılır ve bir katmanda tam yansımaya uğrayarak gözümüze ulaşır.

Görüş alanımızda böyle bir nesne olmamasına rağmen kırılmalar ve tam yansıma sonucunda nesnenin yansımasını yani serabı görebiliriz.

Yaz aylarında özellikle şehirlerarası yollarda sanki yolda su varmış gibi gördüğümüz ışık oyunu da seraptır. Gördüğümüz görüntü gökyüzünün yansımasıdır. Gökyüzünden yansıyan ışınlar kırılmalar ve tam yansıma ile gözümüze ulaşır. Böylece görüş alanımızda gökyüzünün küçük bir görüntüsü belirir. Bu görüntü mavi renkte olduğu için yollarda sanki su varmış gibi algılarız.