解题思路：根据对应的光学知识逐个分析选择项中的光学现象，确定其形成原理得到答案．
A、小孔成像是由光的直线传播形成的．故A错误．
B、湖中倒影，是以湖面为镜面的平面镜成像，它是由光的反射形成的．故B错误．
C、日食，是由当月亮位于地球和太阳的中间时，太阳射向地球的光线被月亮挡住了而形成的，其成因是光的直线传播．故C错误．
D、海市蜃楼，是空气由于受热等因素变得不再是均匀介质，光在不均匀介质中发生了折射形成的．故D正确．
故选D．
点评：
本题考点： 光的折射现象及其应用．
考点点评： 各种光学现象的形成机制只有三种：光的直线传播；光的反射；光的折射．此题考查的就是光学现象与形成机制对应起来．