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B
B

C
【分析】
要解决本题,需分阶段梳理光线的传播过程:首先明确光线从空气进入液体时的入射角与折射角,再通过光的反射定律确定平面镜反射后光线的角度,最后利用光的折射定律的光路可逆性,推导光线从液体回到空气时的折射角,核心是理清各阶段光线与法线的夹角关系。
【解析】
1. 光线从空气斜射入液体时,入射角为45°,折射角为30°,即光从空气进入液体时,入射角$i_1=45°$,折射角$r_1=30°$。
2. 光线射到液体底部的水平平面镜上时,平面镜的法线为垂直于平面镜的竖直方向,此时入射光线在液体中与该法线的夹角为30°(即入射到平面镜的入射角为30°)。根据光的反射定律,反射角等于入射角,因此反射光线与法线的夹角也为30°,即反射光线在液体中与竖直法线的夹角为30°,方向向上。
3. 反射光线从液体斜射入空气时,入射光线在液体中与液面法线(竖直方向)的夹角为30°,即光从液体射向空气时的入射角为30°。根据光的折射定律,光路是可逆的:光从空气斜射入液体时,入射角为45°、折射角为30°;因此光从液体斜射入空气时,入射角为30°,对应的折射角等于光从空气射入液体时的入射角,即45°。
【答案】
B
【知识点】
光的反射定律;光的折射定律;光路可逆性
【点评】
本题综合考查光的反射与折射规律,关键是理清光线的传播路径,利用反射定律确定反射光线的角度,再借助光路可逆性快速推导最终折射角,属于中等难度的光学综合题。
【难度系数】
0.5
【分析】
要解决这道题,需分两种水面高度场景,结合光的折射规律分析亮斑位置:①当水面升至a位置时,光线从水中斜射入空气,根据光的折射规律,折射角大于入射角,折射光线向远离法线方向偏折,亮斑P会在S点下方;②当水面升至b位置时,光线先在水中沿直线传播,到达水面时发生折射,入射点比水面在a时更高,折射光线同样远离法线,最终亮斑Q会在S点上方,据此判断选项。
【解析】
1. 水面升至a位置时:射灯发出的光线从水(光密介质)斜射入空气(光疏介质),根据光的折射规律,折射角大于入射角,折射光线向远离法线的方向偏折,因此亮斑P位于S点下方,故A、C选项错误。
2. 水面升至b位置时:光线在水中沿直线传播,到达水面时发生折射,此时光线从水斜射入空气,折射角仍大于入射角,由于入射点比水面在a时的入射点更高,折射后的亮斑Q会在S点的上方,故B选项正确,D选项错误。
【答案】
B
【知识点】
光的折射规律、光的折射现象
【点评】
本题需分两种水面高度场景分析光的折射,关键是明确不同介质中光线的折射方向,避免混淆两种情况的亮斑位置,考查对光的折射规律的应用能力。
【难度系数】
0.5
【分析】
要完成从A处看到B点的光路,需利用平面镜成像特点(像与物关于镜面对称)和光的折射规律:已知B点的像为C点,先连接A、C,与水面(虚线)的交点即为光线从水中斜射入空气的入射点O;再连接B与O得到水中的入射光线,连接O与A得到空气中的折射光线,箭头方向需符合光线传播方向。
【解析】
1. 确定入射点:根据平面镜成像中像与物关于镜面对称,连接A、C,AC与水面(虚线)的交点为入射点O;
2. 画入射光线:连接B、O,该线段为水中的入射光线,箭头方向从B指向O;
3. 画折射光线:连接O、A,该线段为空气中的折射光线,箭头方向从O指向A,完成光路图。
【答案】
如答图所示
【知识点】
光的折射、平面镜成像
【点评】
本题结合平面镜成像特点和光的折射规律作图,核心是利用像与物的对称关系确定入射点,需注意光线传播方向的标注,属于光学作图的基础题型。
【难度系数】
0.5
【分析】
要解决本题,需明确人看到水中物体的原理:水中鹅卵石反射的光经水面折射后进入眼睛,折射光线的反向延长线形成虚像。解题思路为:先确定注水后水面升高带来的入射点变化,再结合光的折射规律(光从水斜射入空气时折射角大于入射角),分析各选项光路是否符合要求,最终选出正确答案。
【解析】
人看到鱼缸内的鹅卵石,是鹅卵石反射的光经水面折射后进入眼睛N点,折射光线的反向延长线形成虚像。当鱼缸注入更多水后,水面上升,鹅卵石位置相对鱼缸不变,光线从鹅卵石射出时,新的水面入射点会向鹅卵石的正上方移动(靠近M点正上方)。根据光的折射规律:光从水斜射入空气时,折射角大于入射角,折射光线远离法线,且折射光线需指向眼睛N点。对比各选项,只有选项C的光路符合上述规律,故正确。
【答案】
C
【知识点】
光的折射现象
【点评】
本题考查光的折射规律的实际应用,核心是理解人看到水中物体的光路原理,需结合水面变化分析入射点和折射光线的变化,难度适中。
【难度系数】
0.6