
夜晚公园景观池有可变化形状的灯光秀,其原理如图甲所示,将一个半圆形线状光源水平放在水池水面下,通过支架(图中未画出)可以调节光源距离水面的深度,随着
不同,人们在水面上会看到不同形状的发光区域。已知半圆形线光源的半径为
,水的折射率为
,下列说法中正确的有( )
A.当时,水面上的发光区域会呈现类似乙图所示的“月牙”形状
B.当时,水面上的发光区域会呈现类似丙图所示的“爱心”形状
C.当时,水面上的发光区域恰会呈现类似丙图所示的“月牙”形状
D.越大,水面上发光区域的面积越小
【答案】A
【详解】ABC.取线光源上某一点作为点光源,点光源发出的光在水面上有光射出的水面形状为圆形,设此圆形的半径为r,点光源发出的光线在水面恰好发生全反射的光路图如图所示
由
可得
根据几何关系可得,
则一个点发出的光在水面上能看到半径的圆,对于半圆形线光源在水面上的发光区域,可看作是圆的圆心沿半圆弧移动时圆扫过的区域,如图所示
可得,当,即
时,水面上的发光区域会呈现类似乙图所示的“月牙”形状,当
,即
时,水面上的发光区域恰会呈现类似丙图所示的“爱心”形状,故A正确,BC错误;
D.结合上述分析可知,h越大,水面上发光区域的面积越大,故D错误。
故选A。
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