Question

12．有一种光电控制液面高度的仪器，它是通过光束在液面上的反射光线反射到光电屏上的光斑位置来判断液面高低的，如图所示．当一光束与液面的夹角为40°，则入射角的大小为50°；如果光束与液面的夹角增大，光电屏上的光斑S将向左（选填“左”或“右”）移动；当液面升降高度一定时，接收平面上的光点S1和S2之间的距离与接收平面到液面的距离有没有关系？答没有．（选填“有”或“没有”）．

Answer 1

分析 （1）根据法线与界面垂直，入射角等于入射光线与法线的夹角，求出入射角的大小；再根据光反射时，入射角等于反射角确定反射角的大小；光在水面上发生的是镜面反射，可以通过作图利用光的反射分析．
（2）如果光束与液面的夹角增大，根据反射角等于入射角，做出反射光线即可得出结论．
（3）做出当液面升高时的光路图，比较确定光点之间距离与液面与接受面之间的关系．

解答 解：（1）因为入射光线与界面夹角为40°，所以入射角等于90°-40°=50°；
（2）如果光束与液面的夹角增大，根据反射角等于入射角，做出反射光线可知，光电屏上的光斑S将向左移动，如下图所示：

（3）当液面上升时，由于入射角不变，所以反射光线与原来的反射光线平行，如图所示，故光电屏上的光斑S向左移动．

由图知，两条反射光线是平行的，平行线间的距离不变，所以当液面升降高度一定时，接收平面上的光点S₁和S₂之间的距离与接收平面到液面的距离有没有关系．
故答案为 50；左；没有．

点评 本题利用了镜面反射来解释光电控制液面高度的原理，并且知道入射角和反射角的规定．关键能够正确做出光路图．