Question

8．如图所示，固定的激光源沿AO方向以入射角θ照射到容器中的水平液面上，若θ=45°，M上光斑从B₂移动到B₁，则容器内液面上升（选填“上升”或“下降”），反射光线与液面的夹角不变（选填“变大”、“不变”或“变小”），若B₁B₂的距离为10cm，则液面变化的高度是5cm．若保持入射点不变，将容器沿顺时针方向旋转10°，则反射角大小为45°．

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；
（2）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．光斑从B₂移到B₁，则液面上升，上升高度利用直角三角形的特殊角函数值的知识解决．

解答 解：由于入射光线是固定的，且光在水面上发生的是镜面反射；
当水面发生变化时，由光的反射定律可知，反射光线的方向与原来的反射光线是平行的，如图所示：

M上光斑从B₂移动到B₁，则表明容器内液面是上升的．
M上光斑从B₂移动到B₁，由于入射角不变，所以反射光线与原来的反射光线平行，所以反射光线与液面的夹角不变．
液面上升，则反射光斑应该向左移动，由平行四边形的关系知，上升高度h=$\frac{1}{2}$B₁B₂=$\frac{1}{2}$×10cm=5cm．
保持入射点不变，当将烧杯沿顺时针方向旋转10°时，水面还是水平的，入射光线仍然是以入射角θ照射到容器中的水平液面上，根据反射角等于入射角可知，反射角大小还为45°．
故答案为：上升；不变；5；45°．

点评 本题利用了镜面反射来解释分析液面微变监视器的原理．本题中的液面上升或下降，法线和入射光线不变，所以入射角不会变化，反射角也不会变化，从而导致反射光线只是平行移动，光电转换接收器的光点随反射点的移动而移动．