Question

2．如圖所示為激光液面控制儀的原理圖，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，M是一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器，它能夠?qū)⒔邮盏降墓庑盘?hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，從而指示容器中液面的高度，如果θ=45°，轉(zhuǎn)換器上光斑從B₁移到B₂，則容器內(nèi)液面下降（上升/下降），反射光線與液面的夾角不變（變大/不變/變�。�，若B₁B₂的距離為20cm，則液面變化的高度是10cm．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)法線與界面垂直，入射角等于入射光線與法線的夾角，求出入射角的大��；再根據(jù)光反射時(shí)，入射角等于反射角確定反射角的大��；
（2）光在水面上發(fā)生的是鏡面反射，可以通過(guò)作圖利用光的反射分析．光斑從B₁移到B₂，則液面下降，下降高度利用直角三角形的特殊角函數(shù)值的知識(shí)解決．

解答 解：（1）因?yàn)槿肷涔饩�與界面夾角θ=45°，所以入射角等于90°-45°=45°；又因?yàn)楣夥瓷鋾r(shí)，入射角等于反射角，故反射角等于45°．
（2）轉(zhuǎn)換器上光斑從B₁移到B₂，由于入射角不變，所以反射光線與原來(lái)的反射光線平行，所以液面下降，如圖所示，此時(shí)反射角還是45°．
若液面上升，則反射光斑應(yīng)該向左移動(dòng)，現(xiàn)在光斑右移說(shuō)明液面下降，由平行四邊形的關(guān)系知，下降高度h=OD=$\frac{1}{2}$B₁B₂=$\frac{1}{2}$×20m=10cm．

故答案為：下降；不變；10．

點(diǎn)評(píng) 本題利用了鏡面反射來(lái)解釋分析液面微變監(jiān)視器的原理．本題中的液面上升或下降，法線和入射光線不變，所以入射角不會(huì)變化，反射角也不會(huì)變化，從而導(dǎo)致反射光線只是平行移動(dòng)，光電轉(zhuǎn)換接收器的光點(diǎn)隨反射點(diǎn)的移動(dòng)而移動(dòng)．