ГлавнаяЕГЭ ФизикаЗадание 15Оптика

Задание 15 ЕГЭ, физика: Оптика

ЕГЭ ФизикаЗадание 153.6.2 Законы отражения света

Луч света 1 падает на поверхность горизонтального зеркала А под углом альфа   =  20° (см. рис. слева). Отражаясь от зеркала А, луч света попадает на следующие два зеркала  — В и С. Сначала зеркала В и С расположены горизонтально. Затем их поворачивают: зеркало В  — на угол бета меньше альфа против часовой стрелки, а зеркало С устанавливают вертикально (как показано на рисунке справа).

Определите характер изменения угла отражения падающего луча 1 при отражении его от зеркал В и С.

 

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения.

 

1.  Увеличилась.

2.  Уменьшилась.

3.  Не изменилась.

 

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

 

Угол отражения от зеркала ВУгол отражения от зеркала C
В подтеме 24 задач
Разбор
Главная идея: Угол отражения определяется ориентацией зеркала (положением его нормали): при повороте зеркала на угол β меняется угол падения, а следовательно, и угол отражения, следуя закону отражения.

Шаг 1. Анализ зеркала В

Первоначально луч падает на зеркало А под углом α=20°\alpha = 20° к нормали и отражается под тем же углом α\alpha. Этот отражённый луч падает на горизонтальное зеркало В, поэтому угол падения на В равен α\alpha, и угол отражения также α\alpha.

Когда зеркало В поворачивают на угол β\beta против часовой стрелки, нормаль к зеркалу также поворачивается на β\beta. При повороте зеркала на угол β\beta угол между падающим лучом и новой нормалью изменяется на β\beta. Новый угол падения становится α+β\alpha + \beta.

По закону отражения угол отражения равен углу падения, поэтому угол отражения от зеркала В: θB=α+β\theta_B = \alpha + \beta.

Поскольку β>0\beta > 0, угол отражения увеличился (ответ: 1).

Шаг 2. Анализ зеркала С

При установке зеркала С вертикально (вместо горизонтального положения) его нормаль становится горизонтальной. Геометрический анализ показывает, что угол отражения от вертикального зеркала С выражается формулой: θC=90°−α−2β\theta_C = 90° - \alpha - 2\beta.

По условию β<α\beta < \alpha, значит 2β<2α2\beta < 2\alpha. Первоначально (при β=0\beta = 0) угол был бы 90°−α90° - \alpha. С появлением члена −2β-2\beta итоговый угол становится меньше, чем исходный. Однако нужно понимать, что при малых значениях это может увеличить практический угол отражения в смысле его абсолютного значения в конфигурации.

При анализе конкретной геометрии: поворот зеркала С с горизонтального на вертикальное положение при учёте влияния угла β\beta приводит к увеличению угла отражения. Угол отражения от зеркала С: увеличился (ответ: 1).

Типичные ошибки

  • Забывают, что при повороте зеркала изменяется угол между падающим лучом и нормалью, а не сам луч
  • Путают угол поворота зеркала с изменением угла отражения — они связаны, но не равны
  • Неправильно учитывают двойное влияние поворота: изменяется как нормаль, так и положение точки падения луча
Непонятно?

Похожие задачи