宇航员在月球上安装如图所示的装置,平面镜M1和M2在同一平面上,镜子M3有两个反射平面,这两个反射平面互相背对而合在一起,与M1垂直,M3的反射面朝向地球.在地球上向

发布时间:2020-08-11 23:50:13

宇航员在月球上安装如图所示的装置,平面镜M1和M2在同一平面上,镜子M3有两个反射平面,这两个反射平面互相背对而合在一起,与M1垂直,M3的反射面朝向地球.在地球上向这个装置发射一束细激光.
(1)使激光与装置的横截面积在同一平面内:射向该装置的激光,经过平行移动,其反射光总能返回地球,请你证明这一点;
(2)若每块平面镜的形状都是边长为0.5m的正方形,求返回的激光束离开发射激光束的最大距离.

网友回答

解:

(1)如图所示,射向装置M1的光(从左面射来的光),若只能接触到M1或反射光线不会碰到M3的话,只要将光线向右移动就能首先碰到M3或M2;同样的道理,从右面来的光也可以平行移动让其首先碰到M1或M3.由于两种情况本质相同,我们分析从右面来的光碰到M2的情况:

如图所示:根据光的反射定律,M2的入射光线和反射光线的夹角为2α.由于M2与M3垂直,M3的入射角为β,且β+α=90°,
所以M3的入射光线与反射光线的夹角为2β,最初的入射光线与最后的反射光线间的同旁内角之和为2α+2β=180°,
所以反射光与入射光平行.


(2)若入射光恰从M2的边缘射入,从M3的边缘反射出去,这时返回激光束离开发射激光束距离最大.
由图知:两镜边缘之间距离等于两激光束之间距离,相当于以M2、M3为直角边的直角三角形的斜边,
根据勾股定理得:此距离为≈0.71m.
解析分析:(1)在光的反射现象中,反射角等于入射角;
(2)若入射光恰从M2的边缘射入,从M3的边缘反射出去,这时返回激光束离开发射激光束距离最大,根据已知条件和勾股定理得到最大距离.

点评:此题考查的是光的反射定律的应用,涉及到数学上的平行法则、勾股定理等知识,根据题意画出正确的示意图帮助分析,是解决此类问题的关键.
以上问题属网友观点,不代表本站立场,仅供参考!