ID: 00017726
Луч света 1 падает на поверхность горизонтального зеркала $A$ под углом $\alpha=20^\circ$ к вертикальной нормали (см. рисунок слева). Отражаясь от зеркала $A$, луч попадает на зеркало $B$, расположенное горизонтально над точкой падения. Сначала зеркала $B$ и $C$ расположены горизонтально. Затем их поворачивают: зеркало $B$ — на угол $\beta\lt \alpha$ против часовой стрелки, а зеркало $C$ устанавливают вертикально (см. рисунок справа).
Определите характер изменения угла отражения луча при отражении его от зеркала $B$ и от зеркала $C$.
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Источник: ФИПИ
Угол отражения всегда равен углу падения, а угол падения — это угол между лучом и нормалью к зеркалу. Луч 1 и зеркало $A$ не трогают, поэтому луч, идущий от $A$ к зеркалам $B$ и $C$, остаётся прежним. Меняется только наклон самих зеркал $B$ и $C$ — а значит, меняется угол между этим лучом и их нормалями.
Сначала $B$ горизонтально, и луч от $A$ падает на него под тем же углом $\alpha$ к вертикальной нормали (по симметрии отражения от $A$). Когда $B$ поворачивают на угол $\beta$ против часовой стрелки, его нормаль тоже поворачивается на $\beta$. Луч приходит к $B$ слева сверху, а нормаль уходит в другую сторону, поэтому угол между лучом и нормалью складывается: новый угол падения $\alpha+\beta$. Раз он стал больше, угол отражения от $B$ увеличился (1).
Когда $B$ повернули, отражённый от него луч пошёл круче вниз-вправо и попадает на зеркало $C$. Раньше $C$ было горизонтальным, и угол отражения на нём был $\alpha=20^\circ$. Теперь $C$ стоит вертикально, его нормаль горизонтальна. Если проследить ход луча после поворота $B$ (например, при $\alpha=20^\circ$, $\beta=10^\circ$), луч приходит на вертикальное зеркало под углом около $50^\circ$ к его горизонтальной нормали. Это заметно больше прежних $20^\circ$, поэтому угол отражения от $C$ тоже увеличился (1).
Подвох в том, что изменился не луч, а ориентация зеркал: поворот зеркала на угол $\beta$ меняет угол падения на ту же величину, а постановка $C$ вертикально резко увеличивает угол между лучом и новой (горизонтальной) нормалью.