bab 6: cahaya dan optik

41
6.1 PEMBIASAN CAHAYA 1. Pembiasan cahaya ialah satu fenomena di mana arah cahaya berubah apabila melintasi sempadan antara dua medium yang berlainan ketumpatan. 2. Ia terjadi akibat daripada perubahan halaju cahaya apabila merambat dari satu medium ke medium yang lain. 3. Gambar rajah di bawah menunjukkan sinar cahaya yang merambat dari udara (kurang tumpat) ke kaca (lebih tumpat). Sinar cahaya dibiaskan mendekati normal i > r halaju cahaya berkurang selepas memasuki ke dalam kaca. 4. Gambar rajah di bawah menunjukkan sinar cahaya yang merambat dari kaca (lebih tumpat) ke udara (kurang tumpat). Bab 6: Cahaya dan Optik

Upload: others

Post on 23-Nov-2021

26 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Bab 6: Cahaya dan Optik

6.1 PEMBIASAN CAHAYA

1. Pembiasan cahaya ialah satu fenomena di mana arah cahaya berubah apabila

melintasi sempadan antara dua medium yang berlainan ketumpatan.

2. Ia terjadi akibat daripada perubahan halaju cahaya apabila merambat dari satu

medium ke medium yang lain.

3. Gambar rajah di bawah menunjukkan sinar cahaya yang merambat dari udara

(kurang tumpat) ke kaca (lebih tumpat).

• Sinar cahaya dibiaskan mendekati

normal

• i > r

• halaju cahaya berkurang selepas

memasuki ke dalam kaca.

4. Gambar rajah di bawah menunjukkan sinar cahaya yang merambat dari kaca

(lebih tumpat) ke udara (kurang tumpat).

Bab 6: Cahaya dan Optik

Page 2: Bab 6: Cahaya dan Optik

• Sinar cahaya dibiaskan menjauhi

normal

• i < r

• halaju cahaya bertambah selepas

memasuki ke dalam udara.

❖ Indeks Biasan

1. Indeks biasan ialah nisbah laju cahaya dalam vakum kepada laju cahaya di dalam

medium.

v

cn =

2. Indeks biasan, n menentukan darjah pembengkokan alur cahaya apabila cahaya

merambat dari vakum ke suatu medium.

Page 3: Bab 6: Cahaya dan Optik

❖ Hukum Snell

1. Menurut hukum pembiasan;

i. Sinar tuju dan sinar biasan berada pada sisi normal yang bertentangan pada

titik tuju dan ketiga-tiga terletak pada satah yang sama.

ii. Hukum Snell;

2211 sinsin nn =

Maka, 2

1

1

2

sin

sin

=

n

n

Apabila medium 1 ialah udara, 11 =n , medium 2, nn =2

r

in

sin

sin=

Di mana,

=1n indeks biasan medium 1

=2n indeks biasan medium 2

=1 sudut tuju medium 1

=2 sudut tuju medium 2

Di mana,

=n indeks biasan medium 2

=i sudut tuju dalam udara

=r sudut biasan dalam medium 2

Page 4: Bab 6: Cahaya dan Optik

Contoh 1

1. Kira sudut biasan bagi bongkah

kaca di sebelah.

[Indeks biasan bongkah kaca = 1.52]

Penyelesaian:

𝑛 = sin 𝑖

sin 𝑟

1.52 = sin 30𝑜

sin 𝑟

sin 𝑟 = sin 30𝑜

1.52

r = 19.2°

Contoh 2

Kelajuan cahaya dalam kaca ialah 2.0 x 10 8 msˉ¹ dan lajunya dalam udara pula ialah 3.0

x 10 8 msˉ¹. Kirakan indeks biasan kaca itu.

Penyelesaian:

𝐼𝑛𝑑𝑒𝑘𝑠 𝑏𝑖𝑎𝑠𝑎𝑛, 𝑛 = 𝑙𝑎𝑗𝑢 𝑐𝑎ℎ𝑎𝑦𝑎 𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚 𝑣𝑎𝑘𝑢𝑚, 3 × 108𝑚𝑠−1

𝑙𝑎𝑗𝑢 𝑐𝑎ℎ𝑎𝑦𝑎 𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑢𝑚

5.1100.2

100.38

8

=

=n

Page 5: Bab 6: Cahaya dan Optik

❖ Dalam Nyata dan Dalam Ketara

1. Sebuah blok kaca diletakkan di atas sehelai kertas. Huruf pada kertas itu kelihatan

lebih besar jika dilihat dari atas bongkah kaca.

2. Kolam renang kelihatan lebih cetek daripada keadaan sebenar.

3. Pensel kelihatan bengkok jika diletakkan di dalam gelas berisi air.

4. Rajah 6.1 menunjukkan seorang jurulatih selam yang berada di tepi kolam melihat

kedudukan penyelam lebih dekat dengan permukaan air.

Rajah 6.1 Kedudukan imej penyelam dari sudut pandangan jurulatih

Page 6: Bab 6: Cahaya dan Optik

5. Rajah 6.2 menunjukkan seorang penyelam yang berada di dasar kolam melihat

jurulatihnya berada lebih jauh daripadanya.

Rajah 6.2 Kedudukan imej jurulatih dari sudut pandangan penyelam

6. Kesemua fenomena ini boleh dijelaskan oleh pembiasan cahaya.

7. Duit syiling di dalam sebuah bikar kelihatan berdekatan dengan permukaan air

berbanding dengan kedudukan sebenarnya.

8. Ini kerana cahaya (duit syiling) merambat dari medium lebih tumpat (air) ke medium

kurang tumpat (udara).

9. Oleh itu, sinar cahaya terbias menjauhi normal apabila keluar dari air. Sinar cahaya

itu kemudian memasuki mata pemerhati.

10. Mata pemerhati sebenarnya melihat imej maya di atas objek.

11. Jarak imej maya ke permukaan air dikenali sebagai kedalaman ketara, h.

12. Manakala jarak sebenar objek dari permukaan air dikenali sebagai kedalaman nyata,

H.

Page 7: Bab 6: Cahaya dan Optik

Rajah 6.3 Kesan pembiasan cahaya ke atas duit syiling di dalam sebuah bikar

13. Hubungan di antara dalam sebenar, H dan dalam ketara, h ditunjukkan pada graf di

bawah.

6.2 PANTULAN DALAM PENUH

❖ Sudut genting, c

1. Apabila cahaya bergerak dari suatu medium yang lebih tumpat (air) kepada yang

kurang tumpat (udara), ia akan dibiaskan menjauhi normal.

Page 8: Bab 6: Cahaya dan Optik

2. Sebahagian kecil daripada cahaya itu dipantulkan ke dalam medium yang lebih

tumpat itu.

3. Jika sudut tuju, i, bertambah, sudut biasan, r juga bertambah

4. Ketika sudut biasan mencapai 90°, pada masa itu cahaya dibiaskan di sepanjang

sempadan blok kaca dengan udara.

5. Sudut tuju dalam kaca ketika ini dinamakan sudut genting, c.

❖ Pantulan dalam penuh

1. Jika sudut tuju lebih besar daripada sudut genting (i > c), cahaya tidak lagi

dibiaskan tetapi dipantulkan pula ke dalam kaca

2. Fenomena ini dikenali sebagai pantulan dalam penuh.

Page 9: Bab 6: Cahaya dan Optik

❖ Hubungan di antara sudut genting dan indeks biasan

Contoh 1

Sudut genting air ialah 49°. Tentukan indeks biasan air itu.

Penyelesaian;

Indeks biasan air, 33.149sin

1

sin

1===

ocn

Page 10: Bab 6: Cahaya dan Optik

Contoh 2

Bongkah kaca mempunyai indeks biasan , n = 1.5. Kirakan sudut gentingnya .

Penyelesaian;

Sudut genting, o

nc 8.41

5.1

1sin

1sin 11 =

=

= −−

❖ Fenomena Semulajadi yang Melibatkan Pantulan Dalam Penuh

1. Logamaya

Rajah 6.4 Fenomena logamaya

• Logamaya berlaku disebabkan oleh pembiasan dan pantulan dalam penuh.

• Ia biasanya berlaku di kawasan gurun dan pada hari yang panas.

• Logamaya ialah bayangan seperti lopak air di atas jalan raya pada satu jarak

di hadapan pemerhati.

Page 11: Bab 6: Cahaya dan Optik

• Udara di atas jalan raya mempunyai beberapa lapisan. Pada waktu panas,

udara berdekatan tanah mempunyai suhu yang lebih tinggi, jadi indeks

biasan lebih rendah berbanding udara di lapisan atas.

• Sinar cahaya daripada langit terbias menjauhi normal apabila cahaya

merambat daripada udara yang lebih tumpat ke kurang tumpat.

• Sudut tuju menjadi meningkat sehingga ia menjadi lebih besar daripada

sudut genting.

• Akhirnya, pantulan dalam penuh berlaku.

• Imej awan kelihatan di atas jalan seolah-olah seperti lopak air.

Rajah 6.5 Proses pembentukan logamaya

Page 12: Bab 6: Cahaya dan Optik

2. Pelangi

Rajah 6.6 Fenomena kejadian pelangi

• Pelangi dibentuk oleh pembiasan dan pantulan dalam penuh cahaya

matahari yang melalui titisan air.

• Cahaya yang melalui titisan air hujan dibiaskan dan disebarkan kepada

tujuh komponen cahaya.

• Ia kemudiannya mengalami pantulan dalam penuh di bahagian belakang

titisan air dan kemudian dipantulkan sekali lagi ke mata pemerhati.

Rajah 6.7 Proses kejadian pelangi

Page 13: Bab 6: Cahaya dan Optik

❖ Aplikasi-aplikasi Pantulan Dalam Penuh

1. Periskop berprisma

Rajah 6.8 Gambarajah sinar cahaya yang memasuki prisma kaca dalam sebuah periskop

• Periskop digunakan untuk melihat objek di belakang sesuatu halangan.

• Ia biasanya digunakan dalam kapal selam untuk memerhati keadaan pada

permukaan laut.

• Imej yang dilihat melalui periskop ialah menegak dan sama saiz dengan

objek.

2. Binokular berprisma

• Binokular berprisma juga dibina berdasarkan kesan prisma kaca pada sinar

cahaya. Pada setiap bahagian binokular, dua prisma kaca disusun dengan

Page 14: Bab 6: Cahaya dan Optik

permukaan hipotenusnya adalah selari tetapi dengan pepenjurunya adalah

berserenjang sesama sendiri.

• Imej yang dihasilkan adalah maya dan tegak.

Rajah 6.9 Gambarajah sinar cahaya yang memasuki prisma kaca dalam sebuah binokular prisma.

3. Gentian optik

Rajah 6.10 Gentian optik

• Gentian optik digunakan secara meluas dalam telekomunikasi dan alatan

perubatan.

• Ianya sangat nipis dan rod fleksibelnya diperbuat daripada kaca khas dan

plastik lutsinar.

• Gentian optik mempunyai indeks biasan yang tinggi, jadi sudut gentingnya

adalah sangat kecil.

Page 15: Bab 6: Cahaya dan Optik

• Maka cahaya akan memasuki gentian optik dengan sudut tuju yang lebih

besar.

• Sinar cahaya akan mengalami pantulan dalam penuh di sepanjang gentian

optik dalam bentuk zig-zag seperti yang ditunjukkan dalam gambarajah di

bawah.

Rajah 6.11 Gambarajah sinar cahaya yang memasuki gentian optik

6.3 PEMBENTUKAN IMEJ OLEH KANTA

1. Terdapat 2 jenis kanta.

• Kanta cembung juga dikenali sebagai kanta penumpu.

• Kanta cekung juga dikenali sebagai kanta pencapah.

Kanta cembung Kanta cekung

Lebih tebal di bahagian tengah daripada

bahagian pinggirnya.

Lebih nipis di bahagian tengah daripada

bahagian pinggirnya.

Sinar cahaya yang merambat melalui

kanta cembung akan ditumpukan pada

titik fokus.

Sinar cahaya yang merambat melalui kanta

cembung akan dicapahkan daripada titik

fokus.

Page 16: Bab 6: Cahaya dan Optik

Titik fokus kanta cembung adalah nyata

kerana cahaya yang dibias menumpu

pada titik itu.

Oleh itu, panjang fokus, f adalah positif.

Titik fokus kanta cekung adalah maya

kerana cahaya yang dibias mencampah

daripada titik itu.

Oleh itu, panjang fokus, f adalah negatif.

Istilah Penting

Pusat optik, O Titik pada pusat kanta di mana tiada pembiasan sinar

cahaya berlaku.

Paksi utama, P Garis lurus yang membentuk satu sudut tegak dengan

kanta dan merambat melalui pusat optik.

Titik fokus, F Titik di mana semua sinar cahaya ditumpukan.

Panjang fokus, f Jarak antara pusat optik, O dan titik fokus, F

Jarak objek, u Jarak di antara objek dan pusat optik, O

panjang

fokus, f

kanta cembung

Page 17: Bab 6: Cahaya dan Optik

Jarak imej, v Jarak di antara imej dan pusat optik, O

Satah fokus Satah yang melalui F dan berserenjang dengan paksi

utama.

❖ Syarat dalam melukis gambar rajah sinar

Kanta cembung Kanta Cekung

Syarat 1:

Sinar cahaya yang merambat melalui

pusat optik kanta dalam garis lurus

tanpa dibiaskan.

Syarat 1:

Sinar cahaya yang merambat melalui

pusat optik kanta dalam garis lurus

tanpa dibiaskan.

Syarat 2:

Sinar cahaya yang selari dengan paksi

utama akan ditumpukan ke titik fokus.

Syarat 2:

Sinar cahaya yang selari dengan paksi

utama akan dicapahkan dari titik fokus.

Page 18: Bab 6: Cahaya dan Optik

Syarat 3:

Sinar cahaya yang melalui titik fokus

akan dibiaskan selari dengan paksi

utama.

Syarat 3:

Sinar cahaya yang merambat ke titik

fokus akan dibiaskan selari dengan

paksi utama.

❖ Ciri-ciri Imej yang Dihasilkan oleh Kanta Cembung

1. Ciri-ciri, kedudukan dan saiz imej yang terbentuk daripada kanta cembung

bergantung pada jarak objek, u daripada titik fokus, f.

2. Ia boleh ditentukan dengan melukis gambar rajah sinar.

⚫ Langkah-langkah melukis gambar rajah sinar bagi kanta cembung

1. Lukiskan sinar cahaya selari dengan paksi utama dari objek dan dibiaskan di titik

fokus.

2. Lukiskan sinar yang dibiaskan melalui titik fokus.

Page 19: Bab 6: Cahaya dan Optik

(Ingat titik fokus kanta cembung adalah di hadapan kanta / bertentangan dengan

kedudukan objek)

3. Lukiskan sinar dari objek ke pusat optik.

4. Lukiskan imej di mana dua sinar bersilang.

Jarak

objek Gambar rajah sinar

Ciri-ciri dan

kedudukan imej Aplikasi

Jarak

objek

sama

dengan F

u = f

⚫ Imej terbentuk

di infiniti

⚫ Maya

⚫ Tegak

⚫ Dibesarkan

⚫ Kanta mata

teleskop

Page 20: Bab 6: Cahaya dan Optik

Objek di

antara F

dan P

u < f

⚫ Imej di belakang

objek

⚫ Maya

⚫ Tegak

⚫ Dibesarkan

⚫ Kanta

pembesar

⚫ Kanta

cermin mata

Jarak

objek

sama

dengan

2F

u = 2f

⚫ Imej terbentuk

di 2F

⚫ Nyata

⚫ Songsang

⚫ Sama saiz

dengan objek

⚫ Mesin

fotostat

Jarak

objek

lebih

daripada

2F

u > 2f

⚫ Imej terbentuk

di antara F dan

2F

⚫ Nyata

⚫ Songsang

⚫ Dikecilkan

⚫ Kanta

kamera

⚫ Kanta mata

manusia

Objek di

infiniti

⚫ Imej terbentuk

di F

⚫ Nyata

⚫ Songsang

⚫ Dikecilkan

⚫ Kanta objek

teleskop

Page 21: Bab 6: Cahaya dan Optik

Imej maya ialah imej yang terbentuk di belakang kanta, manakala imej nyata ialah imej

yang terbentuk di hadapan kanta.

⚫ Ciri-ciri imej yang Dibentuk Oleh Kanta Cekung

1. Imej yang dibentuk oleh kanta cekung sentiasa mempunyai ciri-ciri yang sama

iaitu;

• Maya

• Tegak

• Mengecil

⚫ Langkah-langkah melukis gambar rajah sinar bagi kanta cekung

1. Lukiskan sinar cahaya selari dengan paksi utama dari objek.

2. Lukiskan sinar yang dicapahkan melalui titik fokus.

(Ingat titik fokus kanta cekung adalah di belakang kanta / sama bahagian dengan

kedudukan objek)

Page 22: Bab 6: Cahaya dan Optik

3. Lukiskan sinar dari objek ke pusat optik.

4. Lukiskan imej di mana dua sinar bersilang

❖ Pembesaran Linear

1. Pembesaran linear ialah nisbah saiz imej kepada saiz objek.

𝑃𝑒𝑚𝑏𝑒𝑠𝑎𝑟𝑎𝑛 𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎𝑟, 𝑚 =𝑇𝑖𝑛𝑔𝑔𝑖 𝑖𝑚𝑒𝑗, ℎ𝑖

𝑇𝑖𝑛𝑔𝑔𝑖 𝑜𝑏𝑗𝑒𝑘, ℎ𝑜=

𝐽𝑎𝑟𝑎𝑘 𝑖𝑚𝑒𝑗, 𝑣

𝐽𝑎𝑟𝑎𝑘 𝑜𝑏𝑗𝑒𝑘, 𝑢

Page 23: Bab 6: Cahaya dan Optik

Contoh:

Pembesaran bagi kanta cembung ialah 5. Jika satu imej dibentukkan pada 10 cm di

belakang kanta, carikan jarak objek itu.

Penyelesaian;

𝑃𝑒𝑚𝑏𝑒𝑠𝑎𝑟𝑎𝑛 𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎𝑟, 𝑚 =𝐽𝑎𝑟𝑎𝑘 𝑖𝑚𝑒𝑗, 𝑣

𝐽𝑎𝑟𝑎𝑘 𝑜𝑏𝑗𝑒𝑘, 𝑢

5 =10

𝐽𝑎𝑟𝑎𝑘 𝑜𝑏𝑗𝑒𝑘, 𝑢

𝐽𝑎𝑟𝑎𝑘 𝑜𝑏𝑗𝑒𝑘, 𝑢 =10

5= 2 𝑐𝑚

6.4 FORMULA KANTA NIPIS

1. Pembentukan imej oleh kanta juga boleh dikaji dengan cara matematik.

2. Satu persamaan kanta yang menghubungkaitkan jarak objek u, jarak imej v, dan

panjang fokus f adalah seperti berikut:

Page 24: Bab 6: Cahaya dan Optik

vuf

111+=

Di mana, f = jarak fokus

u = jarak objek

v = jarak imej

3. Apabila menggunakan persamaan kanta untuk menyelesaikan masalah, adalah

penting bagi kita untuk menentukan tanda positif/negatif bagi u, v dan f.

4. Jadual di bawah menunjukkan panduan untuk anda untuk menentukan tanda

positif/negatif bagi u, v dan f.

Contoh

Tentukan jarak fokus bagi gambar rajah sinar di bawah.

Jarak Kanta cembung Kanta cekung

Panjang fokus, f Positif (+) Negatif (-)

Jarak objek, u Positif (+) Positif (+)

Jarak imej, v Imej nyata

Di sebelah kanta yang

bertentangan dengan objek

Imej maya

Di sebelah kanta yang sama

dengan objek

Page 25: Bab 6: Cahaya dan Optik

Penyelesaian:

1

𝑓=

1

𝑢+

1

𝑣

1

𝑓=

1

4+

1

(−1)

1

𝑓=

3

4

F = 4/3 = 1.33 cm

6.4 PERALATAN OPTIK

❖ Kegunaan Kanta dalam Peralatan Optik

1. Kanta Pembesar

Rajah 6.12 Kanta pembesar

Page 26: Bab 6: Cahaya dan Optik

⚫ Ia terdiri daripada satu kanta cembung dengan jarak fokus yang pendek

(kuasa kanta yang tinggi)

⚫ Satu objek diletakkan pada kedudukan kurang daripada jarak fokus kanta.

⚫ Imej yang terbentuk adalah dibesarkan, tegak dan maya.

⚫ Kuasa pembesaran meningkat jika jarak fokus kanta dikurangkan.

⚫ Imej yang tajam dan besar dapat dilihat pada jarak penglihatan yang terdekat

dengan mata. Secara umumnya jarak penglihatan mata ialah 25 cm dari

kanta.

Rajah 6.13 Gambarajah sinar pembentukan imej pada kanta pembesar

2. Teleskop astronomi

Rajah 6.14 Teleskop astronomi

⚫ Ia terdiri daripada kanta objektif dan kanta mata.

Page 27: Bab 6: Cahaya dan Optik

⚫ Kanta objektif digunakan untuk menerima cahaya daripada objek jauh.

⚫ Imej pertama yang dibentuk adalah di titik fokus kanta objektif of . Imej yang

terbentuk adalah nyata, songsang dan dikecilkan.

⚫ Imej pertama ini sekarang akan menjadi objek bagi kanta mata.

⚫ Kanta mata dilaraskan sehingga imej pertama berada pada titik fokus mata,

mf .

⚫ Imej akhir yang terbentuk adalah pada infiniti. Teleskop dikatakan dalam

keadaan pelarasan normal.

⚫ Bagi pelarasan normal, jarak pemisahan antara dua kanta ialah mo ff + .

⚫ Pembesaran suatu teleskop diberi oleh; m

o

f

fm =

Rajah 6.15 Gambarajah sinar pembentukan imej pada teleskop astronomi

Page 28: Bab 6: Cahaya dan Optik

3. Kamera

Rajah 6.16 Gambarajah sinar pembentukan imej pada kamera

⚫ Kanta cembung digunakan untuk menghasilkan imej nyata, songsang dan

dikecilkan di atas filem cahaya yang sensitif pada skrin kamera.

⚫ Diafragma digunakan untuk melaraskan saiz bukaan. Ia mengawal jumlah

cahaya yang melalui kamera.

⚫ Pengatup digunakan untuk mengawal masa pendedahan semasa mengambil

gambar.

4. Projektor Slaid

Rajah 6.17 Gambarajah sinar pembentukan imej pada projektor slaid

Page 29: Bab 6: Cahaya dan Optik

⚫ Projektor menggunakan kanta cembung untuk membentuk gambar yang

nyata dan diperbesarkan pada skrin.

⚫ Kondensor terdiri daripada dua kanta plana-cembung. Fungsi kondensor

adalah untuk memfokuskan semua cahaya yang mencerahkan keseluruhan

slaid. Ia juga berfungsi sebagai penebat haba untuk menghentikan haba dari

mentol supaya tidak merosakkan slaid.

⚫ Slaid berfungsi sebagai objek. Ia terletak pada jarak antara f dan 2f dari kanta

projektor sehingga gambar yang dihasilkan adalah nyata dan diperbesar.

Slaid sengaja diletakkan terbalik supaya imej tegak terbentuk pada skrin.

⚫ Kanta projektor memancarkan imej di skrin yang terletak di kedudukan

dengan beberapa meter jauhnya. Ia boleh dilaraskan untuk mendapatkan

imej yang tajam.

⚫ Fungsi cermin cekung adalah untuk memantulkan dan memfokuskan cahaya

terang ke arah kondensor. Ini dapat meningkatkan kecerahan imej.

⚫ Mentol dengan kecerahan tinggi digunakan. Mentol mesti diletakkan di

tengah kelengkungan cermin cekung.

⚫ Imej yang dihasilkan adalah nyata, diperbesar dan terbalik (kerana slaid

diletakkan terbalik, maka gambar akan kelihatan tegak).

Page 30: Bab 6: Cahaya dan Optik

5. Mikroskop Majmuk

Rajah 6.18 Mikroskop majmuk

1. Mikroskop digunakan untuk memerhati dan membesarkan objek kecil

seperti bakteria.

2. Ia terdiri daripada dua kanta cembung (kanta mata dan kanta objek) yang

berkuasa tinggi dengan panjang fokus yang pendek.

3. Kanta objek:

• Dekat dengan objek

• Panjang fokus, Fo

• Menghasilkan satu imej yang nyata, terbalik dan lebih besar daripada

objek.

• Membentuk imej, Io

4. Kanta mata:

• Dekat dengan mata

• Panjang fokus, fe (fe > fo)

• Bertindak sebagai kanta pembesar untuk Io dan membentuk Ii

Page 31: Bab 6: Cahaya dan Optik

5. Kedudukan imej di antara Fo dan 2Fo

Rajah 6.19 Gambarajah sinar pembentukan imej pada mikroskop majmuk

Page 32: Bab 6: Cahaya dan Optik

6.6 PEMBENTUKAN IMEJ OLEH CERMIN SFERA

1. Satu cermin melengkung adalah sebahagian daripada satu cermin sfera. Permukaan

pantulan cermin adalah sebahagian daripada suatu bulatan yang besar seperti rajah

di bawah :-

2. Suatu cermin cekung

⚫ melengkung ke dalam.

⚫ juga dikenali sebagai cermin penumpu.

⚫ memantulkan semua sinar yang selari ke arah fokus utama, F . Ini ialah

fokus nyata.

3. Suatu cermin cembung

• melengkung ke luar.

• juga dikenali sebagai cermin pencapah.

Page 33: Bab 6: Cahaya dan Optik

• memantulkan semua sinar yang selari menghala ke luar, seolah-olah berasal

dari fokus utama, F yang berada di belakang cermin. Titik fokus ini ialah

fokus maya.

Istilah Penting

Pusat

kelengkungan,

C

Pusat geometri bagi sebuah sfera di mana cermin cekung atau

cermin cembung adalah sebahagiannya.

Kutub cermin, P Titik pusat bagi cermin

Paksi utama Garis yang melalui pusat kelengkungan, C dan kutub cermin, P

Jejarian

kelengkungan, r

Jarak di antara kutub, P dan pusat kelengkungan, C.

TIPS SKOR A

Ingat di mana C = pusat kelengkungan dan F = titik fokus bagi setiap

cermin cekung dan cermin cembung.

Page 34: Bab 6: Cahaya dan Optik

⚫ Syarat Gambar Rajah Sinar bagi Cermin

Cermin cekung

1. Satu sinar selari dengan

paksi utama dipantul

melalui F.

2. Satu sinar melalui F

dipantul secara selari

dengan paksi utama.

3. Satu sinar melalui C

dipantul sepanjang

lintasannya sendiri.

Fokus utama, F Titik di mana semua sinar selari menumpu kepada paksi utama

cermin cekung atau titik di mana sinar selari mencapah selepas

dipantul oleh cermin cembung.

Panjang fokus, f Jarak antara kutub cermin, P dan fokus utama, F bagi cermin.

Bukaan cermin Bahagian permukaan cermin yang memantulkan cahaya.

Jarak objek, u Jarak objek daripada kutub cermin, P.

Jarak imej, v Jarak imej daripada kutub cermin, P.

Page 35: Bab 6: Cahaya dan Optik

Cermin cembung

1. Satu sinar terhadap F

dipantul secara selari

dengan paksi utama.

2. Satu sinar selari

dengan paksi utama

dipantul seolah-olah

ia datang dari F.

3. Satu sinar terhadap C

dipantul sepanjang

lintasannya sendiri.

⚫ Gambar Rajah Sinar Imej Untuk Cermin Cekung

Jarak

objek, u Gambarajah sinar

Jarak imej,

v Ciri-ciri imej

Di antara

F dan P

u < f

Imej

terbentuk

di belakang

cermin.

• maya

• tegak

• dibesarkan

Digunakan

sebagai cermin

solek dan cermin

untuk doktor

gigi.

Page 36: Bab 6: Cahaya dan Optik

Di F

u = f

Imej

terbentuk

di infiniti.

• maya

• dibesarkan

• tegak

Digunakan

sebagai

pemantul lampu

suluh.

Di antara

C dan F

f < u < 2f

Imej

terbentuk

jauh dari C.

• nyata

• songsang

• dibesarkan

Di C

u = 2f

Imej

terbentuk

di C.

• nyata

• songsang

• sama saiz

dengan objek

Digunakan

sebagai

pemantul cahaya

dalam projektor.

Page 37: Bab 6: Cahaya dan Optik

Jauh dari

C

u > 2f

Imej

terbentuk

di antara C

dan F.

• nyata

• songsang

• dikecilkan

Di infiniti

u =

Imej

terbentuk

di F.

• nyata

• tegak

• dikecilkan

Digunakan untuk

melihat objek

jauh seperti

menerusi

teleskop.

Imej maya ialah imej yang terbentuk di belakang cermin, manakala imej nyata ialah

imej yang terbentuk di hadapan cermin.

Page 38: Bab 6: Cahaya dan Optik

⚫ Gambar Rajah Sinar Imej Untuk Cermin Cembung

1. Cermin cembung sentiasa membentuk imej yang maya, tegak dan lebih kecil

daripada objek untuk setiap kedudukan objek diletakkan.

2. Imej terbentuk di belakang cermin.

Untuk cermin

cekung, C dan F

adalah di hadapan

cermin.

TIPS SKOR A

Turutan melukis gambarajah sinar

1. Dari OBJEK ke KUTUB CERMIN ke TITIK FOKUS

2. Dari OBJEK ke PUSAT KELENGKUNGAN

Page 39: Bab 6: Cahaya dan Optik

Untuk cermin

cembung, C dan F

adalah di belakang

cermin.

TIPS SKOR A

1. Kedudukan F dan C bagi cermin cembung adalah di belakang cermin.

2. Turutan melukis gambarajah sinar

• Dari OBJEK ke KUTUB CERMIN ke TITIK FOKUS

• Dari PUSAT KELENGKUNGAN ke OBJEK

Page 40: Bab 6: Cahaya dan Optik

❖ Aplikasi Prinsip Cermin Cembung dalam Kehidupan Seharian

Cermin pandang sisi kereta

Cermin cembung diletakkan kepada cermin satah

kerana ia mempunyai medan pandangan yang lebih

luas daripada cermin satah.

Jadi kawasan yang lebih luas dapat diperhatikan oleh

pemandu.

Cermin sudut tersembunyi

Ianya biasa diletakkan di selekoh tajam.

Ini membolehkan pemandu melihat bahagian yang

tersembunyi untuk mengelakkan kemalangan.

Cermin keselamatan

Ia biasanya digantung di penjuru siling kedai dan

kilang supaya kawasan yang lebih luas dapat dilihat

untuk mengelakkan kecurian.

❖ Aplikasi Prinsip Cermin Cekung dalam Kehidupan Seharian

Cermin solek atau bercukur

Imej yang terbentuk adalah maya, tegak dan

dibesarkan.

Page 41: Bab 6: Cahaya dan Optik

Pemantul cahaya dalam

teleskop

Satu cermin cekung diletakkan pada dasar teleskop

untuk mengumpul dan menumpu cahaya pada fokus

utama bagi cermin.

Imej bintang-bintang dihasilkan pada fokus utama.

Pemantul cahaya lampu suluh

Mentol diletakkan pada fokus utama cermin cekung.

Cahaya mentol akan dipantulkan oleh cermin cekung

untuk membentuk sinar cahaya yang selari.

Pemantul cahaya pada

projektor

Projektor menggunakan cermin cekung untuk

memantulkan imej pada skrin putih.

Cermin doktor gigi

Doktor gigi menggunakan cermin cekung kecil di

hujung rod besi untuk memeriksa gigi pesakit.

Cermin cekung akan membesarkan imej gigi, jadi

doktor gigi dapat melihat dengan lebih jelas.