5 1 Pantulan Cahaya

PELAJARAN 1 – PANTULAN CAHAYA Pendahuluan : Pantulan cahaya berlaku apabila cahaya bergerak menunju ke satu permukaan yang legap , rata dan licin. Permukaan yang rata yang akan memantulkan cahaya yang seragam untuk menghasilkan imej. Contohnya kita dapat melihat imej kita dalam cermin satah. Permukaan yang tidak rata yang akan memantulkan cahaya yang tidak seragam menyebabkan imej tidak terhasil . Contohnya kita tidak dapat melihat imej kita dalam sehelai kertas.

Hukum- Hukum Pantulan cahaya

Hukum 1 : Sinar tuju, garis normal dan sinar pantulan berada dalam satah yang sama. Hukum 2 pantulan

:

Sudut tuju = Sudut

Pantulan Cahaya Pada Cermin Satah

Istilah-Istilah Pantulan Garis normal berserenjang permukaan pantulan.

:

garis yang dengan

Sudut tuju : sinar tuju garis garis normal

sudut antara dengan

Sudut pantulan : sinar dengan garis normal

sudut antara pantulan garis

(i) Eksperimen untuk membina hipotesis mengenai hukum pantulan cahaya pada cermin satah Hipotesis : Sudut tuju = sudut pantulan

Letak dengan tegak sebuah cermin satah di atas sekeping kertas putih dan lekatkan dengan plastisin. Lukiskan garis normal ON. Sinarkan cahaya pada sudut tuju i. Dengan menggunakan protraktor ukur sudut pantulan,r. Ulangi eksperimen sebanyak 5 kali dengan sudut i yang berlainan pula. Didapati sudut tuju,i = sudut pantulan,r Oleh itu hipotesis disokong. (ii) Rajah sinar bagi cermin satah. Rajah sinar bagi cermin satah digunakan untuk mengetahui kedudukan imej dan ciri imej yang dibentukkan oleh cermin satah dan berasaskan Hukum Pantulan Cahaya.

Kaedahnya : (a) Lukis sebarang dua garis normal pada cermin (b) Lukis sebarang dua sinar tuju yang setiap satunya menuju ke garis garis normal yang dilukis (c) Ukur sudut tuju masing-masing dengan protraktor. (d) Guna Hukum Pantulan ( sudut tuju = sudut pantulan ) untuk melukis dua sinar pantulan di depan cermin. (e) Ekstrapolasi kedua-dua sinar pantulan di belakang cermin dengan garis putus-putus sehingga kedua-dua garis bertemu. (f) Tanda titik pertemuan itu. Titik itu adalah merupakan kedudukan imej. (iii) Ciri bagi cermin satah. (a) Saiz imej = saiz objek (b) Jarak imej = jarak objek (c) Songsang sisi (d) Maya (iv) Eksperimen untuk menentukan hubungan antara jarak objek dengan jarak imej pada cermin satah. Hipotesis : Jarak imej = Jarak objek

Letakkan sekeping cermin satah di atas sekeping kertas putih dan lukiskan sempadan cermin di atas kertas putih. Cucuk sebatang pin di titik O di atas kertas di hadapan cermin sebagai objek. Dari kedudukan A , dua pin W dan X dilaraskan kedudukannya supaya pin W dan X adalah segaris apabila melihat objek O. Dari kedudukan B , dua pin Y dan Z dilaraskan kedudukannya supaya pin Y dan Z adalah segaris apabila melihat objek O. Alihkan cermin dan lukis garis lurus WX dan YZ. Ekstrapolasi garis lurus WX dan YZ sehingga kedua-duanya bersilang. Tanda titik persilangan sebagai I iaitu kedudukan imej. Ukur jarak O dari cerim dan jarak I dari cermin. Didapati jarak objek = jarak imej ,maka hipotesis disokong.

Pantulan Pada Cermin Melengkung:

(i) Jenis-jenis cermin melengkung. Terdapat dua jenis iaitu cermin cekung dan cermin cembung. (ii) Istilah-istilah cermin melengkung

: adalah kelengkungan

Kutub P tengah cermin

:

Titik

Pusat Kelengkungan C sfera cermin

:

Paksi Utama yang dan F

Garis lurus melalui C

:

f = 2r di mana r jejari

Pusat

Titik Fokus F Cermin Cekung

:

Titik di atas paksi utama di mana sinar-sinar cahaya selari dengan paksi utama menumpu selepas dipantul oleh cermin.

Titik Fokus F Cermin Cembung : Titik di atas paksi utama di mana sinar-sinar cahaya selari dengan paksi utama mencapah selepas dipantul oleh cermin. Panjang fokus f titik fokus

:

Jarak antara

dengan kutub. : Bagi cermin cekung f adalah positif manakala bagi cermin cembung f adalah negatif

(iii) Gambar rajah sinar cermin melengkung Gambar rajah sinar adalah merupakan lukisan berskala digunakan untuk mengetahui kedudukan imej serta ciri-ciri imej yang dihasilkan oleh cermin melengkung pada pelbagai jarak objek, u.

Cermin melengkung boleh diwakili oleh garis tegak dan satu lengkungan kecil di tepi garis dilukis untuk menunjukkan sama ada cermin itu cekung atau cembung.

Sinar 2 yang melalui titik fokus F akan dipantulkan oleh cermin selari dengan paksi utama. Bagi cermin cembung : Sinar 2 yang menuju ke titik fokus F akan dipantulkan oleh cermin dan selari dengan paksi utama.

Dua daripada tiga sinar berikut perlu dilukis : Sinar 1 Bagi cermin cekung

:

Sinar 1 selari dengan paksi utama dipantulkan oleh cermin dan melalui titik fokus , F Bagi cermin cembung : Sinar 1 selari dengan paksi utama dipantulkan oleh cermin dan melalui titik fokus , F

Sinar 3 Bagi cermin cekung

:

Sinar 3 yang melalui pusat kelengkungan C akan dipantulkan oleh cermin mengikut lintasan yang sama. ( CF = CP) Bagi cermin cembung : Sinar 3 yang menuju ke pusat kelengkungan C akan dipantulkan oleh cermin mengikut lintasan yang sama. ( CF = CP) Sinar 2 Bagi cermin cekung

:

Ciri imej: ............................................................. .... f < u < 2f atau

(iv) Melukis Gambar Rajah Sinar Cermin Cekung u
f
Ciri imej : ............................................................. ........ u = 2f atau u = c

Ciri imej : ............................................................. ....... u=f

Ciri imej : ............................................................. ...... u > 2f atau u > c

Ciri imej : ............................................................. ........

Ciri imej : ............................................................. ......... u < f < 2f Ciri imej : ............................................................. ....... Rumusan:

Rumusan : Jarak objek,u u < f u

Ciri imej

=f

f 2f Kesimpulan :

Jarak objek,u u < f

Ciri imej

f
(v) Melukis Gambar Rajah Sinar Cermin Cembung u
(a) Untuk mengemas diri dan gunting rambut . (b) Menyebabkan ruang atau bilik kelihatan luas (c) Dalam alat optik seperti periskop, OHP ,kaleidoskop dll. (d) Dalam alat elektrik seperti voltmeter , ammeter untuk elakkan ralat paralaks di kedai

(ii) Cermin Cekung

(a) Sebagai pemantul lampu suluh dan lampu kereta (b) Digunakan oleh doktor gigi bagi menghasilkan imej maya, tegak dan dibesarkan. (c) Cermin solek atau cermin mencukur (iii) Cermin cembung (a) Cermin pemandu kereta untuk membolehkan pemandu melihat objek di belakang dengan imejnya sentiasa tegak dan medan penglihatan lebih luas. (b) Cermin di simpang jalan untuk menambahkan medan penglihatan pemandu yang bergerak menujui simpang.

1 Rajah menunjukkan satu alur cahaya menuju ke satu cermin satah. Sudut tuju dan sudut pantulan adalah Sudut tuju pantulan

Sudut

40o 40o 50o 50o

A B C D

40o 50o 40o 50o

2 Satu cermin satah diletakkan supaya dicondongkan 40o kepada permukan meja. Satu sinar cahaya ditujukan pada sudut 10o kepada permukaan cermin. Berapakah sudut pantulan sinar cahaya itu ? A C E

TUTORIA L1

10o 40o 80o

B D

20o 500

satah yang besar. Kedua-duanya berada berada pada jarak yang sama dari cermin seperti ditunjukkan pada rajah. Di manakah budak lelaki akan melihat imej budak perempuan itu? 3 Rajah menunjukkan satu imej dihasilkan oleh satu cermin satah. Di manakah objek itu mesti diletakkan ?

4 Rajah menunjukkan satu sinar cahaya dari sebuah mentol terkena satu cermin satah. Imej mentol yang dihasilkan oleh cermin satah tersebut adalah di A B C

6 Empat biji mentol A, B, C dan D diletak di hadapan sekeping cermin satah. Sekeping kertas tebal menghalang mentol-mentol itu dilihat secara langsung oleh seorang pemerhati yang berada pada M. Imej mentol manakah akan dilhat dalam cermin?

P dan maya Q dan nyata R dan maya

7 Rajah menunjukkan imej sebuah jam dinding yang pada sebuah cermin satah. Waktu yang ditunjukkan oleh jam itu ialah A C

5 Sorang budak lelaki berdiri di sebelah kiri seorang budak perempuan di hadapan satu cermin

01:40 07:10

B D

04:50 10:20

8 Rajah menunjukkan sekeping kad yang ditulis dengan perkataan FIZIK . Apabila kad ini diletakkan di hadapan

sekeping cermin satah , akan kelihatan adalah

imej yang

11 Rajah menunjukkan sorang pesakit sedang melakukan pemeriksaan matanya. Sebuah carta diletakkan di sebelah belakangnya dan beliau memerhatikan imej carta itu dipantulkan oleh cermin satah yang berada di hadapannya. Berapa jauhkah imej carta itu kelihatan dari pesakit itu ? A C E

3m 7m 14 m

B D

4m 10 m

9 Satu objek O diletakkan 12 cm di dapan sebuah cermin rata CD.Jika cermin itu sekarang digerakkan 4 cm ke kedudukan LM tanpa mengubah kedudukan objek itu,berapakah jarak antara kedudukan imej baru dan objek itu? A C E

12 cm 24 cm 64 cm

B D

16 cm 32 cm

10 Seorang budak berdiri 5 m di hadapan sebuah cermin rata yang besar.Dia berjalan 2 m ke arah cermin itu.Berapa jauhkah budak itu dari imejnya sekarang? A C E

2m 6m 10 m

B D

4m 8m

12 Satu pembaris setengah meter AB ditebukkan satu lubang pada tanda 15 cm dan digantung tegak seperti pada rajah.Satu cermin rata diletakkan di hadapan dan selari

dengan pembaris itu.Jika seorang pemerhati melihat cermin itu dengan mengintai melalui lubang pembaris,kawasan yang boleh dilihat melalui pembaris setengah meter adalah antara A B C D E

tanda 0 cm dengan 30 cm tanda 0 cm dengan 45 cm tanda 5 cm dengan 35 cm tanda 10 cm dengan 25 cm tanda 0 cm hingga 50 cm

A C

300 100

B D

150 50

15 Rajah menunjukkan lima sinar cahaya A, B, C ,D dan E dari objek O dan dipantulkan oleh cermin cekung menghasilkan imej I. Sinar yang manakah adalah dilukis tidak betul? 16 Cermin cembung menghasilkan imej yang

13 Satu objek O diletakkan di hadapan satu cermin MN seperti rajah.Seorang pemerhati akan dapat melihat imej O dalam cermin itu apabila ia berada di antara titik-titik A C

U dan V W dan Y

B D

U dan Y Y dan Z

A mengecil , nyata dan songsang B membesar, nyata dan tegak C mengecil , maya dan tegak D membesar , maya dan songsang 17 Sebuah cermin cekung mempunyai panjang fokus 20 cm. Apabila objek diletakkan sejauh 40 cm , saiz imej adalah A

mengecil

C

membesar

B

sama

saiz 18 Apabila satu objek diletakkan sejauh 18 cm dari sebuah cermin cekung yang mempunyai panjang fokus 10 cm , maka ciri imej yang terhasil adalah 14 Dalam rajah di atas cahaya ditujukan ke satu cermin satah MN pada satu sudut tuju 150.Cermin itu kemudiannya diputarkan pada O sebanyak 10o melawan arah putaran jam.Sudut pantulan yang baru adalah

A besar B besar C D

nyata , songsang dan lebih maya , songsang dan lebih nyata , tegak dan lebih kecil maya , tegak dan lebih kecil

19 Sebuah cermin cekung yang mempunyai panjang fokus 15 cm menghasilkan imej yang maya, tegak dan dibesarkan. Jarak objek adalah A C E

8 cm 20 cm 40 cm

D

B 15 cm 30 cm

20 Cermin cembung mempunyai kelebihan berbanding cermin satah sebagai cermin pandang belakang kereta kerana A ia tidak menyilaukan mata B ia menghasilkan imej yang tajam dan cerah C ia menghasilkan medan penglihatan yang lebih luas D ia tidak perlu dilaraskan untuk menghasilkan imej yang tajam dan jelas 21

dan sampai ke mata pemerhati E , selepas dipantulkan. (b) Dua cermin satah JK dan LM diletakkan berserenjang antara satu sama lain. Satu sinar cahaya AB ditujukan pada cermin LM seperti rajah. Lengkapkan perjalanan sinar cahaya seterusnya (c) Lukiskan imej perkataan " PANTULAN " apabila diperhatikan melalui sebuah cermin satah.

22 Satu objek diletakkan pada jarak u dari sebuah cermin cekung M. Jadual di bawah menunjukkan ciriciri imej yang dihasilkan bagi nilai u yang berlainan. Jara k obj eku /cm 10 20 30

Ciri-ciri imej

Nyata,songsang,sama saiz

40

(a) Rajah menunjukkan kedudukan satu objek O dan imejnya I yang dihasilkan oleh cermin satah M . Lukiskan dua sinar cahaya bermula dari 0

(a) Nyatakan sifat cahaya yang menyebabkan penghasilan imej oleh cermin. ................................................. ................... (b) Berdasarkan maklumat pada jadual di atas, berapakah panjang fokus cermin cekung M. ................................................. ...................

(c) Nyatakan sebab bagi (b). ........................................... ................. ........................................... ................. (d) Lengkapkan jadual di atas. (e) Pada ruangan di bawah ,lukiskan rajah sinar untuk menunjukkan pembentukan imej oleh cermin cekung M bagi objek yang berada sejauh 50 cm di hadapannya dan seterusnya nyatakan

23 (a) Imej cahaya lampu dari sebuah rumah api pada waktu malam didapati kelihatan sama tinggi di dalam air laut berbanding dengan ketinggian lampu di rumah api tersebut. Terangkan bagaimanakah hal ini boleh terjadi? (b) Berdasarkan fenomena pada(a) , huraikan satu rangka kerja eksperimen untuk menyiasat hubungan antara dua pemboleh ubah yang terlibat. Dalam huraian anda, nyatakan dengan jelas (i) Tujuan eksperimen (ii) Pernyataan hipotesis (iii) Definasi pembolehubah secara operasi (iv) Kawalan pembolehubah (v) Senarai radas dan bahan (vi) Prosedur eksperimen (vii)Bagaimana data akan dijadualkan (viii) Bagaimana data dianalisis.

(e) Ramalkan ciri imej yang terhasil sekiranya pada (d) di atas jika cermin cekung M diganti dengan sebuah cermin cembung. ..................................... ..............