5 3 Pantulan Dalam Penuh

PELAJARAN 3 PANTULAN DALAM PENUH

(a) Pengertian

Pantulan yang berlaku dalam medium yang sama semasa cahaya mula dirambatkan dari medium lebih tumpat ke medium kurang tumpat.

n = sin i sin r = sin 90o sin c n = 1 sin c

Contoh 1

(b) Syarat berlakunya (i) Sinar cahaya mestilah merambat dari medium yang lebih tumpat ke medium yang kurang tumpat. (ii) Sudut tuju mestilah melebihi sudut genting. (c) Sudut Genting(c) Sudut genting ialah sudut tuju ketika sudut biasan 90o. atau Sudut tuju terbesar apabila sinar cahaya bergerak dari medium yang lebih tumpat ke medium yang kurang tumpat.

Rajah menunjukkan satu sinar cahaya merambat melalui sebuah prisma kaca.Jika indeks biasan kaca ialah 1.5, tentukan (a) Sudut genting kaca (b) Lengkapkan perjalanan sinar cahaya seterusnya. Penyelesaian

(d) Penjelasan Pantulan Dalam Penuh Secara Gambarajah.

Contoh 2

(e) Menentukan hubungan antara Indeks biasan,n dengan sudut genting,c

Suatu sinar cahaya AO merambat dalam bahan X yang mempunyai indeks biasan 2.0 .Lukiskan sinar cahaya semasa melalui udara jika sudut P ialah (a) 25o (b) 30o (c) 35o Penyelesaian

(f) Ekspeimen untuk menentukan sudut genting bagi bongkah kaca semi-bulatan

Letakkan sebuah bongkah kaca semi-bulatan di atas kertas putih dan lukiskan sisinya dan tanda ABC. Alihkan bongkah kaca dan lukis garis normal ON Letakkan semula bongkah kaca di atas kertas putih. Hidupkan kotak cahaya. Tujukan cahaya kepada bongkah kaca pada sudut tuju i yang kecil. Dengan perlahan-lahan gerakkan kotak cahaya supaya sudut i bertambah besar sehingga sudut biasan menjadi 90o. Ukur sudut tuju ketika ini = c Sudut C ini adalah merupakan sudut genting. (g) Ekspeimen untuk menentukan indeks biasan bagi bongkah kaca semi-bulatan

Letakkan semula bongkah kaca di atas kertas putih. Hidupkan kotak cahaya. Tujukan cahaya kepada bongkah kaca pada sudut tuju i yang kecil. Dengan perlahan-lahan gerakkan kotak cahaya supaya sudut i bertambah besar sehingga sudut biasan menjadi 90o. Ukur sudut tuju ketika ini = c Sudut C ini adalah merupakan sudut genting. Kirakan indeks biasan dengan rumus n = 1 Sin c (i)Fenomena harian dan alat-alat yang menggunakan konsep pantulan dalam penuh (i) Logamaya

Pada hari panas,sinar cahaya matahari bergerak dari lapisan udara yang lebih tumpat ke lapisan udara kurang tumpat. Apabila sinar cahaya semakin hampir dengan permukaan jalan yang panas sudut tuju melebihi sudut genting. Pantulan dalam penuh berlaku menyebabkan imej cahaya dari langit kelihatan seperti tompok air di atas jalan raya. (ii) Periskop

Letakkan sebuah bongkah kaca semi-bulatan di atas kertas putih dan lukiskan sisinya dan tanda ABC. Alihkan bongkah kaca dan lukis garis normal ON

Dalam sebuah periskop pantulan dalam penuh berlaku. Ini disebabkan cahaya dituju pada sudut tuju 45o yang melebihi sudut genting prisma kaca 42o . Kelebihan periskop prisma daripada periskop cermin satah ialah (a) Imej lebih jelas (b) Imej tidak bertindihtindih (iii) Binokular

Pantulan dalam penuh berlaku dua kali. Sudut tuju melebihi sudut genting prisma kaca. Kelebihannya berbanding teleskop ialah (a) kecil (senang dibawa kemana-mana) (b) Imej adalah tegak

(iv) Serabut optik

Dinding kaca di sebelah luar kurang tumpat berbanding dengan kaca di sebelah dalam. Dengan itu cahaya merambat dari medium lebih tumpat ke medium kurang tumpat. Cahaya yang masuk dari hujung serabut mengalami pantulan dalam penuh kerana sudut tujunya sentiasa melebihi sudut genting. Kelebihannya berbanding dengan wayar kuprum biasa (a) lebih murah (b) lebih banyak maklumat boleh dibawa.

TUTORIAL 1 Sudut genting suatu bahan ialah sudut tuju A yang minimum apabila cahaya merambat dari medium kurang tumpat ke medium lebih tumpat. B yang minimum apabila cahaya merambat dari medium lebih tumpat ke medium kurang tumpat. C yang maksimum apabila cahaya merambat dari medium kurang tumpat medium lebih tumpat.

A Sinar cahaya merambat dari ais ke udara B Sudut tuju sentiasa melebihi sudut genting C Sinar tuju dan sinar pantulan berada dalam ais D Sudut biasan melebihi 90o jika sudut tuju kurang daripada sudut genting

5 Yang manakah antara berikut paling tepat untuk menunjukkan kesan pantulan dalam penuh bagi suatu sinar cahaya yang merambat dalam bahan X yang mempunyai indeks biasan 1.3 dan bahan Y yang mempunyai indeks biasan 1.5.

D yang maksimum apabila cahaya merambat dari medium lebih tumpat ke medium kurang tumpat. 2 Yang manakah antara berikut merupakan sudut genting bagi sebuah bongkah kaca semi-bulatan?

6

3 Satu alur cahaya dengan sudut tuju X merambat dari udara ke bongkah plastik.Yang manakah merupakan sudut genting bongkah plastik itu Suatu sinar cahaya AO merambat dari cecair ke udara. Jika sudut genting cecair tersebut ialah o 45 ,lintasan sinar cahaya selepas melalui titik O adalah A OB B OC C OD D OE 4 Pernyataan berikut adalah benar mengenai pantulan dalam penuh pada sempadan udara-ais kecuali

E

13 5

7 Rajah di atas menunjukkan suatu sinar cahaya bermula dari M memaukki prisma kaca bersudut tegak dan mempunyai sudut genting 42o. Selepas melalui titik O,antara lintasan A,B,C dan D yang manakah lintasan sebenar sinar cahaya tersebut?

11 Satu sinar cahaya merambat dari bahan X ke udara pada sudut tuju 40o.Jika indeks biasan bahan X ialah 1.12,lintasan cahaya seterusnya bermula dari O ialah, A C

8 Rajah menunjukkan perbezaan lintasan sinar cahaya apabila cahaya merambat melalui prisma A dan prisma B. Perbezaan ini adalah disebabkan A Sudut genting prisma A lebih kecil daripada sudut genting prisma B. B Indeks biasan prisma A lebih kecil daripada indeks biasan prisma B. C Prisma A boleh memantulkan cahaya tetapi prisma B tidak boleh. D Prisma A lebih lutsinar daripada prisma B. 9 Jika indeks biasan bagi air ialah 1.33,maka sudut gentingnya adalah A 44.5o B 46.9o C 48.8o D 49.2o E 54.3o 10 Indeks biasan bagi suatu bongkah plastik ialah 13 . Nilai kosinus sudut gentingnya adalah 5 A

5 12

C

13

B D 12

12 13 5 13

OE OC

B D

OD OB

12 Alat-alat atau fenomena harian berikut bekerja berdasarkan prinsip pantulan dalam penuh kecuali A Binokular cermin C gentian optik

B

Periskop

D

Logamaya

13 Rajah menunjukan satu sinar cahaya dituju dari medium M ke medium N yang mempunyai ketumpatan optik yang berbeza.Pernyataan yang manakah berikut adalah benar. A Sudut pantulan adalah 55o B Sudut genting medium M kurang daripada 35o C Medium M kurang tumpat dari medium N

16

14 Rajah menunjukkan satu bongkah plastik lutsinar semi- bulatan ditenggelamkan dalam suatu cecair.Satu sinar cahaya memasukki bungkah kaca itu pada P dipantulkan sepenuhnya di Q dan akhirnya keluar melalui R.Pantulan dalam penuh berlaku kerana A Ketumpatan optik bongkah plastik lebih rendah daripada ketumpatan optik cecair. B Indeks biasan bongkah plastik lebih rendah daripada indeks biasan cecair. C Sudut genting bongkah plastik lebih besar daripada sudut genting cecair. D Sudut tuju melebihi sudut genting bongkah plastik.

Rajah menunjukkan lintasan satu sinar cahaya XOYZ melalui satu blok ais. (a) Tandakan pada rajah dengan 'c' sudut genting ais (b) Tentukan magnitud sudut genting ais

(c) Tentukan indeks biasan ais

(d) Bagaimanakah arah cahaya XO boleh diubah supaya pantulan dalam penuh berlaku? ................................................................. .......................... ................................................................. .......................... 15 Rajah di atas menunjukkan satu kabel serabut optik yang erdiri dari dua lapisan kaca dan bekerja berdasarkan prinsip pantulan dalam penuh.Pernyataan yang manakah berikut adalah benar? A Lapisan kaca di luar mempunyai indeks biasan lebih tinggi B Serabut optik membawa lebih banyak maklumat daripada dawai logam C Sebahagian daripada cahaya itu akan dibiaskan semasa melalui serabut optik D Sudut tuju yang yang melalui serabut optik sentiasa melebihi sudut genting lapisan kaca di luar.

................................................................. .......................... (e) Jika blok ais diganti dengan suatu bahan yang mempunyai indeks biasan 1.8,apakah yang terjadi kepada sudut genting?

17 Rajah di atas menunjukkan satu alur cahaya XO menuju sebuah prisma kaca PQR yang mempunyai indeks biasan 1.5. (a) Mengapakah alur cahaya XO tidak terbias semasa memasukki prisma kaca itu? ........................................................... ........................ ........................................................... ........................ (b) Tentukan nilai sudut genting prisma kaca.

18 Rajah di atas menunjukkan dua prisma kaca bersudut tegak yang digunakan dalam sebuah binokular. (a) Pada gambarajah di atas (i) tandakan sudut tegak pada kedua-dua prisma (ii) lengkapkan lintasan cahaya sehingga tiba ke pemerhati. (b) Binokular dan periskop bekerja berdasarkan prinsip pantulan dalam penuh ,tetapi mempunyai sedikit perbezaan.Nyatakan perbezaan tersebut. ........................................................... .......................

(c) Dengan menggunakan langkahlangkah pengiraan tertentu,lukiskan sinar cahaya bermula dari Y sehingga keluar ke udara semula pada rajah di bawah. langkah pengiraan:

........................................................... ....................... (c) Nyatakan ciri imej dalam sebuah binokular. ........................................................... ........................ (d) Berikan kelebihan menggunakan sebuah binokular berbanding dengan teleskop. ........................................................... ....................... ........................................................... ........................ 18

(a) Apakah yang dimaksudkan pantulan dalam penuh dan seterusnya nyatakan syaratsyarat untuk berlakunya fenomena tersebut.

(b) Berdasarkan gambarajah sinar huraikan bagaimana pantulan dalam penuh berlaku. (c) Huraikan struktur sebuah periskop prisma.nyatakan kelebihan periskop prisma berbanding dengan periskop kaca. (d) Huraikan mengapa pelayar di kutub melihat kapal dalam keadaan songsang di langit. 19

(a) Berikan takrif sudut genting dan nyatakan hubungannya dengan indeks biasan (b) Huraikan satu eksperimen untuk menentukan sudut genting bagi sebuah blok kaca semibulatan. Mengapakah blok kaca segiempat tidak boleh digunakan dalam ekspeimen ini. (c) Huraikan bagaimanakah fenomema logamaya berlaku.