5 4 Kanta

PELAJARAN 4 KANTA (a) Pendahuluan Kanta diperbuat daripada bahan yang lutsinar di mana sekurang-kurang nya satu permukaannya adalah melengkung. Apabila cahaya memasukki kanta ia akan dibiaskan samada menumpu atau mencapah. Sinar cahaya yang melalui paksi utama dan yang melaui pusat optik kanta tidak dibiaskan. Sinar cahaya dari sumber yang jauh(infiniti) adalah masuk ke kanta dalam keadaan selari . (b) Jenis-jenis kanta (i) Kanta cembung @ Kanta penumpu @ Kanta positif.

cahaya yang selari dengan paksi utama akan mula mencapah. Panjang fokus (FP) : Jarak antara fokus utama dan pusat optik untuk kanta cembung panjang fokus adalah positif dan bagi kanta cekung panjang fokus adalah negatif.

(d) Kuasa Kanta (P) Kuasa kanta =

1 . panjang fokus

atau

1 f

P

=

@

P

=

100 f(

cm) Unit f adalah meter(m) dan unit P adalah diopter(D) Bagi kanta cembung : kuasa positif Bagi kanta cekung : kuasa negatif (ii) Kanta cekung @ Kanta pencapah @ Kanta negatif

Contoh 1 Sebuah kanta cembung mempunyai panjang fokus 40 cm.Tentukan kuasanya. Penyelesaian

(c) Istilah-istilah kanta Pusat Optik (P) : Titik yang berada di tengahtengah kanta dan sinar cahaya yang melaluinya tidak terbias. Paksi utama (AB) : Garis lurus yang melalui pusat optik dan berserenjang dengan kanta. Fokus utama@Titik fokus (F) : Bagi kanta cembung: Ialah satu titik di atas paksi utama di belakang kanta di mana sinar cahaya selari dengan paksi utama akan menumpu. Bagi kanta cekung:Ialah satu titik di atas paksi utama di depan kanta di ana sinar

Contoh 2 Sebuah kanta mempunyai kuasa 5D.Berapakah panjang fokus kanta tersebut apakah jenis kanta itu? Penyelesaian:

(e)Eksperimen untuk meanggarkan /menentu secara kasar panjang fokus kanta cembung. Halakan sebuah kanta cembung pada satu objek yang di infiniti (∞) @dl luar makmal. Letakkan skrin@tabir di belakang kanta

Laraskan skrin sehingga satu imej tajam dan terang terhasil pada skrin. Ukur jarak antara kanta dan skrin = x Oleh itu panjang fokus kanta = x

Halakan sebuah kanta cembung pada satu objek yang jauh@infiniti @dl luar makmal. Letakkan skrin@tabir di belakang kanta Laraskan skrin sehingga satu imej tajam dan terang terhasil pada skrin. (f)Eksperimen untuk menanggarkan Ukur jarak antara kanta dan skrin = x /menentu secara kasar kuasa kanta Oleh itu panjang fokus kanta = x cembung. Kirakan kuasa dengan rumus P = 1/ f = 1/x (g) Menentukan ciri-ciri imej kanta dengan kaedah gambar rajah sinar. (i) Pendahuluan: Gambar rajah sinar merupakan sebuah lukisan berskala yang digunakan untuk mengetahui ciriciri imej yang terhasil oleh sebuah kanta. Ciri imej sebuah kanta dipengaruhi oleh jarak objek (u). Apabila melukis gambar rajah sinar: Sinar cahaya melalui pusat optik tidak dibiaskan Sinar cahaya selari paksi utama apabila memasukki kanta akan ditumpukan pada fokus utama di belakang kanta (kanta cembung) atau mula dicapahkan dari fokus utama di hadapan kanta (kanta cekung) Imej adalah hasil persilangan dua sinar yang dibina tersebut. Ciri-ciri imej ditentukan seperti berikut: Tinggi imej > Tinggi objek ➔ membesar atau Tinggi imej < Tinggi objek ➔ mengecil Objek dan imej di sebelah paksi-y yang bertentangan ➔ nyata atau Objek dan imej di sebelah paksi-y yang sama ➔maya Objek dan imej di sebelah paksi-x yang bertentangan ➔ songsang atau Objek dan imej di sebelah paksi-x yang sama➔tegak (ii) Gambar rajah sinar untuk kanta cembung. (a)

u
(b)

u= F

(c) F < u < 2F

(d) u = 2F

(e) u > 2F

(f)

u⇒ ∞

Rumusan: Jarak objek,u u < F u

=F

F 2F u ⇒∞ Kesimpulan

Ciri imej

(ii) Gambar rajah sinar untuk kanta cekung. (a)

u
(b)F < u < 2F

Rumusan: Jarak objek,u u < F

Ciri imej

F
h) Menentukan ciri-ciri imej kanta dengan kaedah Persamaan Kanta Persamaan 1 1 = 1 panjang fokus f u objek

+

1 v

f=

u

u = jarak

objek v = jarak imej Persamaan 3 m = hi pembesaran linear ho tinggi imej

u = jarak tinggi objek

m= hI = hI0 =

v = jarak imej Syarat penggunaan persamaan kanta Persamaan 2 (i) m = v pembesaran linear

m=

f kanta cembung adalah positif manakala f kanta cekung adalah negatif

(ii) (iii)

jika u dan v positif bermakna nyata manakala u dan v negatif bermakna maya. m < 1 bermakna mengecil, m = 1 bermakna sama saiz manakala m > 1 bermakna membesar.

Contoh 3 Sebuah kanta cembung mempunyai panjang fokus 20 cm.Satu objek yang tingginya 2 cm terletak 30 cm di hadapan kanta.Tentukan, (a) Jarak imej (b) Pembesaran linear (c) Tinggi imej (d) Ciri-ciri imej

Penyelesaian

(i) Imej nyata dan imej maya dari segi eksperimen Imej nyata ialah imej yang dapat ditangkap oleh skrin. Imej maya ialah imej yang tidak ditangkap oleh skrin. Imej nyata dan imej maya kedua-duanya boleh dilihat. (j) Kesan ke atas ciri imej jika sebahagian kanta terlindung Jika sebahagian kanta ditutupi dengan satu jasad misalnya kertas tebal atau duiit syiling,kecerahan imej akan berkurangan kerana jumlah cahaya yang masuk ke kanta berkurangan.

Contoh 4 Sebuah kanta cekung mempunyai kuasa 2.5 D.Satu objek yang tingginya 6 cm diletak 20 cm di hadapan kanta.Tentukan (a) Jarak imej (b) Tinggi imej (c) Pembesaran linear (d) Ciri-ciri imej

(k) Eksperimen untuk menentukan panjang fokus sebuah kanta cembung.

Penyelesaian

Hidupkan sumber cahaya Ukur jarak objek = u Laraskan kedudukan skrin sehingga imej tajam didapati ukur jarak imej = v

Ulangi eksperimen sebanyak 5 kali dengan nilai u berlainan. Cari nilai 1 dan 1 u v Plotkan graf 1 lawan 1 u v

Daripada graf tentukan nilai pintasan paksi 1 u Oleh itu panjang fokus = 1 . pintasan paksi

Oleh itu panjang fokus =

1 . pintasan paksi Seterusnya cari kuasa dengan rumus P = 1 f (m) Eksperimen untuk menentukan hubungan jarak objek u dan jarak imej v bagi kanta cembung. Hipotisis:Jika jarak objek bertambah maka jarak imej berkurang P.u.manupulatif:Jarak objek P.u respons :Jarak imej P.u. dimalarkan : tebal @kuasa @panjag fokus kanta

(l) Eksperimen untuk menentukan kuasa sebuah kanta cembung.

Hidupkan sumber cahaya Ukur jarak objek = u Laraskan kedudukan skrin sehingga imej tajam didapati ukur jarak imej = v Ulangi eksperimen sebanyak 5 kali dengan nilai u berlainan. Cari nilai 1 dan 1 u v Plotkan graf 1 lawan 1 u v

Daripada graf tentukan nilai pintasan paksi 1 atau 1 u v

Hidupkan sumber cahaya Ukur jarak objek = u Laraskan kedudukan skrin sehingga imej tajam didapati ukur jarak imej = v Ulangi eksperimen sebanyak 5 kali dengan nilai u berlainan Jadualkan data u

v

Plotkan graf v lawan u Berdasarkan graf didapati apabila jarak objek bertambah maka jarak imej bertambah.Oleh itu hipotesis disokong

(n) Penentuan panjang fokus dengan kaedah graf

(i) Graf 1 lawan 1 atau sebaliknya u v .

Kecerunan graf adalah f Pintasan paksi v adalah (0,f) Pintasan paksi 1 ialah ( 0, 1 ) u f Pintasan paksi 1 ialah ( 1, 0) v f (ii) Graf u lawan v atau sebaliknya

(vi) Graf u lawan 1 m

Kecerunan graf adalah f Pintasan paksi u adalah (0,f)

Koordinat titik persilangan ialah (2f,2f) (iii) Graf m lawan v

Kecerunan graf ialah 1 f Pintasan paksi v adalah (f,0) (iv) Graf 1/m lawan u

Kecerunan graf ialah 1 f Pintasan paksi v adalah (f,0)

v) Graf v lawan m

TUTORI 1 Pembentukan imej oleh sebuah kanta adalah disebabkan oleh A B C D

Pantulan dalam penuh Pembelauan Pembiasan Pantulan

2 Rajah menunjukkan alur cahaya selari ditujukan kepada dua kepingan plastik yang dicantumkan berindeks biasan masing-masing 1.3 dan 1.4. Antara gambarajah yang manakah berikut adalah benar?

4 Jarak P pada rajah di atas adalah merupakan A C

Jarak imej Panjang fokus

B D

Jarak objek Panjang kanta

5 Rajah di atas menujukkan sebuah kanta cembung menghasilkan satu imej I.Pada kedudukan manakah objek bagi kanta itu?

3 Rajah menunjukkan alur cahaya selari yang merambat ke dalam sebuah bekas kaca berisi sejenis cecair mempunyai indeks biasan 1.35. Antara gambarajah berikut yang manakah menunjukkan lintasan cahaya yang betul?

6 Rajah di atas menunjukkan sebuah kanta cekung menghasilkan satu imej I.Pada kedudukan manakah objek bagi kanta itu?

13 Panjang fokus sebuah kanta cembung adalah 20.0 cm. Di manakah skrin perlu diletakkan untuk mendapatkan imej yang jelas bagi sebuah pokok di luar makmal? A C E 7 Manakah antara sinar-sinar cahaya pada rajah di atas adalah salah? 8 Berapakah kuasa kanta cembung yang mempunyai panjang fokus 50 cm ? A C E

-0.2 D -2.0 D 4.0 D

B D

0.2 D 2.0 D

9 Apakah jenis kanta dan panjang fokus bagi sebuah kanta yang mempunyai kuasa -40 D? A B C D E

Kanta Kanta Kanta Kanta Kanta

cekung , -2.5 x 102 m cekung , -2.5 x 10-2 m cembung , -2.5 x 102 m cembung , -2.5 x 10-2 m cekung , -4.0 x 10-2 m

10 Sebuah kanta cembung mempunyai panjang fokus f. Imej yanng terhasil adalah membesar,maya dan tegak jika objek terletak A B C D

kurang daripada f antara f dan 2f di 2f lebih daripada 2f

11 Satu sumber cahaya yang kecil diletakkan pada fokus utama satu kanta cembung akan menghasilkan A B C D

alur alur alur alur

cahaya cahaya cahaya cahaya

selari menumpu mencapah terbelau

12 Imej yang songsang bagi kanta cembung yang mempunyai panjang fokus f terhasil jika jarak objek,u adalah A C

u
B D

u >f u > 2f

15.0 cm 25.0 cm 50.0 cm

B D

20.0 cm 40.0 cm

14 Sebuah kanta cembung tidak mungkin menghasilkan imej yang A B C D

membesar,songsang membesar,tegak mengecil,songsang mengecil,tegak

15 Imej yang dihasikan oleh kanta cekung adalah, A B C D

membesar,maya,tegak mengecil,maya,tegak membesar,nyata,songsang mengecil,nyata,songsang

16 Sebuah objek diletakkan sejauh 18.0 cm daripada sebuah kanta cembung yang mempunyai panjang fokus 20.0 cm.Ciri imej yang terhasil adalah A B C D

maya,membesar,tegak nyata,membesar,songsang maya,mengecil,tegak nyata,mengecil,songsang

17 Sebuah kanta diletakkan di antara punca cahaya dan skrin yang berjarak 60.0 cm.Kedudukan kanta diubah sehingga saiz objek dan saiz imej adalah sama. Kanta yang manakah adalah mesti dipilih? A Kanta fokus B Kanta fokus C Kanta fokus 30 D Kanta fokus 15

cembung mempunyai panjang 30 cm cembung mempunyai panjang 15 cm cekung mempunyai panjang cm cekung mempunyai panjang cm

18 Apabila satu objek yang tingginya 2 cm diletak pada titik fokus kanta cembung yang yang mempunyai panjang fokus 5 cm,jarak imej dari kanta adalah

A C

2 cm 10 cm

D

B 5 cm Ketakterhinggaan

19 Sebuah kanta cembung mempunyai kuasa 5D diletakkan satu objek sejauh 10 cm di hadapan kanta. Jarak imej adalah A 10.0 cm,imej maya B 10.0 cm,imej nyata C 20.0 cm,imej maya D 20.0 cm,imej nyata 20 Imej satu objek yang terletak 80.0 cm bagi sebuah kanta cekung yang mempunyai panjang fokus 20.0 cm adalah A 16.0 cm di sebelah yang sama dengan objek. B 16.0 cm disebelah yang bertentangan dengan objek C 26.7 cm di sebelah yang sama dengan objek D 26.7 cm di sebelah yang bertentangan dengan objek

E

5.0

23 Satu objek diletakkan 30 cm dari sebuah kanta cembung yang mempunyai panjang fokus 25.0 cm.Pembesaran linear imej adalah, A C E

2 4 6

B D

3 5

24 Sebuah kanta cembung mempunyai panjang fokus 20.0 cm dan menghasilkan pembesaran linear 2. Jarak objek adalah A 10.0 cm B 15.0 cm C 30.0 cm D 40.0 cm E 60.0 cm 25 Imej maya didapati 4 kali lebih besar daripada objek yang terletak 4.5 cm daripada sebuah kanta.Panjang fokus kanta adalah A C E

3 cm 10 cm 15 cm

D

B 6 cm 12 cm

26 Sebuah objek tingginya 5 cm diletakkan 15 cm di hadapan sebuah kanta cembung yang mempunyai panjang fokus 10.0 cm.Tinggi imej adalah 21 Dua buah kanta cembung P dan Q mempunyai panjang fokus 20.0 cm masing-masing.Jika satu objek O diletak pada jarak 40 cm dari kanta P, berapakah jarak x, supaya imej I yang terhasil adalah tegak dan sama saiz. A C E

20.0 cmm 60.0 cm 100.0 cm

B D

40.0 cm 80.0 cm

0.5 3.0

B D

1.0 4.0

5 cm 15 cm 25 cm

D

B 10 cm 20 cm

27 Satu objek yang tingginya 6.0 cm terletak sejauh 8 cm dari sebuah kanta cembung yang berkuasa 50 D. Tinggi imej yang terhasil adalah A C E

22 Rajah menunjukkan satu imej I bagi satu objek O yang diletakkan di hadapan sebuah kanta cembung.Pembesaran linear imej adalah A C

A C E

2 cm 5 cm 8 cm

B D

4 cm 6 cm

28 Sebuah kanta cembung menghasilkan imej membesar,songsang dan nyata.Apabila sekeping duit syiling diletakkan supaya menutupi sebahagian kanta,imej yang terhasil akan menjadi A C

separuh kurang jelas

B D

mengecil songsang

D kanta

29 Berdasarkan graf jarak objek u lawan jarak imej,v di atas tentukan panjang fokus? A C E

5 cm 20 cm 80 cm

D

B 10 cm 40 cm

Kuasa bertambah apabila ketebalan bertambah

33 Yang manakah tidak benar berdasarkan rajah di atas? A B C

Panjang fokus kanta 60 cm Pembesaran imej adalah 1 Imej adalah nyata

34 .Apabila suatu objek diletakkan pada jarak 25 cm dari sebuah kanta cembung,imej yang terhasil terbentuk di infiniti.Jika objek diletakkan pada jarak 20 cm dari kanta penumpu itu imej yang terhasil adalah

30 Berdasarkan graf jarak imej v lawan pembesaran linear,m tentukan panjang fokus kanta. A C E

14.0 cm 16.0 cm 18.0 cm

B D

A B C

Maya Songsang Membesar

15.0 cm 17.0 cm

31 Gambarajah yang manakah berikut adalah tidak benar? 35 Rajah menunjukkan dua sinar cahaya selari memasukki kanta dan kemudian menumpu di belakang kanta. (a) Di mananakah objek bagi kanta itu berada? ................................................................. ..................... (b) Nyatakan ciri imej yang terhasil. 32 Pernyataan yang manakah benar mengenai kuasa kanta? A B B

Unitnya adalah Watt Kuasa kanta cembung adalah negatif Kuasa bertambah jika panjang fokus bertambah

................................................................. ..................... (c) Tentukan kuasa kanta . (d) Suatu objek yang tingginya 4 cm diletakkan pada jarak 15 cm di hadapan kanta itu.Tentukan (i) Jarak imej

(i) kanta cembung digantikan dengan kanta cekung yang juga mempunyai panjang fokus 15.0 cm (ii) Tinggi imej ..................................................... ..................... (iii) Ciri-ciri imej ..................................................... ..................... ..................................................... ..................... (e) Sebiji mentol apabila diletakkan di hadapan cembung tersebut,imej cahaya yang selari didapati keluar dari kanta.Di manakah mentol itu diletakkan ........................................................... ............

..................................................... ..................... (ii) Objek dialihkan dan diletak pada tanda 10 cm. . ..................................................... ..................... ..................................................... ..................... 37 Sebuah kanta cembung menghasilkan imej yang sama saiz apabila objek diletakkan sejauh 40 cm di hadapan kanta tersebut. (a) (i) Panjang fokus

(ii) 36 Rajah di atas menunjukkan sebuah kanta cembung yang mempunyai panjang fokus 15.0 cm.Satu objek diletakkan pada tanda 5 cm di hadapan kanta cembung. (a) (i) Lengkapkan gambarajah sinar di atas dan tandakan kedudukan imej sebagai I. (ii)

kuasa

(b) Sebuah objek kemudiannya diletak di hadapan kanta itu menghasilkan imej yang mempunyai pembesaran linear 4.Tentukan (i) Jarak objek

Nyatakan ciri-ciri imej

terhasil. ..................................................... ..................... (b) Tentukan pembesaran linear imej.

(ii)

Ciri-ciri imej terhasil. .....................................................

.... (c) Apakah sifat cahaya yang menyebabkan pembentukan imej oleh sebuah kanta?

(c) Jika tinggi objek adalah 2.5 cm,tentukan tinggi imej. (d) Apakah terjadi kepada ciri imej jika

........................................................... ............ (d) Apakah kesan ke atas ciri imej jika satu benda legap menutupi sebahagian daripada kanta? ........................................................... ............

38 (a) Dengan bantuan gambar rajah sinar huraikan istilah- istilah berikut:(i) Pusat optik (ii) Fokus utama (iii) Panjang fokus (b) Nyatakan hubungan antara kuasa kanta dengan panjang fokus.Seterusnya nyatakan unit S.I.nya (c) Huraikan satu eksperimen untuk menganggarkan kuasa sebuah kanta cembung. 39 (a) Apakah yang dimaksudkan dengan panjang fokus bagi sebuah kanta cembung. (b) Huraikan satu eksperimen untuk menentukan panjang fokus sebuah kanta cembung. (c) dengan

Apakah yang dimaksudkan (i) imej maya (ii) imej nyata

(d) Satu objek yang tingginya 4.0 cm diletakkan sejauh 20 cm dari sebuah kanta cekung yang berkuasa 5D. untuk imej

(i) Lukiskan gambar rajah sinar mengetahui ciri-ciri (ii) Kirakan tinggi imej.

40 (a) Dua orang rakan kelas anda memakai didapati memakai cermin mata. Bagaimanakah anda dapat mengetahui yang mana satukah memakai cermin mata yang mempunyai kuasa lebih tinggi. Jelaskan jawapan anda. (b) Berdasarkan pernyataan 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