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.

Istilah-Istilah Pantulan

Garis normal : garis yang berserenjang dengan permukaan

pantulan.

Sudut tuju : sudut antara sinar tuju dengan garis garis normal

Sudut pantulan : sudut antara sinar pantulan dengan garis

garis normal

Hukum- Hukum Pantulan cahaya Hukum 1 : Sinar tuju, garis normal dan

sinar pantulan berada dalam satah yang sama.

Hukum 2 : Sudut tuju = Sudut pantulan

Pantulan Cahaya Pada Cermin Satah

(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,rOleh 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

Kutub P : Titik tengah cermin

Pusat Kelengkungan C : Pusat sfera cermin

Paksi Utama : Garis lurus yang melalui C dan F

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 : Jarak antara titik fokusdengan kutub.

: Bagi cermin cekung f adalah positif manakala

bagi cermin cembung f adalah negatif

: f = 2r di mana r adalah jejari kelengkungan

(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.

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 2

Bagi cermin cekung :

Sinar 2 yang melalui titik fokus F akandipantulkan 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.

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)

(iv) Melukis Gambar Rajah Sinar Cermin Cekung u < f

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

u = f

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

f < u < 2f atau f < u < c

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

u = 2f atau u = c

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

u > 2f atau u > c

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

Rumusan :

Jarak objek,u Ciri imej

u < f

u = f

f <u < 2f

u = 2f

u > 2f

Kesimpulan :

(v) Melukis Gambar Rajah Sinar Cermin Cembung

u < f

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

u < f < 2f

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

Rumusan:Jarak objek,u Ciri imej

u < f

f <u < 2f

Kesimpulan :Aplikasi Pantulan Cahaya

(i) Cermin Satah

(a) Untuk mengemas diri dan di kedai 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

(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 untukmenambahkan medan penglihatan

pemandu yang bergerak menujui simpang.

TUTORIAL 1

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

Sudut tuju Sudut pantulan

A 40o 40o

B 40o 50o

C 50o 40o

D 50o 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 10o B 20o

C 40o D 500

E 80o

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 P dan mayaB Q dan nyataC R dan maya

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

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?

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

A 01:40 B 04:50C 07:10 D 10:20

8 Rajah menunjukkan sekeping kad yang ditulisdengan perkataan FIZIK . Apabila kad ini diletakkan di hadapan sekeping cermin satah , imej yang akan kelihatan adalah

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 12 cm B 16 cmC 24 cm D 32 cmE 64 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 2m B 4mC 6m D 8 mE 10 m

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 3 m B 4 mC 7 m D 10 m

E 14 m

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 tanda 0 cm dengan 30 cm B tanda 0 cm dengan 45 cmC tanda 5 cm dengan 35 cm D tanda 10 cm dengan 25 cmE tanda 0 cm hingga 50 cm

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 U dan V B U dan YC W dan Y D Y dan Z

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 300 B 150

C 100 D 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 yangmanakah adalah dilukis tidak betul?

16 Cermin cembung menghasilkan imej yang

A mengecil , nyata dan songsangB membesar, nyata dan tegakC mengecil , maya dan tegakD membesar , maya dan songsang

17 Sebuah cermin cekung mempunyai panjang fokus 20 cm. Apabila objek diletakkan sejauh 40 cm , saiz imej adalah

A mengecil B sama saizC membesar

18 Apabila satu objek diletakkan sejauh 18 cm darisebuah cermin cekung yang mempunyai panjang fokus 10 cm , maka ciri imej yang terhasil adalah

A nyata , songsang dan lebih besar

B maya , songsang dan lebih besarC nyata , tegak dan lebih kecilD 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 8 cm B 15 cmC 20 cm D 30 cmE 40 cm

20 Cermin cembung mempunyai kelebihan berbanding cermin satah sebagai cermin pandang belakang kereta kerana

A ia tidak menyilaukan mataB ia menghasilkan imej yang tajam dan cerahC ia menghasilkan medan penglihatan yang lebih luasD ia tidak perlu dilaraskan untuk menghasilkan imej yang tajam dan jelas

21

(a) Rajah menunjukkan kedudukan satu objek O dan imejnya I yang dihasilkan oleh cermin satah M . Lukiskan dua sinar cahaya bermula dari 0 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 ciri-ciri imej yang dihasilkan bagi nilai u yang berlainan.

Jarak objeku/cm

Ciri-ciri imej

102030 Nyata,songsang,sama saiz40

(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 hadapannyadan seterusnya nyatakan

(e) Ramalkan ciri imej yang terhasil sekiranya pada (d) di atas jikacermin cekung M diganti

dengan sebuah cermin cembung.

...................................................

23 (a) Imej cahaya lampu dari sebuah rumah apipada 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.