Bab 5 GelombangMelukis Corak Gelombang InterferensInterferens gelombang air, cahaya dan bunyi boleh dianalisis dengan melukis corak interferensseperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5.63. Titik P dan Q ialah antinod, iaitu titik berlakunyainterferens membina. Titik R ialah nod, iaitu titik berlakunya interferens memusnah. Garis antinod Titik P: +=S1 Garis nod Titik Q: +=a PQ Garis Titik R: += antinod R Penunjuk: Garis nodS2 dan Puncak dan Lembangan Antinod Nod Rajah 5.63 Corak interferens gelombang Aktiviti 5.20 Tujuan: Melukis corak interferens gelombang Radas: Jangka lukis, pensel warna dan pembaris Bahan: Kertas putih A4 Arahan: 1. Jalankan aktiviti secara berkumpulan. 2. Lukiskan corak interferens A seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5.63. Gunakan ukuran berikut: • Jarak di antara sumber-sumber koheren, a = 4 cm. • Muka-muka gelombang dengan jejari 1 cm, 2 cm, 3 cm, 4 cm, 5 cm, 6 cm dan 7 cm. 3. Pada rajah yang anda lukis dalam langkah 2: (a) Tandakan semua titik antinod dan titik nod (b) Lukiskan tiga garis antinod dan dua garis nod 4. Lukiskan corak interferens yang kedua B dengan ukuran yang berikut: • Jarak di antara sumber-sumber koheren, a = 6 cm. • Muka-muka gelombang dengan jejari 1 cm, 2 cm, 3 cm, 4 cm, 5 cm, 6 cm dan 7 cm. 5.6.2 215

5. Lukiskan corak interferens yang ketiga, iaitu C dengan ukuran yang berikut: • Jarak di antara sumber-sumber koheren, a = 4 cm. • Muka-muka gelombang dengan jejari 1.5 cm, 3.0 cm, 4.5 cm, 6.0 cm, dan 7.5 cm. 6. Pada rajah yang anda lukis dalam langkah 4 dan langkah 5, lukiskan tiga garis antinod dan dua garis nod. Perbincangan: 1. Berdasarkan corak interferens A dan B, huraikan perubahan dalam corak interferens apabila jarak pemisahan antara sumber-sumber bertambah. 2. Dengan membandingkan corak interferens A dan C, huraikan perubahan dalam corak interferens apabila panjang gelombang bertambah. 3. Bagaimanakah jarak antara garisan antinod berubah di kedudukan yang semakin jauh daripada sumber-sumber koheren?Hubung Kait antara Pemboleh Ubah dalam Corak Interferens GelombangDalam corak interferens gelombang, terdapat empat pemboleh ubah, iaitu λ, a, x dan D. λ = panjang gelombang a = jarak pemisahan antara dua sumber koheren x = jarak pemisahan antara dua garis antinod atau garis nod yang bersebelahan D = jarak tegak dari sumber koheren ke kedudukan x yang dilukis Aktiviti 5.21 Algoritma KMKTujuan: Mengkaji hubungan antara λ, a, x dengan DArahan:1. Jalankan aktiviti ini secara berpasangan.2. Anda diberikan tiga corak interferens gelombang dalam Rajah 5.64. S1 S1 S1 x x a x a a S2 S2 S2 D D D Corak 3 Corak 1 Corak 2 5.6.2 5.6.3216 Rajah 5.64 Corak interferens gelombang

3. Daripada Corak 1 dan Corak 2: Bab 5 Gelombang (a) Tentukan pemboleh ubah yang dimalarkan. (b) Apakah hubungan antara x dengan a? 5.6.34. Daripada Corak 2 dan Corak 3: (a) Apakah pemboleh ubah yang dimalarkan? (b) Bandingkan λ. (c) Apakah hubungan antara x dengan λ?5. Daripada Corak 3, tentukan hubungan antara x dengan D.Dalam corak interferens gelombang air, bunyi dan cahaya, pemboleh ubah λ, a, x dan Dsaling bergantung kepada satu sama lain. Melalui Aktiviti 5.21, kita dapat menghubung kait λaD.antara empat pemboleh ubah tersebut sebagai x = Daripada hubung kait ini, kita memperolehpanjang gelombang, λ melalui rumus, λ= ax DMenyelesaikan Masalah yang Melibatkan Interferens GelombangContoh 1Rajah 5.65 menunjukkan dwicelah Dwicelah Young Skrin lut cahayaYoung menghasilkan corak interferens a = 0.4 mm Pinggir cerahpada skrin. Jarak di antara pinggir Pinggir gelapcerah yang bersebelahan ialah 4.5 mm. x = 4.5 mmBerapakah panjang gelombang cahayayang digunakan? Sumber cahaya Penyelesaian: D = 3.0 mPemisahan celah, a = 0.4 mm Rajah 5.65 Eksperimen dwicelah Young = 0.4 × 10–3 mJarak di antara pinggir cerah bersebelahan, x = 4.5 mm = 4.5 × 10–3 mJarak di antara skrin dengan dwicelah, D = 3.0 mPanjang gelombang, λ = ax D (0.4 × 10–3)(4.5 × 10–3) = 3.0 = 6.0 × 10–7 m5.6.3 5.6.45.6.3 5.6.4 217

Aplikasi Interferens Gelombang dalam Kehidupan HarianPengetahuan mengenai interferens gelombang banyak digunakan dalam memanfaatkan kehidupanharian kita. Rajah 5.66 ialah contoh aplikasi interferens gelombang air, cahaya dan bunyi.Haluan kapalLuan bebuli Luan bebuli menjana gelombang air yang berinterferens secara memusnah dengan gelombang air yang dihasilkan oleh haluan kapal. Hal ini menjadikan air di sekitar kapal lebih tenang dan mengurangkan seretan air. Kanta 1 Salutan anti-pantulan 2 Salutan pada permukaan kanta anti-pantulan menyebabkan cahaya terpantul berinterferens secara memusnah. Salutan ini membantu menjadikan penglihatan lebih jelas dan mengelakkan pembentukan imej pada kanta cermin mata. Sistem mikrofon dan pemancar pada fon kepala yang digunakan di kapal terbang menghasilkan gelombang bunyi yang berinterferens secara memusnah dengan bunyi sekeliling yang hingar. Rajah 5.66 Aplikasi interferens gelombang dalam kehidupan harian218 5.6.5

Bab 5 GelombangAktiviti 5.22 KMK KIAKTujuan: Mencari maklumat berkaitan aplikasi interferens gelombang dalam kehidupan harianArahan:1. Jalankan aktiviti ini secara berkumpulan.2. Layari laman sesawang untuk mencari maklumat berkaitan aplikasi interferens gelombang dalam kehidupan harian.3. Bentangkan hasil pencarian anda dalam bentuk persembahan multimedia yang menarik. Latihan Formatif 5.6 1. Rajah 5.67 menunjukkan eksperimen dwicelah Young. Skrin lut cahaya Dwicelah P Penapis hijau Young Pinggir cerah Pinggir gelap a xKotak sinar Celah tunggal Q D Rajah 5.67(a) Nyatakan fenomena yang berlaku apabila cahaya melalui celah tunggal.(b) Apakah yang berlaku kepada dua alur cahaya dalam kawasan PQ di atas skrin?(c) Huraikan pembentukan pinggir cerah dan pinggir gelap.(d) Dalam sususan radas eksperimen ini, a = 0.30 mm, D = 2.5 m. Jarak di antara dua pinggir gelap yang bersebelahan ialah x = 4.6 mm. Hitungkan panjang gelombang cahaya hijau itu.5.6.5 219

5.7 Gelombang ElektromagnetCiri-ciri Gelombang ElektromagnetRajah 5.68 menunjukkan secara ringkas sejarah penemuan saintifik awal yang membawa kepadapengetahuan hari ini mengenai gelombang elektromagnet. 1801 1862 1887 Awal abad ke-20Thomas Young James Maxwell Heinrich Hertz Gelombang elektromagnetmenunjukkan mengemukakan menjana satu terdiri daripada:cahaya ialah teori bahawa cahaya jenis gelombang 1. Sinar gamagelombang ialah gelombang elektromagnet 2. Sinar-Xmenerusi elektromagnet. yang lain, iaitu, 3. Sinaran ultraungueksperimen gelombang radio. 4. Cahaya nampakinterferens cahaya. 5. Sinaran inframerah 6. Gelombang mikro 7. Gelombang radio Rajah 5.68 Sejarah gelombang elektromagnet Medan magnet, BGelombang elektromagnet terdiri daripada medan Medan elektrik, E Arahelektrik dan medan magnet yang berayun secara perambatanserenjang dengan satu sama lain, seperti yangditunjukkan dalam Rajah 5.69. Apakah ciri-cirigelombang elektromagnet? Rajah 5.69 Gelombang elektromagnetAktiviti 5.23 KMKTujuan: Mencari maklumat berkaitan ciri-ciri gelombang elektromagnetArahan:1. Jalankan aktiviti ini secara berkumpulan.2. Cari maklumat berkaitan ciri-ciri gelombang elektromagnet bagi aspek berikut: (a) sama ada gelombang melintang atau membujur (b) keperluan medium untuk perambatan (c) laju dalam vakum (d) laju dalam medium (e) fenomena yang ditunjukkan3. Rumuskan hasil carian anda menggunakan peta pemikiran yang sesuai dan tampalkan pada papan kenyataan untuk perkongsian maklumat.220 5.7.1

Bab 5 GelombangGelombang elektromagnet mempunyai ciri-ciri berikut: • Untuk gelombang• merupakan gelombang melintang• tidak memerlukan medium perambatan elektromagnet, rumus• boleh merambat melalui vakum v = f λ ditulis semula• Laju dalam vakum, c = 3.00 × 108 m s–1, dan bergerak dengan sebagai c = f λ. laju yang lebih kecil di dalam medium.• menunjukkan fenomena pantulan, pembiasan, pembelauan dan • Spektrum selanjar interferens jika keadaannya sesuai bermaksud tiada sempadan yang tertentu yang mengasingkan dua jenis gelombangSpektrum Elektromagnet yang bersebelahan.Tujuh jenis gelombang elektromagnet membentuk satu spektrum selanjar yang dikenali sebagaispektrum elektromagnet. Rajah 5.70 menunjukkan spektrum elektromagnet. Panjang gelombang semakin besar Panjang 10–11 10–10 10–9 10–8 10–7 10–6 10–5 10–4 10–3 10–2 10–1 1 101 102 103 104 gelombang (m)Sinar Sinar-X Sinaran Sinaran Gelombang Gelombang radiogama ultraungu inframerah mikro1020 1019 1018 1017 1016 1015 1014 1013 1012 1011 1010 109 108 107 106 105 104 Frekuensi (Hz) Frekuensi semakin tinggi Cahaya nampakPanjang gelombang 400 500 600 700 750 nm Rajah 5.70 Spektrum elektromagnet Telefon pintar sebagai alat Tenaga yang dibawa oleh gelombang elektromagnet berkadar kawalan jauhterus dengan frekuensinya. Ini bermakna sinar gama dan sinar-Xmembawa tenaga yang besar. Dua jenis gelombang ini perlu Layari laman sesawang untukdiurus dengan kaedah yang betul supaya penggunaannya tidak mendapat garis panduanmembahayakan pengguna. mengkonfigurasi telefon pintar untuk berfungsi sebagai alatAplikasi Gelombang Elektromagnet kawalan jauh televisyen atauSpektum elektromagnet terdiri daripada tujuh jenis gelombang penghawa dingin.yang berlainan dan meliputi julat panjang gelombang yang sangatluas. Oleh itu, aplikasi gelombang elektromagnet merangkumipelbagai bidang. Dengan kemajuan sains dan teknologi yangpesat, aplikasi yang baharu ditemui dari semasa ke semasa.Apakah aplikasi gelombang elektromagnet yang anda tahu?5.7.1 5.7.2 5.7.3 221

Jadual 5.11 Aplikasi bagi setiap komponen spektrum elektromagnet dalam kehidupan Jenis AplikasigelombangGelombang • Komunikasi radio jarak jauh radio • Penyiaran radio dan TV tempatan • Komunikasi tanpa wayar (Bluetooth, Wifi, zigbee dan z-wave) • Mesin gelombang-millimeter untuk mengimbas badan Walkie-talkie penumpang di lapangan terbangGelombang • Komunikasi antarabangsa melalui penggunaan satelit mikro • Rangkaian telefon bimbit • Komunikasi antara alat elektronik (Wifi, Bluetooth, zigbee dan z-wave) Ketuhar • Pengesanan radar pesawat dan pemerangkap laju • Memasak menggunakan gelombang mikro Sinaran • Untuk memasak (ketuhar, pemanggang dan pembakar) Alat kawalaninframerah • Untuk melihat dalam gelap (kamera inframerah dan jauh teropong inframerah) • Mengeringkan cat pada kereta • Rawatan sakit otot • Alat kawalan jauh untuk televisyen dan pemain DVDCahaya • Membolehkan benda hidup untuk melihatnampak • Fotografi • Fotosintesis dalam tumbuhan hijau • Cahaya laser digunakan dalam pemotongan logam, ukur Kabel optik gentian tanah dan penghantaran maklumat melalui gentian optik Sinaran • Mengeraskan bahan tampalan gigi Mengerasultraungu • Menentukan kesahihan wang kertas tampalan gigi Sinar-X • Rawatan penyakit kuning pada bayi • Penulenan air minuman Imej tulang patah • Pensterilan alat perubatan dan makanan pada imej sinar-X • Alat perangkap serangga • Imej sinar-X membantu doktor mengesan retakan atau patah pada tulang dan memeriksa organ dalaman • Pemeriksaan sambungan kimpalan • Pengimbas bagasi di lapangan terbang • Menentukan keaslian lukisanSinar gama • Membunuh sel kanser dalam radioterapi • Pensterilan peralatan pembedahan dan perubatan Label penyinaran secara pukal makanan • Digunakan dalam industri pemprosesan makanan supaya 5.7.3 makanan tahan lebih lama222

Aktiviti 5.24 Bab 5 Gelombang Penilaian KBMM KMK STEMTujuan: Mengumpul maklumat mengenai aplikasi setiap komponen spektrum elektromagnet dalam kehidupan untuk meningkatkan kesedaran melalui pendekatan STEM.Arahan:1. Jalankan aktiviti ini secara berkumpulan. Muat turun Borang Strategi2. Dengan merujuk kepada Jadual 5.11 di halaman 222, Data K-W-L.kumpulkan maklumat mengenai aplikasi gelombangelektromagnet yang lebih lengkap dan terperinci.  http://bit.3. Pilih gelombang elektromagnet yang digunakan secara ly/2HnTOAOmeluas oleh setiap golongan masyarakat dan kumpulkanmaklumat seperti berikut:(a) Apakah faktor-faktor yang menyebabkan pendedahan yang berlebihan kepada gelombang elektromagnet yang anda pilih?(b) Apakah kesan mudarat yang bakal dialami oleh pengguna akibat pendedahan kepada gelombang elektromagnet yang anda pilih?(c) Apakah langkah-langkah yang boleh diambil untuk mengurangkan pendedahan kepada gelombang elektromagnet yang anda pilih?4. Bincangkan maklumat yang diperlukan dan lengkapkan Borang Strategi Data K-W-L.5. Sediakan contoh risalah bercetak dan elektronik.6. Dapatkan maklum balas rakan dan guru mengenai contoh risalah yang disediakan. Kemudian, buat penambahbaikan risalah tersebut sebelum mengedarkannya.Latihan Formatif 5.7 1. Rajah 5.71 menunjukkan spektrum elektromagnet.A Sinar-X B Cahaya Sinaran C Gelombang nampak inframerah radio Rajah 5.71 Apakah gelombang A, B dan C? 2. Susunkan senarai gelombang elektromagnet yang diberikan di bawah mengikut tertib frekuensi menaik. Sinaran inframerah   Sinar-X   Gelombang mikro   Sinar gama   Gelombang radio 3. Dalam udara, cahaya biru dengan panjang gelombang 420 nm bergerak dengan laju 3.00 × 108 m s–1. Laju cahaya biru ini berkurang kepada 2.25 × 108 m s–1 apabila melalui suatu medium cecair. Berapakah panjang gelombang cahaya biru itu dalam medium cecair tersebut?5.7.3 223

224 Gelombang Asas Pelembapan dan Interferens Gelombang gelombang resonans gelombang elektromagnet Jenis gelombang Frekuensi asli Ciri gelombang Pelembapan elektromagnet Faktor saiz Faktor celah Prinsip panjang superposisi gelombang Resonans Aplikasi Graf gelombang: pembelauan: • Graf sesaran-masa • Gelombang air • Graf sesaran-jarak • Cahaya • Bunyi Rumus λ = ax D http://bit.ly/ 2S6C29q

Bab 5 Gelombang REFLEKSI KENDIRI 1. Perkara baharu yang saya pelajari mengenai bab gelombang ialah ✎ . 2. Perkara paling menarik yang saya pelajari mengenai bab gelombang ialah ✎ . 3. Perkara yang saya masih kurang fahami atau kuasai ialah ✎. 4. Prestasi saya dalam bab ini. Muat turun dan cetak Refleksi Kendiri Bab 5Kurang 12345 Sangatbaik baik  http://bit. ly/2G17sHQ 5. Saya perlu ✎ untuk meningkatkan prestasi sayadalam bab ini.Penilaian Prestasi 1. Rajah 1 menunjukkan sebuah pelabuhan dan Pelabuhan Pantai kawasan sekitarnya. B (a) Nyatakan fenomena gelombang yang berlaku apabila gelombang laut C (i) bertembung benteng pelabuhan di A, (ii) bergerak menghampiri pantai di B, dan Benteng Laut (iii) melalui laluan masuk pelabuhan di C. (b) Lukiskan muka gelombang selepas gelombang A melalui C. (c) Apakah kesan ke atas gelombang jika laluan Rajah 1 masuk pelabuhan dilebarkan lagi? Penghalang 2. Rajah 2 menunjukkan muka gelombang air bertembung dengan sebuah penghalang. Lengkapkan Rajah 2 dengan melakar muka gelombang selepas penghalang itu. Rajah 2 225

3. Rajah 3 di sebelah menunjukkan superposisi dua gelombang P satah yang koheren. Q (a) Apakah maksud gelombang yang koheren? (b) Nyatakan titik-titik berlakunya R (i) interferens membina, S (ii) interferens memusnah. (c) Terangkan dengan rajah yang sesuai interferens di titik Penunjuk: (i) Q, Puncak (ii) R, dan Lembangan (iii) S. Rajah 3 4. Rajah 4 menunjukkan susunan radas eksperimen dwicelah Young. Dwicelah Skrin lut cahaya Penapis biru Young Pinggir cerah a Pinggir gelap K xKotak sinar Celah tunggal D Rajah 4(a) Apakah yang berlaku kepada alur-alur cahaya di kawasan K?(b) Terangkan pembentukan pinggir cerah dan pinggir gelap di atas skrin.(c) Anda diberi maklumat berikut: • Jarak di antara dwicelah, a = 0.30 mm • Jarak di antara dwicelah dengan skrin, D = 2.70 m • Jarak pemisahan antara dua pinggir cerah yang bersebelahan, x = 4.0 mm Hitungkan panjang gelombang cahaya biru dalam eksperimen ini. 5. Seorang murid menggetarkan suatu spring slinki 1.2 m pada frekuensi 5 Hz supaya gelombang melintang yang terhasil adalah seperti yang ditunjukkan 15 cm dalam Rajah 5. (a) Tentukan amplitud, tempoh dan Rajah 5 panjang gelombang. (b) Hitungkan laju gelombang sepanjang spring slinki tersebut. 6. Seorang pengadil meniup wisel yang menghasilkan bunyi dengan frekuensi 500 Hz dan panjang gelombang 0.67 m dalam udara. Berapakah laju gelombang bunyi tersebut dalam udara? 226

Bab 5 Gelombang 7. Rajah 6 menunjukkan satu tala bunyi sedang bergetar dan menghasilkan gelombang bunyi. 0.5 cmTala bunyi 225 cm Rajah 6 Berdasarkan Rajah 6, tentukan (a) amplitud getaran tala bunyi, (b) panjang gelombang bunyi yang dihasilkan, dan (c) laju gelombang bunyi yang dihasilkan apabila tala bunyi bergetar dengan frekuensi 440 Hz. 8. Rajah 7 menunjukkan imej gelombangair bergerak dari kawasan air dalam kekawasan air cetek. Gelombang B tuju A(a) Dalam Rajah 7, lukis corak Air dalam Air cetek Air dalamgelombang di kawasan A dan Rajah 7kawasan B.(b) Diberi laju gelombang air pada kawasan air cetek dan kawasan air dalammasing-masing ialah 4.0 m s–1 dan 9.0 m s–1. Panjang gelombang di kawasan aircetek ialah 2 m. Hitungkan panjang gelombang di kawasan air dalam. 9. Rajah 8 menunjukkan graf sesaran melawan masa yang mewakili ayunan sebuah bandul. Sesaran, s / cm 0 Masa, t / s Rajah 8 Berdasarkan graf sesaran melawan masa dalam Rajah 8. Jawab soalan berikut: (a) Apakah perubahan yang berlaku terhadap amplitud ayunan bandul? (b) Apakah fenomena yang terjadi kepada ayunan bandul tersebut? (c) Apakah sebab utama fenomena ini terjadi? (d) Bagaimanakah bandul dapat kekal berayun? 227

10. Rajah 9 menunjukkan corak interferens yang terhasil dalam eksperimen interferens cahaya yang menggunakan cahaya berwarna.Corak A Corak B Corak C Rajah 9 Jadual 1 menunjukkan warna cahaya yang digunakan dalam eksperimen itu dan nilai panjang gelombang. Lengkapkan Jadual 1 dengan memadankan warna cahaya dengan corak A, B dan C. Jadual 1Warna Panjang gelombang / nm Corak interferensBiru 400Hijau 550Merah 700Jelaskan jawapan anda. 11. Rajah 10 menunjukkan satu sistem komunikasi yang melibatkan penghantaran terus isyarat gelombang elektromagnet dari stesen pemancar ke stesen penerima. Jarak di antara dua stesen yang jauh dan bentuk Bumi menyebabkan stesen penerima tidak dapat menerima isyarat yang jelas secara terus dari pemancar. Anda dikehendaki memberi beberapa cadangan untuk mereka bentuk satu sistem komunikasi yang dapat menambah baik kualiti penghantaran isyarat. Stesen penerimaStesen pemancar Bumi Rajah 10 Terangkan cadangan anda berdasarkan aspek-aspek berikut: (a) jenis gelombang yang dipancarkan (b) frekuensi gelombang (c) kaedah yang membolehkan gelombang itu merambat melalui jarak yang lebih jauh (d) lokasi pemancar dan penerima 228

Bab 5 GelombangSudut Pengayaan 12. Kompleks Pendaratan Ikan LKIM ialah tempat nelayan melabuhkan kapal dan mendaratkan hasil tangkapan. Muara sungai menjadi pintu masuk untuk kapal-kapal nelayan ke Kompleks Pendaratan Ikan LKIM. Gambar foto 1 menunjukkan contoh muara sungai. Gambar foto 1 (Sumber: Image ©2019 TerraMetrics, Image ©2019 Maxar Technologies) Andaikan diri anda sebagai jurutera yang berpengetahuan mengenai pantulan, pembiasan dan pembelauan gelombang. Anda dikehendaki mencadangkan ciri-ciri reka bentuk struktur binaan bagi memastikan kapal-kapal nelayan dapat melalui muara sungai dengan selamat. Anda diminta memberi cadangan reka bentuk struktur binaan di muara sungai berdasarkan aspek berikut: (a) struktur binaan yang dapat mengurangkan ketinggian ombak (b) ciri-ciri struktur binaan yang dapat mengurangkan kesan hakisan (c) kedalaman muara sungai bagi membolehkan kapal melalui muara dengan selamat 13. Dewan baharu sekolah anda telah dibekalkan dengan sistem siar raya yang terdiri daripada dua buah pembesar suara, sebuah mikrofon dan stesen kawalan yang terdiri daripada amplifier yang dilengkapkan slot USB dan DVD. Anda dikehendaki mencadangkan pemasangan sistem siar raya tersebut supaya suara guru dan bunyi dari video boleh didengar dengan jelas oleh para hadirin. Lakarkan dan terangkan cadangan anda berdasarkan aspek-aspek berikut: (a) kedudukan pembesar suara (b) jarak antara pembesar suara (c) kedudukan mikrofon (d) kedudukan stesen kawalan 229

6.1 Pembiasan CahayaPerhatikan Rajah 6.1. Apakah yang menyebabkan fenomena tersebut? Pensel kelihatan bengkok di dalam air. Imej pensel kelihatan bengkok di dalam blok kaca. Rajah 6.1 Fenomena pembiasan cahaya Fenomena ini dikenali sebagai pembiasan cahaya yang berlaku disebabkan oleh perubahanhalaju cahaya apabila merambat melalui medium yang berlainan ketumpatan optik seperti yangditunjukkan dalam Rajah 6.2.Sinar tuju Garis normal InBfoestari iUdara Ketumpatan optik tidakBlok kaca r sama dengan ketumpatan Sinar biasan yjisainmgIIpdnneidrBBffeufnooieenitisssisikiattpnaaadseurrb. aiigai Sinar munculRajah 6.2 Pembiasan cahaya Misalnya, ketumpatan minyak lebih rendah daripada air menyebabkan minyak terapung di atas permukaan air, tetapi ketumpatan optik minyak pula lebih tinggi daripada ketumpatan optik air.232 6.1.1

Bab 6 Cahaya dan Optik SinarStuinjuar tujuBerdasarkan Rajah 6.3, sinar cahaya membengkok GariGs anroisrmnoarlmalke arah garis normal apabila cahaya merambat darimedium yang berketumpatan optik rendah (udara) UdaraUdara iike medium yang berketumpatan optik tinggi (blok Blok kBalockakaca rrkaca). Hal ini kerana halaju cahaya berkurang ketika SinSarinbairabsiaasnancahaya merambat dari medium yang kurang tumpat kemedium yang lebih tumpat. Oleh itu, sudut biasan, radalah lebih kecil daripada sudut tuju, i. Rajah 6.3 Pembiasan cahaya dari udara ke blok kaca (i > r) Sinar tuju Sinar tujuBerdasarkan Rajah 6.4, sinar cahaya membengkok Garis nGoarrmisanlormalmenjauhi garis normal apabila cahaya merambat darimedium yang berketumpatan optik tinggi (blok kaca) UdaBrloak kaca iike medium yang berketumpatan optik rendah (udara).Hal ini kerana halaju cahaya bertambah ketika cahaya BloUkdkaarcaa rmerambat dari medium yang lebih tumpat ke medium ryang kurang tumpat. Oleh itu, sudut biasan, r adalahlebih besar daripada sudut tuju, i. Sinar biasan Sinar biasan Rajah 6.4 Pembiasan cahaya dari blok kaca ke udara (i < r)Indeks Biasan Apabila ketumpatan optikIndeks biasan, n menentukan darjah pembengkokan alur cahaya meningkat, nilai indeksapabila cahaya merambat dari vakum ke suatu medium. Oleh itu, biasan, n akan bertambah.kita dapat mendefinisikan indeks biasan sebagai nisbah laju cahaya Nilai n sentiasa lebih ataudi dalam vakum kepada laju cahaya di dalam medium. sama dengan 1. Nilai n bergantung pada panjangIndeks biasan, n = laju cahaya dalam vakum = c gelombang, λ cahaya yang laju cahaya dalam medium v digunakan. Perubahan suhuiaitu c = 3.0 × 108 m s–1 juga boleh mengubah nilai n suatu bahan.6.1.1 6.1.2 233

Aktiviti 6.1 KIAK KMKTujuan: Membandingkan indeks biasan bahan yang berbeza dan menghubungkaitkan indeks biasan bahan dengan ketumpatan optik bahan berkenaanArahan: 1. Jalankan aktiviti ini secara berkumpulan. 2. Dapatkan maklumat dari sumber bacaan atau Internet mengenai indeks biasan untuk beberapa bahan yang berbeza seperti udara, air, minyak masak, ais, kaca, intan dan bahan-bahan lain. 3. Kemudian, bincangkan: (a) Hubung kait indeks biasan bahan tersebut dengan ketumpatan optik bahan berkenaan. (b) Apakah faktor fizik yang mempengaruhi nilai indeks biasan suatu bahan? (c) Apakah bahan yang mempunyai nilai indeks biasan paling tinggi? 4. Persembahkan hasil perbincangan kumpulan anda.Hukum Snell Jadual 6.1 Indeks biasan bagi beberapa mediumJadual 6.1 menunjukkan indeks biasan bagibeberapa medium. Rajah 6.5 pula menunjukkan Medium Indeks biasanperambatan sinar cahaya dari air ke dalam tiga Vakum dan udara 1.00medium yang berlainan. Minyak zaitun 1.46 Perspeks 1.50 Kaca (crown) 1.52 Kaca (flint) 1.66 Intan 2.42n1 = 1.33 50° n1 = 1.33 50° 50°n2 = 1.50 42.8° n2 = 1.66 Air n1 = 1.33 Air Kaca n2 = 2.42 Air Perspeks (flint) Intan 37.9° 24.9° Rajah 6.5 Perambatan sinar cahaya dari air ke dalam tiga medium yang berlainan234 6.1.2 6.1.3

Bab 6 Cahaya dan Optik Berdasarkan Rajah 6.5, cnaihlaaiyan,1aspianbiθla1 adalah smameraamdbenatgaanntanr2asdinuaθ2mbeadgiui mtig: a keadaan itu.Menurut hukum pembiasan cahaya• Sinar tuju, sinar biasan dan garis normal bertemu pada satu titik dan berada dalam satahyang sama.• Hukum Snell:  mn 1askina,θnn1 21==nss2iisnninθθθ21 2 , iaitu n1 ialah indeks biasan medium 1 n2 ialah indeks biasan medium 2 θ1 ialah sudut tuju dalam medium 1 2 θ2 ialah sudut biasan dalam medium Sinar tuju Garis normal Garis normal Medium 1 UdaraApabila medium 1 ialah udara (n1) (n = 1)(n1 = 1) dan medium 2, n2 = n θ1 Titik pertemuan in = sin i Medium 2 Medium sin r θ2 (n2) r (n)i ialah sudut tuju dalam udara, Sinar biasan n = –ss–iinn––rir ialah sudut biasan dalammedium 2 Rajah 6.6 Hukum pembiasan cahayaPerhatikan Rajah 6.7. Mengapakah Sudut biasan bergantung Udarasinar cahaya membengkok apabila pada sudut tuju dan nilaimemasuki blok kaca? indeks biasan blok kaca. Blok kaca Udara Rajah 6.7 Pembengkokan sinar cahaya6.1.3 6.1.4 235

Eksperimen 6.1Inferens: Sudut biasan bergantung pada sudut tujuHipotesis: Semakin bertambah sudut tuju, i, semakin bertambah sudut biasan, rTujuan: Menentukan indeks biasan bagi blok kacaPemboleh ubah:(a) Dimanipulasikan: Sudut tuju, i(b) Bergerak balas: Sudut biasan, r(c) Dimalarkan: Indeks biasan blok kacaRadas: Kotak sinar dengan plat celah tunggal, jangka sudut dan pembarisBahan: Blok kaca, kertas putih dan pensel Kertas putihProsedur: 1. Sediakan susunan radas seperti yang ditunjukkan dalam Kotak i Blok kaca Rajah 6.8 di atas sekeping kertas putih. sinar O 2. Lukis garis luar blok kaca itu pada kertas putih dan garis r normal melalui titik O. P 3. Lukis lima garis pada sudut tuju yang berbeza, i = 20°, 30°, 40°, 50° dan 60° menggunakan sebuah jangka sudut untuk mewakili lima sinar tuju. 4. Tujukan sinar cahaya dari kotak sinar pada garis, i = 20°. Q Lukis sinar muncul PQ. Rajah 6.8 5. Alihkan blok kaca dan lukis sinar biasan OP. Ukur sudut biasan, r dan rekodkan bacaan dalam Jadual 6.2. Nota: Eksperimen ini juga boleh dijalankan dengan 6. Letakkan blok kaca semula. Ulangi langkah 4 dan 5 dengan menggunakan perspeks. sudut tuju, i = 30°, 40°, 50° dan 60°. 7. Hitungkan nilai sin i dan sin r. Rekodkan nilai dalam jadual.Keputusan: Jadual 6.2Sudut tuju, i / ° Sudut biasan, r / ° sin i sin r 20 30 Jika penunjuk laser digunakan 40 dalam eksperimen ini, 50 perubahan susunan 60 radas perlu dilakukan. Video demonstrasi pembiasan sinar laserAnalisis data: http://bit. ly/2YIaO8M 1. Plotkan graf r melawan i dan graf sin i melawan sin r pada kertas graf yang berlainan. 2. Hitungkan kecerunan graf sin i melawan sin r. 3. Nyatakan hubungan antara sudut tuju, i dengan sudut biasan, r apabila cahaya bergerak dari udara ke dalam blok kaca.236 6.1.4

Bab 6 Cahaya dan OptikKesimpulan:Apakah kesimpulan yang dapat dibuat daripada eksperimen ini?Sediakan laporan yang lengkap bagi eksperimen ini.Perbincangan: 1. Apakah nilai indeks biasan bagi blok kaca? 2. Nyatakan satu langkah berjaga-jaga yang perlu diambil untuk meningkatkan kejituan bacaan dalam eksperimen ini.Dalam Nyata dan Dalam Ketara UdaraPerhatikan Rajah 6.9. Mengapakah kedudukan Airimej ikan kelihatan lebih dekat denganpermukaan air? Kedudukan Kedudukan sebenar ikan imej ikan Situasi ini terjadi disebabkan oleh pembiasancahaya. Apabila sinar cahaya dari ikan merambat Rajah 6.9 Kesan pembiasan cahayadari air ke udara, cahaya dibiaskan menjauhi garisnormal. Kesan pembiasan cahaya ini menyebabkanpemerhati melihat kedudukan imej ikan lebihdekat dengan permukaan air.Aktiviti 6.2 KMKTujuan: Melukis gambar rajah sinar untuk menunjukkan dalam nyata, H dan dalam ketara, hRajah 6.10 menunjukkan sekeping syiling yang Pemerhatidiletakkan di bawah blok kaca dengan ketebalan 8.0 cm. Q'Sinar OPQ ialah lintasan cahaya dari pusat syiling, O kemata pemerhati. Anda dikehendaki melukis satu sinar Qcahaya lagi, OP’Q’ dari titik O ke mata pemerhati. Andaboleh memuat turun dan mencetak Rajah 6.10 dalam Blok kacalaman sesawang yang diberi. P' PArahan: 8 cm 1. Jalankan aktiviti ini secara berpasangan. 2. Lukis dan panjangkan garis QP dan Q‘P’ ke dalam Syiling O blok kaca sehingga kedua-dua garis itu bertemu. Rajah 6.10 3. Tandakan titik pertemuan itu sebagai titik X. X ialah Muat turun Rajah 6.10 kedudukan ketara bagi pusat syiling, iaitu imej bagi titik O yang disebabkan oleh pembiasan cahaya. 4. Lengkapkan rajah anda dengan melukis garis OP’. 5. Ukur: http://bit. (a) dalam nyata, H, iaitu jarak dari O ke permukaan blok kaca. ly/2Rb9GX9 (b) dalam ketara, h, iaitu jarak dari X ke permukaan blok kaca. 6. Hitungkan nilai —H . Bandingkan nilai —H dengan indeks biasan blok kaca, n. Hubung kait h hdalam nyata, H, dalam ketara, h, dan indeks biasan blok kaca, n.6.1.4 6.1.5 237

Rajah 6.11 menunjukkan seorang jurulatih selam yang berada di tepi kolam melihat kedudukanpenyelam lebih dekat dengan permukaan air. Rajah 6.12 menunjukkan seorang penyelam yangberada di dasar kolam melihat jurulatihnya berada lebih jauh daripadanya. Bolehkah anda jelaskanmengenai situasi tersebut? Imej jurulatihJurulatih Jurulatih Imej penyelam Penyelam PenyelamRajah 6.11 Kedudukan imej penyelam dari sudut Rajah 6.12 Kedudukan imej jurulatih dari sudutpandangan jurulatih pandangan penyelam Eksperimen 6.2Inferens: Kedudukan suatu imej dipengaruhi oleh kedudukan objek dan indeks biasan medium berlainanHipotesis: Semakin bertambah dalam nyata suatu objek, semakin bertambah dalam ketaraTujuan: Menentukan indeks biasan air menggunakan kaedah tanpa paralaksPemboleh ubah:(a) Dimanipulasikan: Dalam nyata, H(b) Bergerak balas: Dalam ketara, h(c) Dimalarkan: Indeks biasan air, nRadas: Bikar (1 000 ml), pembaris dan kaki retortBahan: Gabus, dua batang pin, pita selofan dan airProsedur: 1. Sediakan susunan radas seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6.13. Pemerhati cm Bikar Pembaris 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Kaedah tanpa paralaks Air Kaki retort merupakan satu kaedah Imej pin Po yang amat penting untuk Pin Po Gabus menentukan kedudukan y imej dengan tepat dalam238 eksperimen optik. Pin Pi Rajah 6.13 6.1.6

Bab 6 Cahaya dan Optik 2. Lekatkan sebatang pin P dengan pita selofan pada dasar bikar itu. o 3. Isi air ke dalam bikar sehingga kedalaman 6.0 cm. Kedalaman ini ialah dalam nyata, H. 4. Perhatikan imej pin P dari bahagian atas permukaan air. o P Po. 5. Laraskan kedudukan pin i secara menegak sehingga kelihatan segaris dengan imej pin P Po. Pada paras ini, kedudukan pin i adalah sama paras dengan imej pin 6. Ukur jarak y antara pin P dengan dasar bikar. Rekodkan bacaan dalam Jadual 6.3. i 7. Ulangi eksperimen ini dengan mengubah dalam nyata, H = 7.0 cm, 8.0 cm, 9.0 cm dan 10.0 cm.Keputusan: Jadual 6.3 Dalam nyata, H / cm y / cm Dalam ketara, h / cm 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0Analisis data: 1. Tentukan nilai dalam ketara, h yang bersamaan dengan jarak antara pin P dengan i permukaan air menggunakan rumus, h = (H − y). 2. Plotkan graf H melawan h pada kertas graf. 3. Tentukan kecerunan graf. 4. Hubung kait dalam nyata, dalam ketara dan indeks biasan air. 5. Nyatakan nilai indeks biasan air.Kesimpulan:Apakah kesimpulan yang dapat dibuat daripada eksperimen ini?Sediakan laporan yang lengkap bagi eksperimen ini.Perbincangan: 1. Jika air digantikan dengan minyak masak dalam eksperimen ini, apakah akan terjadi kepada kecerunan graf? 2. Nyatakan satu langkah berjaga-jaga yang perlu diambil untuk memperbaiki kejituan keputusan eksperimen ini. 3. Bincangkan kelebihan kaedah tanpa paralaks berbanding dengan kaedah yang digunakan dalam Eksperimen 6.1 untuk menentukan indeks biasan suatu bahan. Berdasarkan eksperimen di atas, hubungan antara indeks biasan suatu bahan lut sinar, ndengan dalam nyata, H dan dalam ketara, h ialah: n= dalam nyata = H dalam ketara h6.1.6 239

Menyelesaikan Masalah yang Berkaitan dengan Pembiasan Cahaya Contoh 1Rajah 6.14 menunjukkan satu sinar cahaya merambat 60° Udaradari udara ke dalam bahan plastik pada sudut 60°. r PlastikIndeks biasan plastik ialah 1.49.Hitungkan:(a) sudut biasan, r.(b) kelajuan cahaya dalam plastik. Penyelesaian: Rajah 6.14(a) n = sin i (b) n = c sin r v sin c sin r = n i v = n = sin 60° = 3.0 × 108 1.49 1.49 = 2.01 × 108 m s–1 r = sin–1  sin 60°  1.49 = 35.54°Contoh 2Apabila sekeping syiling diperhatikan di dalam sebuah bikar yang mengandungi suatu larutan, 2imej syiling kelihatan pada satu ketinggian yang sama dengan 7 kedalaman larutan itu.Berapakah indeks biasan larutan itu? Penyelesaian: LarutanBerdasarkan Rajah 6.15, 2 H h = H – 27– H 7 Imej syilingDalam ketara, h = H − H –72 H = 5 Syiling 7 H Rajah 6.15Indeks biasan larutan, n = H h = H 5 7 H = 7 5 = 1.4240 6.1.7

Bab 6 Cahaya dan OptikLatihan Formatif 6.1 1. Rajah 6.16 menunjukkan lintasan cahaya yang merambat dari medium 1 ke medium 2. 75° Medium 1 55° Medium 2 Rajah 6.16 (a) Tuliskan satu persamaan bagi menghubungkaitkan cahaya yang merambat antara dua medium. (b) Tentukan indeks biasan bagi medium 2 jika laju cahaya di dalam medium 1 ialah 3.0 × 108 m s–1. (c) Berapakah laju cahaya di dalam medium 2? 2. Rajah 6.17 menunjukkan sebuah tangki diisi dengan minyak setinggi 3 m yang mempunyai indeks biasan 1.38. Berapakah dalam ketara tangki tersebut yang dilihat oleh pemerhati? Pemerhati Tangki 3m Minyak Rajah 6.17 241

6.2 Pantulan Dalam PenuhGambar foto 6.1 menunjukkan seekor penyu Gambar foto 6.1 Fenomenadi bawah permukaan air. Imej pantulan penyu pantulan dalam penuhdapat dilihat pada sempadan air dengan udara.Mengapakah hal ini terjadi? Fenomena ini dikenali sebagai pantulandalam penuh cahaya. Pantulan dalam penuhhanya berlaku apabila cahaya merambat darimedium berketumpatan optik tinggi kemedium berketumpatan optik rendah. Aktiviti 6.3Tujuan: Memerhatikan fenomena pantulan dalam penuh dan menentukan sudut genting kacaRadas: Blok kaca semi bulatan, kotak sinar, bekalan kuasa dan jangka sudutBahan: Kertas putihArahan: 1. Lukiskan garis lurus AB dan garis lurus yang berserenjang PQ di atas sekeping kertas putih. 2. Sediakan susunan radas seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6.18. Titik O ialah pusat blok kaca semi bulatan itu.Kertas putih P Sinar biasanA r Sinar O B tuju i Blok kaca semi Q bulatan Sinar pantulan Kotak sinar Rajah 6.18 3. Hidupkan kotak sinar supaya satu sinar cahaya ditujukan sepanjang QO. Perhatikan sinar biasan dalam udara. 4. Alihkan kotak sinar supaya satu sinar cahaya dituju ke titik O dengan sudut tuju, i yang kecil. Perhatikan sinar biasan dalam udara dan sinar pantulan. 5. Ulangi langkah 4 dengan sudut tuju, i yang semakin besar sehingga sudut tuju, i hampir 90°. 6. Laraskan kedudukan kotak sinar supaya sinar biasan merambat sepanjang OB, iaitu sudut biasan, r = 90°. Tandakan lintasan sinar tuju.242 6.2.1

Bab 6 Cahaya dan Optik 7. Alihkan blok kaca. Lukis sinar tuju dan ukur sudut tuju. Sudut tuju ini dikenali sebagai sudut genting kaca, c. 8. Letakkan blok kaca semula di kedudukan asalnya. Perhatikan sinar biasan dan sinar pantulan apabila: (a) sudut tuju lebih kecil daripada sudut genting, dan (b) sudut tuju lebih besar daripada sudut genting.Perbincangan: 1. Berapakah sudut genting kaca? 2. Huraikan perambatan sinar cahaya melalui blok kaca apabila sudut tuju lebih kecil daripada sudut genting. 3. Apakah perubahan yang berlaku kepada perambatan sinar cahaya melalui blok kaca apabila (a) sudut tuju lebih kecil daripada sudut genting? (b) sudut tuju lebih besar daripada sudut genting? Rajah 6.19 menunjukkan perambatan sinar cahaya dari kaca (ketumpatan optik tinggi)menuju ke udara (ketumpatan optik rendah) bagi tiga sudut tuju yang berlainan.1 Apabila sudut tuju kurang 2 Apabila sudut tuju sama 3 Apabila sudut tuju daripada sudut genting, sinar dengan sudut genting, sinar melebihi sudut genting, dibias menjauhi garis normal. biasan merambat sepanjang tiada sinar biasan. Sinar pantulan yang lemah juga sempadan permukaan kaca Cahaya dipantulkan dapat dikesan. dan udara. Sinar pantulan sepenuhnya ke kelihatan lebih terang. dalam kaca.Udara Sinar Udara r = 90° Udara Tiada sinarKaca biasan Kaca Sinar Kaca biasan r c biasan i iSudut tuju Sinar pantulan Sudut tuju Sinar pantulan Sudut tuju Sinar pantulan yang lemah yang lebih kuat dalam penuh (a)  Sudut tuju, i < c (b)  Sudut tuju, i = c (c)  Sudut tuju, i > c Rajah 6.19 Perambatan sinar cahaya dari kaca menuju ke udara Fenomena pantulan dalam penuh berlaku apabila cahaya merambat dari medium yangberketumpatan optik tinggi ke medium yang berketumpatan optik rendah, dengan sudut tujulebih besar daripada sudut genting. Sudut genting, c ialah sudut tuju dalam medium yangberketumpatan optik tinggi apabila sudut biasan dalam medium yang berketumpatan optikrendah sama dengan 90°. Adakah sudut genting suatu bahan bergantung pada indeks biasanbahan tersebut? 6.2.1 243

Aktiviti 6.4 AlgoritmaTujuan: Membincangkan hubung kait antara sudut genting dengan indeks biasanArahan: 1. Jalankan aktiviti ini secara berpasangan. 2. Teliti Rajah 6.20 yang menunjukkan perambatan sinar cahaya dari kaca ke udara dengan sudut tuju, i sama dengan sudut genting, c. Garis normal Udara r = 90° n2 O B Kaca c n1 A Penunjuk laser Rajah 6.20 Hubung kait antara sudut genting dengan indeks biasan 3. Bincang dan lengkapkan pernyataan berikut. (a) Hukum Snell bagi perambatan sinar cahaya dari kaca ke udara ialah: n1 sin θ1 = n2 sin θ2, iaitu n1 = indeks biasan n2 = indeks biasan θ1 = sudut tuju dalam θ2 = sudut biasan dalam(b) Nilai θ1 = c, θ2 = dan n2 = . Dengan itu, n1 sin = n2 sin . n1 = 1 Secara umum, hubungan antara sudut genting, c dengan indeks biasan, n bagi suatu medium 1yang berada dalam udara ialah n = sin c. Jika indeks biasan intan ialah 2.42, maka sudut gentingintan bagi sempadan intan dan udara boleh dikira seperti berikut: sin c = 1 2.42 = 0.4132 c = sin−1 (0.4132) = 24.4° Sudut genting bagi intan, c ialah 24.4°. Sudut genting suatu medium bergantung pada ketumpatan optik medium itu.Semakin tinggi indeks biasan medium, semakin kecil sudut genting medium tersebut.244 6.2.2

Bab 6 Cahaya dan OptikFenomena Semula Jadi dan Aplikasi Pantulan Dalam Penuh dalam Kehidupan HarianGambar foto 6.2 Pemandangan pada waktu malam di River of Life and Blue Pool, Masjid Jamek,Kuala LumpurKeindahan lampu-lampu hiasan yang ditunjukkan dalam Gambar foto 6.2 ialah hasil daripadaaplikasi pantulan dalam penuh. Bolehkah anda nyatakan fenomena lain yang melibatkanpantulan dalam penuh?Aktiviti 6.5 KIAK KMKTujuan: Mengumpul maklumat dan membincangkan fenomena semula jadi yang melibatkan pantulan dalam penuhArahan: 1. Jalankan aktiviti ini secara berkumpulan. 2. Dapatkan maklumat dari pelbagai sumber bacaan dan carian laman sesawang mengenai: (a) fenomena semula jadi yang melibatkan pantulan dalam penuh. (b) aplikasi pantulan dalam penuh dalam kehidupan harian. 3. Persembahkan hasil dapatan anda dalam bentuk peta pemikiran yang sesuai.6.2.3 245

Aktiviti 6.6Tujuan: Memerhatikan fenomena pantulan dalam penuh di dalam aliran airRadas: Botol minuman plastik 1.5 liter, besen plastik, penunjuk laser, blok kayu dan kaki retortBahan: Air dan pita selofanArahan: 1. Tebuk satu lubang di tepi botol plastik. Kemudian, tutup lubang itu dengan pita selofan. 2. Sediakan susunan radas seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6.21(a).Kaki Botol Air Kaki Botol Airretort minuman Pita selofan retort minuman plastik plastik Penunjuk Penunjuk laser laser Blok kayu Besen plastik Blok kayu Besen plastik (b) (a) Video demonstrasi pantulan Rajah 6.21 dalam penuh 3. Jalankan aktiviti ini dalam keadaan makmal yang gelap http://bit. untuk pemerhatian yang lebih jelas. ly/2Gju1pH 4. Buka pita selofan supaya air mengalir keluar dari lubang Nota: Aktiviti ini juga ke dalam besen. boleh dijalankan dengan menggunakan kit 5. Tujukan alur cahaya laser ke arah lubang itu seperti yang gentian optik. ditunjukkan dalam Rajah 6.21(b). Perhatikan warna aliran air tersebut. 6. Catatkan pemerhatian anda.Perbincangan:Apakah akan berlaku jika aliran air digantikan denganaliran minyak? Berdasarkan Aktiviti 6.6, sinar laser yang masuk ke dalam aliran air mengalami pantulandalam penuh yang berulang kali sehingga keluar dari hujung aliran air. Keadaan ini menunjukkanaliran air berfungsi sebagai paip alur cahaya yang boleh membawa alur cahaya laser dari satuhujung ke hujung yang satu lagi walaupun aliran air itu melengkung. Jika aliran air digantikan dengan aliran minyak, alur cahaya akan mengalami lebih banyakkali pantulan dalam penuh semasa merambat melalui aliran minyak itu. Hal ini kerana indeksbiasan minyak lebih besar daripada indeks biasan air. Sudut genting minyak lebih kecil daripadasudut genting air. 246 6.2.3

Bab 6 Cahaya dan OptikFenomena Semula Jadi Pantulan Dalam Penuh dalam Kehidupan HarianPembentukan pelangiPembentukan pelangi ialah satu fenomena yang disebabkan oleh pembiasan, penyebaran danpantulan dalam penuh apabila cahaya melalui titisan air dalam udara. Rajah 6.22 menunjukkanproses pembentukan pelangi. 1 Apabila cahaya putih daripada matahari memasuki titisan air, cahaya itu mengalami pembiasan dan penyebaran kepada warna-warna yang berbeza. 1Sinaran dari 22 Semua warna yang berbeza itu mengalami pantulanMatahari dalam penuh pada permukaan dalam titisan air. Ungu 3 3 Sinar cahaya yang dipantulkan mengalamiPemerhati pembiasan dan penyebaran sekali lagi apabila 4 bergerak dari air ke udara. Merah 4 Warna pelangi dilihat oleh pemerhati. Rajah 6.22 Proses pembentukan pelangiLogamayaPada hari yang panas dan cerah, seorang pemandu kereta melihat imej lopak air yang samardi permukaan jalan raya di hadapannya. Apabila beliau menghampiri lopak air tersebut, beliaumendapati lopak air itu sebenarnya tidak wujud. Fenomena semula jadi ini dikenali sebagailogamaya yang disebabkan oleh pembiasan dan pantulan dalam penuh cahaya. Rajah 6.23menunjukkan proses pembentukan logamaya.1 Udara di atas jalan raya terdiri daripada Pemerhati Awan lapisan-lapisan dengan ketumpatan optik yang 3 Udara sejuk 1 berlainan. Lapisan udara di permukaan jalan (lebih tumpat) raya lebih panas daripada lapisan udara di atas. Lapisan udara panas mempunyai ketumpatan 2 Udara panas optik yang lebih kecil daripada udara sejuk. (kurang tumpat)2 Cahaya yang merambat dari lapisan atas ke lapisan bawah Jalan raya akan dibias secara beransur-ansur menjauhi garis normal. Apabila sudut tuju lebih besar daripada sudut genting Imej awan udara, pantulan dalam penuh akan berlaku.3 Sinar pantulan cahaya mengalami pembiasan secara beransur-ansur mendekati garis normal dan sampai ke mata pemerhati. Pemerhati akan melihat imej awan sebagai lopak air di permukaan jalan raya. Rajah 6.23 Proses pembentukan logamaya6.2.3 247

Aplikasi Pantulan Dalam Penuh dalam Kehidupan Harian A C Periskop berprismaObjek B  Digunakan untuk melihat objek di sebalik penghalang. E Pemerhati  Terdiri daripada dua buah prisma bersudut tegak yang D F ImejPenghalang dipasang pada dua hujung tiub yang panjang. objek  Sinar cahaya dari objek menuju secara normal ke sisi AB prisma atas melalui bukaan periskop. Sinar cahaya sampai ke permukaan AC tanpa pembiasan. Sudut tuju ialah 45° dan lebih besar daripada sudut genting prisma, iaitu 42°. Maka, pantulan dalam penuh berlaku di sisi AC dan cahaya dipantulkan ke bawah.  Sinar cahaya yang dipantulkan merambat secara normal ke sisi DE prisma bawah. Sekali lagi, sinar cahaya mengalami pantulan dalam penuh di sisi DF. Akhirnya, sinar cahaya keluar tanpa pembiasan di sisi EF dan masuk ke mata pemerhati. Imej yang terhasil adalah tegak dan sama saiz dengan objek. Gentian optik Penyalut Banyak digunakan dalam bidang telekomunikasi Teras dan perubatan. Teras yang Pembalut yang Terdiri daripada gentian plastik atau kaca yang tulen. mempunyai indeks mempunyai indeks Teras dalam yang mempunyai indeks biasan yang tinggi biasan yang tinggi biasan yang rendah dibalut oleh penyalut dengan indeks biasan yang rendah. Isyarat cahaya Isyarat cahaya yang memasuki satu hujung gentian optik akan mengalami pantulan dalam penuh berturut-turut di dalam teras sehingga sampai ke hujung yang satu lagi. Dengan ini, maklumat dapat dihantar dengan pantas dan bebas daripada gangguan isyarat elektrik.Pantulan dalam Sinar cahaya Pemantul mata jalan iNFOpenuh berlaku masuk  Digunakan untuk tujuan KERJAYA Sinar cahaya248 keluar keselamatan pengguna Doktor menggunakan endoskop jalan raya pada waktu malam. untuk melihiNat dFaOn memeriksa  Sinar cahaya daripada bahagian dalamKtEubRuhJmAYanAusia. lampu kereta yang memasuki pemantul ini Jurutera pula menggunakan akan mengalami pantulan gentian optik untuk membuat dalam penuh pemeriksaan dalam mesin pada permukaan kompleks. Pakar komunikasi belakang pemantul. menggunakan gentian optik untuk penghantaran data dengan pantas. Rajah 6.24 Aplikasi pantulan dalam penuh dalam kehidupan harian 6.2.3

Bab 6 Cahaya dan OptikMenyelesaikan Masalah yang Melibatkan Pantulan Dalam PenuhContoh 1Rajah 6.25 menunjukkan satu sinar cahaya merambat dari udara keprisma yang mempunyai indeks biasan 1.49.(a) Hitungkan sudut genting prisma.(b) Lengkapkan lintasan sinar cahaya sehingga cahaya keluar ke udara sekali lagi. 45° Penyelesaian: Rajah 6.25(a) sin c = 1 (b) C n 1 = 1.49 45° 45° c = sin−1 1  1.49 45° 45° = 42.2° 45° AB Sudut genting prisma, c ialah 42.2°. Rajah 6.26 Rajah 6.26, sudut tuju (i = 45°) lebih besar daripada sudut genting (c = 42.2°) di sempadan AB dan AC. Pantulan dalam penuh berlaku dan sinar cahaya keluar dari sempadan BC secara normal.Contoh 2Rajah 6.27 menunjukkan lintasan sinar cahaya merambat R Gentian optikmelalui gentian optik dari hujung A ke hujung B. x ST(a) Terangkan perubahan arah sinar cahaya di titik Q Q, R, S, T dan U.(b) Jika indeks biasan gentian optik ialah 1.51, 45° A tentukan nilai sudut x. Udara U(c) Mengapakah bahan gentian optik mesti B memiliki ketulenan yang tinggi? Udara Rajah 6.27 Penyelesaian:(a) Di titik Q, pembiasan cahaya mendekati garis normal. Di titik R, T dan U, pantulan dalam penuh berlaku. Di titik S, pembiasan cahaya menjauhi garis normal. (b) n1 sin θs1in=4n52°s i=n θ1.251 1× sin x 01.4×68si1n.5415° sin x = = x = sin−1 (0.468) = 27.9°(c) Ketulenan bahan gentian optik memastikan sudut genting sepanjang gentian adalah konsisten. Semua isyarat yang memasuki gentian akan mengalami pantulan dalam penuh.6.2.4 249

Latihan Formatif 6.2 1. Rajah 6.28 menunjukkan lintasan cahaya yang merambat dari udara ke prisma. A 45° 45° B C Rajah 6.28(a) Tentukan sudut biasan sinar cahaya dalam prisma. Indeks biasan prisma ialah 1.50.(b) Adakah sinar cahaya itu akan mengalami pantulan dalam penuh pada sisi prisma AB? Terangkan jawapan anda. 2. Rajah 6.29 menunjukkan gentian optik yang terdiri daripada teras dalam yang mempunyai indeks biasan tinggi dilapisi dengan bahan indeks biasan rendah. npelapisan = 1.40 Pelapisan nteras = 1.80  Sangat Teras dalam halus Sudut genting gentian optik Rajah 6.29(a) Tentukan sudut genting gentian optik ini.(b) Apakah kelebihan saiz gentian optik yang sangat halus?250

Bab 6 Cahaya dan Optik6.3 Pembentukan Imej Oleh KantaKanta merupakan sekeping bahan lut EduwebTV: Kantasinar seperti kaca, perspeks atau plastikdan mempunyai dua permukaan dengan http://bit.sekurang-kurangnya satu permukaan ly/2L8j8vHmelengkung. Terdapat dua jenis utamakanta, iaitu kanta cembung dan kantacekung seperti yang ditunjukkandalam Rajah 6.30. (a) Kanta cembung (b) Kanta cekung Rajah 6.30 Jenis-jenis kantaAktiviti 6.7Tujuan: Menunjukkan kanta cembung sebagai kanta penumpu dan kanta cekung sebagai kanta pencapahRadas: Kanta cembung, kanta cekung, kotak sinar, bekalan kuasa, plat tiga celah, pensel dan pembarisBahan: Kertas putihArahan: 1. Sediakan susunan radas seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6.31.Kotak sinar Plat tiga celah Kanta cembung berbentuk silinder Lintasan sinar selari Kertas putih Rajah 6.31 2. Surih bentuk kanta cembung pada kertas putih. 3. Tujukan tiga alur cahaya selari dari kotak sinar ke arah kanta cembung. Perhatikan alur-alur cahaya selepas melalui kanta cembung dan catatkan pemerhatian anda. 4. Buat dua tanda pada setiap lintasan cahaya sebelum dan selepas melalui kanta itu. Alihkan kanta cembung dan lukis gambar rajah sinar untuk lintasan sinar cahaya sebelum dan selepas cahaya melalui kanta cembung itu. 5. Ukur jarak di antara pusat kanta, P dengan titik tumpuan tiga alur cahaya, F. Rekodkan bacaan anda. 6. Ulangi langkah 2 dengan menggantikan kanta cembung dengan kanta cekung. Perhatikan alur-alur cahaya selepas melalui kanta cekung dan catatkan pemerhatian anda.6.3.1 251

7. Lukis gambar rajah sinar untuk lintasan cahaya sebelum dan selepas melalui kanta cekung itu. Tentukan titik dari mana alur-alur cahaya kelihatan mencapah, F. 8. Ukur jarak di antara pusat kanta, P dengan titik F. Rekodkan bacaan anda.Perbincangan:Apakah yang berlaku kepada tiga alur cahaya apabila melalui:(a) kanta cembung, dan (b) kanta cekung? Aktiviti di atas menunjukkan bahawa sinar cahaya selari yang melalui kanta cembung akanmenumpu kepada satu titik fokus, F. Oleh itu, kanta cembung dikenali sebagai kanta penumpu.Sebaliknya, sinar cahaya selari yang melalui kanta cekung kelihatan seolah-olah mencapah dari satutitik fokus, F. Oleh itu, kanta cekung dikenali sebagai kanta pencapah. Jadual 6.4 menunjukkanperbezaan antara kanta cembung dengan kanta cekung. Jadual 6.4 Perbezaan antara kanta cembung dengan kanta cekung Kanta cembung Kanta cekung Paksi kanta Paksi kantaPaksi utama Paksi utama OF FO f fTitik fokus kanta cembung adalah nyata kerana Titik fokus kanta cekung adalah maya kerana sinarsinar cahaya yang dibias menumpu pada titik itu. biasan seolah-olah mencapah dari titik itu. OlehOleh itu, panjang fokus, f dikatakan positif. itu, panjang fokus, f dikatakan negatif. Istilah Optik Jadual 6.5 Penerangan istilah optik yang digunakanPusat optik, O PeneranganPaksi utamaPaksi kanta Titik di pusat kanta. Sinar cahaya yang melalui pusat optik tidak dibiaskan.Titik fokus, F Garis lurus yang menerusi pusat optik suatu kanta dan bersambung dengan pusat-pusat kelengkungan dua permukaan kanta itu.Jarak objek, u Garis lurus yang menerusi pusat optik dan berserenjang dengan paksi utama.Jarak imej, v Titik yang terletak pada paksi utama kanta.Panjang fokus, f • Untuk kanta cembung, sinar cahaya yang selari dengan paksi utama akan menumpu pada titik ini selepas melalui kanta • Untuk kanta cekung, sinar cahaya yang selari dengan paksi utama seolah-olah mencapah dari titik ini selepas melalui kanta Jarak di antara objek dengan pusat optik kanta Jarak di antara imej dengan pusat optik kanta Jarak di antara titik fokus, F dengan pusat optik, O suatu kanta252 6.3.1

Bab 6 Cahaya dan OptikPanjang Fokus bagi Kanta CembungKanta cembung dengan ketebalan yang berlainan mempunyai panjang fokus yang berlainan. Aktiviti 6.8 Tujuan: Memerhati imej nyata dan menganggar panjang fokus bagi suatu kanta cembung menggunakan objek jauh Radas: Kanta cembung, pembaris meter, pemegang kanta dan skrin putih Arahan: 1. Sediakan susunan radas seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6.32. 2. Letakkan kanta cembung pada pemegang kanta dan halakannya ke tingkap yang terbuka. Tingkap bilik makmalSkrin putih Kanta cembung Pemegang kanta Rajah 6.32 3. Letakkan skrin putih di belakang kanta dan laraskan kedudukannya mendekati atau menjauhi kanta sehingga suatu imej yang tajam terbentuk pada skrin. 4. Ukur panjang fokus kanta, iaitu jarak di antara pusat optik kanta cembung dengan skrin. Rekodkan bacaan anda.Perbincangan:Mengapakah aktiviti di atas tidak sesuai digunakan untuk menganggar panjang fokuskanta cekung?6.3.2 253

Kedudukan Imej dan Ciri-ciri Imej yang Dibentuk oleh KantaKedudukan imej dan ciri-ciri imej yang dibentuk oleh kanta cembung dan kanta cekung bolehditentukan dengan kaedah melukis gambar rajah sinar. Terdapat tiga sinar cahaya utama yang bolehdilukis untuk menentukan kedudukan imej dan ciri-ciri imej. Teliti Jadual 6.6 yang menerangkantiga sinar cahaya tersebut.Jadual 6.6 Sinar cahaya utama dalam melukis gambar rajah sinarKanta Cembung Kanta Cekung 1. Sinar yang menuju pusat optik merambat pada 1. Sinar yang menuju pusat optik merambat padagaris lurus melalui pusat optik tanpa dibiaskan. garis lurus melalui pusat optik tanpa dibiaskan. OO 2. Sinar yang selari dengan paksi utama terbias 2. Sinar yang selari dengan paksi utama terbias dan melalui titik fokus, F. dan seolah-olah dari titik fokus, F.FO F O FF 3. Sinar yang melalui titik fokus, F terbias selari 3. Sinar yang menuju titik fokus, F terbias selaridengan paksi utama. dengan paksi utama.FO F O FF254 6.3.3

Bab 6 Cahaya dan OptikAktiviti 6.9Tujuan: Menentukan kedudukan imej dan ciri-ciri imej yang dibentuk oleh kanta cembungdan kanta cekung bagi jarak objek yang berbezaRadas: Kanta cembung dengan panjang fokus, f = 10 cm, kanta cekung dengan panjangfokus, f = –10 cm, kotak sinar dengan kertas lut sinar bertanda anak panah sebagaiobjek, bekalan kuasa, pemegang kanta, skrin putih dan pembaris meterBahan: Kertas graf Muat turun jadual A   Kanta cembungArahan: http://bit. ly/2XkLi8L 1. Sediakan susunan radas seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6.33. Kertas lut sinar dengan Kotak anak panah sebagai objek sinarSkrin Kanta u Video langkah-langkahputih cembung melukis gambar rajah sinar Pemegang kanta v http://bit. Pembaris meter ly/2SXp8HT Rajah 6.33 2. Letakkan kanta cembung supaya jarak objek, u = 30.0 cm, iaitu u > 2f. Laraskan kedudukan skrin sehingga satu imej anak panah yang tajam dibentuk pada skrin. 3. Perhatikan imej yang terbentuk pada skrin dan catatkan ciri-cirinya dalam jadual. Anda boleh memuat turun dan mencetak jadual tersebut dari laman sesawang yang diberi. 4. Pilih skala yang sesuai dan lukis gambar rajah sinar bagi kanta cembung untuk f = 10.0 cm dan u = 30.0 cm di atas sekeping kertas graf. Anda boleh imbas QR code yang diberi untuk langkah-langkah melukis gambar rajah sinar yang lengkap. 5. Tentukan kedudukan imej dan catat dalam jadual yang dimuat turun. 6. Ulangi langkah 2 hingga 5 untuk nilai u = 20.0 cm, 15.0 cm dan 8.0 cm. B   Kanta cekungArahan: 1. Pegang kanta cekung pada jarak objek, u = 10.0 cm, 15.0 cm dan 20.0 cm di hadapan mata anda dan lihat tulisan dalam buku teks Fizik anda melalui kanta cekung itu. Catatkan ciri-ciri imej yang anda lihat dalam jadual yang dimuat turun. 2. Lukis gambar rajah sinar bagi kanta cekung untuk f = –10.0 cm dan u = 10.0 cm, 15.0 cm dan 20.0 cm di atas sekeping kertas graf.Perbincangan: 1. Nyatakan kedudukan kanta cembung yang membentuk imej nyata dan imej maya. 2. Apakah ciri sepunya bagi imej-imej nyata yang dibentuk oleh kanta cembung? 3. Apakah ciri-ciri imej yang dibentuk oleh kanta cekung?6.3.3 255

Jadual 6.7 dan Jadual 6.8 menunjukkan gambar rajah sinar serta ciri imej masing-masinguntuk kanta cembung dan kanta cekung. Jadual 6.7 Pembentukan imej oleh kanta cembung Kedudukan objek Gambar rajah sinar Kedudukan imej Ciri imejObjek di infiniti FF • Jarak imej: v = f • Nyata • Imej di F • Songsang • Diperkecil IObjek O lebih jauh O F 2F • Jarak imej: • Nyatadaripada 2F 2F F I f  v  2f • Songsang(u  2f ) • Diperkecil • Imej di antara F dengan 2FObjek O pada 2F O • Jarak imej: v = 2f • Nyata(u = 2f ) 2F F • Imej di 2F • SongsangObjek O di antara F • Sama saizdengan 2F O F 2F( f  u  2f ) 2F F I dengan objekObjek O pada F(u = f ) 2F F F 2F • Jarak imej: v  2f • Nyata • Imej lebih jauh • Songsang • Diperbesar daripada 2F I • Imej di infiniti • Maya F 2F • Tegak • DiperbesarObjek O di antara F I • Jarak imej: v  u • Mayadengan pusat optik • Tegak(u  f ) • Diperbesar OF F256 6.3.3

Bab 6 Cahaya dan Optik Jadual 6.8 Pembentukan imej oleh kanta cekung Kedudukan objek Gambar rajah sinar Kedudukan imej Ciri imejObjek O lebih jauhdaripada 2F O • Di antara pusat optik • Maya(u  2f ) 2F dengan titik fokus • Tegak I • Jarak imej: v  f • Diperkecil FObjek O di antara F O • Di antara pusat optik • Mayadengan pusat optik FI dengan titik fokus • Tegak(u  f ) • Jarak imej: v  f • Diperkecil 2FPembesaran LinearPerhatikan Gambar foto 6.3. Apabila suatu objekdilihat melalui kanta pembesar pada jarak yangkurang daripada panjang fokusnya, imej yangterbentuk diperbesar. Saiz imej yang dibentukoleh suatu kanta cembung bergantung padakedudukan objek.Aktiviti 6.10 Gambar foto 6.3 Imej yang diperbesar melalui kanta pembesar KMKTujuan: Menjana idea pembesaran imej dengan bantuan gambar rajahArahan: 1. Jalankan aktiviti ini secara berpasangan. 2. Layari laman sesawang yang diberi tentang simulasi pembesaran imej. 3. Pilih suatu ketinggian objek yang sesuai. Mula dengan Simulasi pembesaran imej objek itu di kedudukan yang jauh dari kanta cembung. 4. Gerakkan objek itu dengan perlahan-lahan mendekati kanta. http://bit. Perhatikan bagaimana kedudukan dan saiz imej berubah. ly/2XfKySk 5. Lakarkan gambar rajah sinar bagi keadaan berikut: http://bit. (a) Saiz imej lebih kecil daripada saiz objek. ly/2Ugbn7J (b) Saiz imej lebih besar daripada saiz objek.Perbincangan: 1. Kedudukan kanta cembung yang manakah membentuk (a) imej yang diperbesarkan? (b) imej yang diperkecilkan? 2. Apakah hubungan antara ketinggian imej, ketinggian objek, jarak imej dengan jarak objek?6.3.3 6.3.4 257

Aktiviti 6.10 menunjukkan saiz imej yang terbentuk oleh suatu kanta bergantung padakedudukan objek dari pusat kanta. Perbandingan antara saiz imej dengan saiz objek dibuatberdasarkan nisbah ketinggian imej kepada ketinggian objek tersebut. Nisbah tersebut dikenalisebagai pembesaran linear, m. Pembesaran linear, m = ketinggian imej, hi ketinggian objek, ho ho F F 2F Imej 2F hi Objek uv Rajah 6.34 Pembentukan imej oleh kanta cembung Berdasarkan Rajah 6.34, nisbah ketinggian imej kepadaketinggian objek juga sama dengan nisbah jarak imej kepadajarak objek.Pembesaran linear, m = jarak imej, v Pembesaran linear, m tidak jarak objek, u mempunyai unit.Oleh itu, pembesaran linear boleh dirumuskan sebagai, m  1 Imej diperkecil  m = hi = v , iaitu hhv oi === ketinggian imej ho u ketinggian objek m = 1 Imej sama saiz jarak imej dengan objek m  1 Imej diperbesar u = jarak objekLatihan Formatif 6.3Rajah 6.35 menunjukkan satu imej yang dilihat menerusi sebuah 12kanta cembung yang mempunyai panjang fokus 10 cm. 1. Apakah ciri-ciri imej itu? 13 15 7 2. Lukis satu gambar rajah sinar untuk menunjukkan bagaimana 19 imej dalam rajah tersebut terbentuk. 21 18 23 3. Cadangkan satu kedudukan yang sesuai untuk meletakkan objek Rajah 6.35 bagi menghasilkan imej songsang.258 6.3.4

Bab 6 Cahaya dan Optik6.4 Formula Kanta NipisAnda telah pun mempelajari kaedah untuk menentukan kedudukan imej dan ciri-ciri imejyang dibentuk oleh kanta cembung dan kanta cekung melalui lukisan gambar rajah sinar. Selainlukisan gambar rajah sinar, formula kanta nipis boleh digunakan untuk menyelesaikan masalahmengenai kanta.Formula kanta nipis memberikan hubungan antara jarak objek, u, jarak imej, vdengan panjang fokus, f bagi suatu kanta sebagai: 1 1 1 f = u + v (a)  Kedudukan kanta kamera dekat dengan objek (b)  Kedudukan kanta kamera jauh dari objek menghasilkan imej yang besar menghasilkan imej yang kecil Gambar foto 6.4 Kedudukan kanta kamera dekat dan jauh dari objek Gambar foto 6.4 menunjukkan imej pada kamera untuk jarak objek yang berbeza dari kantakamera yang mempunyai panjang fokus yang sama. Eksperimen 6.3Inferens: Jarak imej dipengaruhi oleh jarak objek yang berlainanHipotesis: Semakin bertambah jarak objek, semakin berkurang jarak imejTujuan: (i) Mengkaji hubungan antara jarak objek, u dengan jarak imej, v bagi satu kanta cembung (ii) Menentukan panjang fokus kanta nipis dengan menggunakan formula kantaPemboleh ubah:(a) Dimanipulasikan: Jarak objek, u(b) Bergerak balas: Jarak imej, v(c) Dimalarkan: Panjang fokus, fRadas: Kanta cembung ( f = 10.0 cm), pemegang kanta, mentol (6 V) yang dipasang pada blok kayu, bekalan kuasa, kadbod dengan lubang kecil berbentuk segi tiga, skrin putih dan pembaris meter6.4.1 259

Prosedur: 1. Sediakan susunan radas seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6.36. Kadbod dengan Kanta Skrin lubang segi tiga cembung putih Mentol Objek v Nota: Eksperimen ini u lebih sesuai dilakukan dalam keadaan makmal Pembaris meter yang gelap. Rajah 6.36 Video demonstrasi kaedah 2. Hidupkan mentol dan mulakan eksperimen dengan jarak tanpa paralaks u = 15.0 cm. Laraskan kedudukan skrin sehingga suatu http://bit. imej yang tajam terbentuk. ly/2DhtjZy 3. Ukur jarak imej, v dan rekodkan bacaan dalam Jadual 6.9. 4. Ulangi langkah 2 dan 3 dengan nilai u = 20.0 cm, 25.0 cm, 30.0 cm dan 35.0 cm. Kemudian, lengkapkan Jadual 6.9.Keputusan: Jadual 6.9 u / cm v / cm 1 / cm−1 1 / cm−1 u v 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0Analisis data: 1. Plotkan graf 1 melawan 1 pada kertas graf. v u 2. Tentukan nilai kecerunan graf, m. 3. Tentukan nilai pintasan pada paksi 1 dan 1 . v u 4. Dengan menggunakan formula kanta dan graf yang diplot, tentukan nilai panjang fokuskanta dalam eksperimen ini.Kesimpulan:Apakah kesimpulan yang dapat dibuat daripada eksperimen ini?Sediakan laporan yang lengkap bagi eksperimen ini.Perbincangan:Nyatakan satu langkah berjaga-jaga yang boleh diambil untuk meningkatkan kejituankeputusan eksperimen ini.260 6.4.1

Bab 6 Cahaya dan OptikMenyelesaikan Masalah yang Melibatkan Formula Kanta Nipis Jadual 6.10 Peraturan tanda semasa menggunakan formula kanta nipis Positif (+) Negatif (−) Panjang fokus, f Kanta penumpu atau kanta cembung Kanta pencapah atau kanta cekung Jarak imej, v • Imej nyata • Imej maya • Di sebelah kanta yang • Di sebelah kanta yang sama bertentangan dengan objek dengan objekContoh 1Sekeping kanta cembung nipis mempunyai panjang fokus 12 cm. Tentukan ciri-ciri,kedudukan dan pembesaran linear imej apabila jarak objek ialah:(a)  18 cm, dan(b)  4 cm. Penyelesaian:(a) u = +18 cm (b) u = +4 cm f = +12 cm f = +12 cm 1 1 1 1 1 1 Formula kanta nipis, f = u + v Formula kanta nipis, f = u + v 1 = 1 − 1 1 = 1 − 1 v f u v f u 1 1 1 1 = 12 − 18 = 12 − 4 v = +36 cm v = –6 cm Pembesaran linear, m = v Pembesaran linear, m = v u u 36 6 = 18 = 4 =2 = 1.5 Imej adalah nyata, songsang dan Imej adalah maya, tegak dan diperbesar. diperbesar. Imej terletak 36 cm dari Imej terletak 6 cm dari kanta dan berada kanta dan berada di sebelah kanta di sebelah kanta yang sama dengan objek. yang bertentangan dengan objek. Imej diperbesar 1.5 kali. Imej diperbesar 2 kali.6.4.2 261

Contoh 2Suatu objek setinggi 9 cm diletakkan pada jarak 60 cm dari kanta cekung dengan panjangfokus 30 cm. Tentukan kedudukan dan saiz imej yang terbentuk. Nyatakan ciri-ciri imej itu. Penyelesaian:u = +60 cm Pembesaran linear, m = hi = vf = −30 cm h2o0 u 1 1 1 60 Formula kanta nipis, f = u + v hi = 9 1 1 1 hi = 3 cm v = f − u Imej adalah maya, tegak dan diperkecil. = 1 − 1 Imej terletak 20 cm dari kanta dan berada –30 60 di sebelah kanta yang sama dengan objek. v = –20 cm Ketinggian imej ialah 3 cm.Contoh 3Rajah 6.37 menunjukkan seutas dawai lurus diletakkan Cengkerik Kantadi sepanjang paksi utama sekeping kanta cembung nipis cembungdengan panjang fokus 12 cm. X dan Y masing-masing ialah24 cm dan 18 cm dari kanta. Seekor cengkerik mengambil XYmasa 6 saat untuk bergerak dari X ke Y. Berapakah laju imej Dawai luruscengkerik itu? Rajah 6.37 Penyelesaian:u1 = +18 cm  un2ip=is+, 241f cm  f = +12 cm 1 = 1 – 1Formula kanta 1 1 v2 1f – u12 = u + v 12 24 = 1 = 1 − 1 v1 f −u1118 v2 = +24 cm 1 Laju imej cengkerik = 36 – 24 = 12 6 v1 = +36 cm = 2 cm s–1 Latihan Formatif 6.4 1. Sekeping kanta cekung dengan panjang fokus 25 cm membentuk satu imej maya seekor semut pada jarak 20 cm dari pusat optik kanta. (a) Di manakah kedudukan asal semut itu? (b) Lukiskan gambar rajah sinar untuk menunjukkan pembentukan imej maya semut tersebut. 2. Sebuah mentol kecil berada pada jarak 1.6 m dari skrin dan sekeping kanta cembung nipis dengan panjang fokus 30 cm diletakkan di antara mentol dengan skrin itu. Tentukan dua kedudukan kanta cembung yang boleh menghasilkan imej tajam pada skrin.262 6.4.2

Bab 6 Cahaya dan Optik6.5 Peralatan OptikPenggunaan Kanta dalam Peralatan OptikPenggunaan kanta dalam peralatan optik banyak memberi manfaat kepada kehidupanharian manusia. Aktiviti 6.11 KIAK KMKTujuan: Mengkaji penggunaan kanta dalam peralatan optik Kegunaan kanta dalam peralatan optikArahan: http://bit. 1. Jalankan aktiviti ini secara berkumpulan. ly/2CuRmmf 2. Dapatkan maklumat melalui pembacaan mengenai penggunaan kanta dalam peralatan optik, iaitu kanta pembesar, mikroskop majmuk dan teleskop dalam konteks berikut: (a) Kegunaan kanta dalam peralatan optik (b) Fungsi kegunaan kanta tersebut 3. Maklumat boleh didapati daripada sumber bacaan atau carian di Internet. 4. Persembahkan hasil dapatan anda. Aktiviti 6.12Tujuan: Mewajarkan penggunaan kanta dalam peralatan optikRadas: Kanta pembesar, mikroskop majmuk dan teleskopArahan: 1. Sediakan kanta pembesar, mikroskop majmuk (a)  Kanta pembesar dan teleskop di atas tiga buah meja yang berasingan. 2. Bahagikan kelas kepada tiga kumpulan. Setiap kumpulan diberi masa 20 minit untuk memerhatikan objek melalui peralatan optik dan mengkaji struktur peralatan optik tersebut. 3. Catatkan pemerhatian dan hasil kajian kumpulan anda.Perbincangan: (b) Mikroskop 1. Nyatakan ciri-ciri imej yang dibentuk oleh kanta yang (c) Teleskop digunakan dalam kanta pembesar, mikroskop majmuk Gambar foto 6.5 dan teleskop. 2. Wajarkan penggunaan kanta dalam kanta pembesar, mikroskop majmuk dan teleskop.6.5.1 263

Rajah 6.38 menunjukkan penggunaan kanta dalam peralatan optik seperti kanta pembesar,mikroskop dan teleskop. Saya seorang ahli gemologi. Saya menggunakan kanta pembesar untuk mengenal pasti dan menilai batu permata. Saya seorang ahli oftalmologi. Saya seorang ahli astronomi. Saya menggunakan kanta Saya menggunakan teleskop pembesar untuk untuk mengkaji gerakan memeriksa mata. jasad-jasad samawi. Saya seorang ahli Video penemuan imej mikrobiologi. Saya lohong hitam menggunakan menggunakan mikroskop Event Horizon Telescope untuk melihat pelbagai mikroorganisma.   http://bit. ly/2v951w4 Saya seorang ahli geologi. Saya menggunakan iNtegrasi mikroskop untuk melihat dan mengenal pasti spesimen SEJARAH batuan dan mineral. Pada tahun 1609, Galileo Rajah 6.38 Penggunaan kanta dalam peralatan optik Galilei (1564 – 1642) telah264 mencipta teleskop untuk melihat empat Bulan yang mengelilingi Musytari. Kejayaan ini telah mencetuskan revolusi dalam kajian astronomi. iNtegrasi SEJARAH Pada pertengahan abad ke-17, Antonie van Leeuwenhoek (1632 – 1723) telah berjaya mencipta sebuah mikroskop kanta yang dapat menghasilkan pembesaran linear 300 kali. Beliau berjaya melihat dan melukis mikroorganisma. 6.5.1

Bab 6 Cahaya dan OptikMereka Bentuk dan Membina Mikroskop Majmuk dan Teleskop MenggunakanKanta CembungAktiviti 6.13 KIAK KMKTujuan: Mereka bentuk dan membina mikroskop majmuk dan teleskop dengan menggunakan kanta cembungArahan: Video prinsip kerja mikroskop 1. Jalankan aktiviti ini secara berkumpulan. http://bit. 2. Kumpulkan maklumat mengenai mikroskop majmuk ly/2YNSafW dan teleskop melalui pembacaan atau carian di Internet berdasarkan perkara berikut: Video prinsip kerja teleskop (a) Jenis dan fungsi kanta yang digunakan dalam http://bit. mikroskop majmuk dan teleskop ly/2XRBiI3 (b) Kriteria pemilihan kanta objek dan kanta mata mikroskop majmuk yang dapat menghasilkan imej Muat turun Borang Strategi yang paling besar Data K-W-L (c) Kriteria pemilihan kanta objek dan kanta mata teleskop yang dapat menghasilkan imej yang paling http://bit. jelas dan terang ly/2TTFkdh (d) Lukiskan gambar rajah sinar untuk menunjukkan pembentukan imej dalam sebuah mikroskop majmuk dan teleskop 3. Bincangkan maklumat yang diperlukan serta lengkapkan Borang Strategi Data K-W-L sebagai panduan untuk mereka bentuk dan membina mikroskop majmuk dan teleskop anda. Anda boleh memuat turun dan mencetak borang tersebut dalam laman sesawang yang diberi. 4. Buat lakaran reka bentuk mikroskop majmuk dan teleskop. 5. Bina rekaan mengikut lakaran yang dibuat. 6. Komen tentang keberkesanan rekaan dan tambah baik rekaan yang dihasilkan. 7. Persembahkan hasil reka bentuk dan binaan mikroskop majmuk dan teleskop kumpulan anda.6.5.2 265

Mikroskop Majmuk Terdiri daripada dua keping kanta cembung dengan panjang fokus yang pendek. Kanta objek dengan panjang ffookkuuss,ffoo dan kanta mata dengan panjang fokus, fm. Panjang kurang daripada panjang fokus fm. Pelarasan normal sebuah mikroskop majmuk boleh Jarak di antara kanta objek dengan kanta mata > fo + fm. dilakukan dengan melaraskan kanta mata supaya imej dmJairpeamekrbboeebnsajteurk.kImaidmeajelaIj1hpmedreitnaajmandtaai,roaIb1 jfeyokadnuegnntgnuayknatka2a,fnos.toaKnmagnsaattana.gobdjaenk akhir terbentuk pada jarak penglihatan terdekat, dari kanta dmmKiaeanamsnithabtaesmrnoaatnutFgakmsabdinemergnfeubgjnaearngkbshipaniusreds,bainIta2ggoaypdiateniknkaggnkatmananaoptyabeajmme, kbdaOetiaspa.(erRKr.baaIje1nastthaaerr6ml.e3dta9aat)nka. mata, iaitu 25 cm. Lazimnya, kanta mata dilaraskan supaya imej akkehadira, aIn2 Pembesaran mikroskop terletak pada titik dekat mata pemerhati supaya majmuk penglihatan yang paling jelas dapat dicapai.   http://bit. ly/2XoRdcO Kanta mata (L2) Kanta objek (L1) O Fo Fm Fo I1 Fm I2 Pemerhati Imej akhir Rajah 6.39 Pembentukan imej oleh kanta mikroskop majmuk266 6.5.2