Langkau ke kandungan
Fizik · Tingkatan 6 (STPM Physics) · Geometrical Optics

23.2 Refraction at spherical surfaces

Unit ini menggunakan rumus pembiasan pada permukaan sfera (refraction at spherical surfaces) n₁/u + n₂/v = (n₂ − n₁)/r untuk menentukan kedudukan imej yang dibentuk oleh satu permukaan melengkung.

  • STPM
  • 1 SP
  • 11 latihan
  • Percuma
Belajar & latih secara interaktifSemua unit Fizik STPM

SP 23.2.1Use the formula n_1/u + n_2/v = (n_2 − n_1)/r for refraction at spherical surfaces.

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

Untuk guru: kata tugas Use (Menggunakan)

Calon perlu menggunakan n₁/u + n₂/v = (n₂ − n₁)/r dengan tanda r yang betul untuk menentukan kedudukan dan jenis imej oleh satu permukaan sfera, termasuk permukaan rata (r = ∞).

  1. IsiTanda dan simbol
    Huraian

    n₁ = indeks medium objek, n₂ = indeks medium cahaya biasan. r positif jika pusat kelengkungan C berada di sebelah cahaya biasan (permukaan cembung kepada objek); r negatif jika C di sebelah objek. v positif: imej nyata dalam medium n₂.

    Contoh

    Hujung rod kaca yang cembung ke arah objek di udara mempunyai r positif.

  2. IsiPermukaan melengkung
    Huraian

    Gantikan nilai dan selesaikan v.

    Contoh

    Objek di udara 60 cm dari hujung rod kaca n = 1.50, r = +20 cm: 1.00/60 + 1.50/v = 0.50/20, v = +180 cm (nyata, dalam kaca).

  3. IsiPermukaan rata (kedalaman ketara)
    Huraian

    r = ∞ menjadikan sebelah kanan sifar: n₁/u + n₂/v = 0, jadi v = −n₂u/n₁ (imej maya).

    Contoh

    Ikan 40 cm di bawah air (n = 1.33) dilihat dari udara: v = −40/1.33 = −30.1 cm, kelihatan 30.1 cm dalam.

NotaRumus permukaan sfera tunggal

Bagi sinar paraksial dari objek dalam medium berindeks biasan n₁ yang dibiaskan pada permukaan sfera berjejari r ke dalam medium berindeks n₂: n₁/u + n₂/v = (n₂ − n₁)/r. Konvensyen nyata positif: u positif bagi objek nyata (di sebelah cahaya datang), v positif bagi imej nyata (di sebelah cahaya keluar), r positif jika pusat kelengkungan C berada di sebelah cahaya keluar (permukaan cembung kepada objek) dan negatif jika C di sebelah objek (permukaan cekung kepada objek).

SP 23.2.1

Peta alirLangkah menyelesaikan masalah

  1. Kenal pasti n₁ (medium objek) dan n₂ (medium cahaya keluar)
  2. Tentukan tanda r: C di sebelah keluar → r positif; C di sebelah objek → r negatif
  3. Gantikan ke dalam n₁/u + n₂/v = (n₂ − n₁)/r
  4. Selesaikan v; v positif = imej nyata, v negatif = imej maya
  5. Pembesaran (jika perlu): m = −(n₁v)/(n₂u)
SP 23.2.1

Peta alirContoh: rod kaca berhujung cembung

  1. Objek dalam udara (n₁ = 1.00) 60 cm dari hujung rod kaca (n₂ = 1.50) berjejari +20 cm
  2. 1.00/60 + 1.50/v = (1.50 − 1.00)/20
  3. 1.50/v = 0.025 − 0.01667 = 0.00833 cm⁻¹
  4. v = 1.50/0.00833 = 180 cm
  5. Imej nyata, 180 cm di dalam rod kaca
SP 23.2.1

Peta alirContoh: kedalaman ketara (permukaan rata, r = ∞)

  1. Syiling di dasar air (n₁ = 1.33) sedalam 40 cm dilihat dari udara (n₂ = 1.00)
  2. Permukaan rata: r = ∞, maka (n₂ − n₁)/r = 0
  3. 1.33/40 + 1.00/v = 0
  4. v = −40/1.33 = −30.1 cm
  5. Imej maya kira-kira 30 cm di bawah permukaan (kedalaman ketara)
SP 23.2.1

Peta buihCiri rumus n₁/u + n₂/v = (n₂ − n₁)/r

Pembiasan permukaan sfera
Sah bagi sinar paraksialn₁ = medium objekn₂ = medium cahaya keluarr = ∞ bagi permukaan rataAsas terbitan rumus kanta nipis
SP 23.2.1

Ingat: mnemonik & kad imbas

Mnemonik

NUVR
N: indeks n₁ dan n₂; U: n₁ bersama u; V: n₂ bersama v; R: beza (n₂ − n₁) dibahagi r

Kad imbas

Rumus pembiasan permukaan sfera
n₁/u + n₂/v = (n₂ − n₁)/r
Tanda r jika pusat kelengkungan di sebelah cahaya keluar
Positif
Nilai r bagi permukaan rata
r = ∞, maka n₁/u + n₂/v = 0
v negatif dalam rumus ini
Imej maya, di sebelah yang sama dengan objek

Semak kefahaman

  1. Tanda kecil di dasar blok kaca setebal 6.0 cm (n = 1.50) dilihat dari udara secara tegak. Hitung kedalaman ketaranya. (SP 23.2.1)

    Lihat jawapan

    Permukaan rata: 1.50/6.0 + 1.00/v = 0, v = −4.0 cm; kedalaman ketara 4.0 cm.

11 soalan latihan pelbagai aras, kad imbas dan Kad Tahniah ada dalam mod interaktif.

Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
  1. Mengingat

    Aktiviti: Murid menulis formula n₁/u + n₂/v = (n₂ − n₁)/r dan konvensyen tanda jarak dan jejari dalam 8 minit.

    Bukti hasil kerja: Kad semakan dengan konvensyen tanda; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.

    SP disasar: 23.2.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat
  2. Memahami

    Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan situasi pembiasan pada permukaan sfera menggunakan lakaran sinar dan menentukan tanda r.

    Bukti hasil kerja: Lakaran dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.

    SP disasar: 23.2.1 · Latihan sepadan: aras Memahami
  3. Mengaplikasi

    Aktiviti: Murid mengira kedudukan imej bagi objek di dalam kaca sfera berjejari tertentu dan kedalaman ketara.

    Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.

    SP disasar: 23.2.1 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi
  4. Menganalisis

    Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis pelbagai kes (cembung, cekung, objek dalam medium berbeza) dan menyemak kebolehan formula menghasilkan imej maya dan nyata.

    Bukti hasil kerja: Jadual kes dan kesimpulan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.

    SP disasar: 23.2.1 · Latihan sepadan: aras Menganalisis

Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan

Siapkan unit ini dalam mod interaktif untuk mendapat bintang, anggaran TP dan Kad Tahniah. Siapkan semua 109 unit Fizik STPM untuk Sijil Penghargaan SistemGuru.My.

Belajar & latih secara interaktifSemua unit Fizik STPM

Unit lain dalam Geometrical Optics

  1. 23.1 Spherical mirrors
  2. 23.2 Refraction at spherical surfaces
  3. 23.3 Thin lenses