Cahaya dan Optik

Cahaya bergerak lurus dan boleh dipantulkan, dibiaskan serta diserap.

Pantulan mengikut dua hukum: sudut tuju sama dengan sudut pantulan, dan sinar tuju, sinar pantulan serta normal berada pada satah yang sama.

• Cermin satah membentuk imej maya, tegak, sama saiz dan songsang sisi.
• Cermin cekung boleh membentuk imej nyata atau maya, digunakan dalam lampu suluh dan cermin solek.
• Cermin cembung sentiasa membentuk imej maya diperkecil dengan medan penglihatan luas, digunakan sebagai cermin sisi kenderaan.

Pembiasan ialah perubahan arah cahaya apabila melalui medium berbeza kerana perubahan laju. Ia menyebabkan kolam kelihatan lebih cetek dan straw kelihatan bengkok dalam air.

Pantulan dalam penuh berlaku apabila cahaya bergerak dari medium tumpat ke kurang tumpat melebihi sudut genting, digunakan dalam gentian optik untuk telekomunikasi dan endoskop.

Kanta cembung menumpu cahaya dan digunakan dalam kanta mata, kamera dan mikroskop, manakala kanta cekung mencapah cahaya dan membetulkan rabun jauh.

Indeks biasan ialah nisbah laju cahaya dalam vakum kepada laju cahaya dalam sesuatu medium, dan ia menunjukkan sejauh mana medium itu membiaskan cahaya.

• Semakin tinggi indeks biasan, semakin perlahan cahaya bergerak dalam medium itu dan semakin besar pembengkokan sinar.
• Semua sudut (sudut tuju, sudut biasan, sudut genting) diukur dari garis normal, bukan dari permukaan.
• Sudut genting berkaitan terus dengan indeks biasan: medium dengan indeks biasan tinggi, seperti berlian, mempunyai sudut genting kecil. Sebab itu cahaya mudah dipantul dalam penuh di dalam berlian dan ia kelihatan berkilauan.

Imej oleh kanta cembung bergantung pada jarak objek (u) berbanding panjang fokus (f):

• Objek lebih jauh daripada 2f — imej nyata, songsang, diperkecil. Kegunaan: kamera dan mata.
• Objek di antara f dan 2f — imej nyata, songsang, diperbesar. Kegunaan: projektor.
• Objek kurang daripada f — imej maya, tegak, diperbesar. Kegunaan: kanta pembesar.

Kecacatan penglihatan:

• Rabun jauh (miopia) — imej objek jauh terbentuk di hadapan retina kerana kanta mata terlalu tebal atau bebola mata terlalu panjang. Dibetulkan dengan kanta cekung.
• Rabun dekat (hipermetropia) — imej objek dekat terbentuk di belakang retina. Dibetulkan dengan kanta cembung.

Kanta yang lebih tebal (lebih melengkung) mempunyai panjang fokus yang lebih pendek, jadi ia membiaskan cahaya dengan lebih kuat.

Soalan optik menggabungkan lukisan rajah sinar dan pengiraan. Kesilapan kecil pada sudut atau unit boleh menjejaskan seluruh jawapan.

• Ukur sudut dari garis normal. Sudut yang diukur dari permukaan akan memberi jawapan salah.
• Pantulan dalam penuh hanya berlaku apabila cahaya bergerak dari medium lebih tumpat ke kurang tumpat dan sudut tuju melebihi sudut genting.
• Dalam rajah sinar kanta cembung, sinar yang selari dengan paksi utama dibiaskan melalui titik fokus, manakala sinar yang melalui pusat optik tidak dibiaskan. Lukis sinar dengan pembaris dan anak panah.
• Cermin cekung tidak selalu membentuk imej maya; imej maya hanya terbentuk apabila objek berada di antara titik fokus dengan cermin.