Untuk membina sinar pantulan (reflected ray), lukis normal di titik sinar mengenai cermin, ukur sudut tuju dari normal, kemudian lukis sinar pantulan pada sudut yang sama di sebelah lagi normal. Hukum ini, sudut tuju = sudut pantulan, benar untuk setiap permukaan pemantul yang rata.
Kemahiran ini membuka cahaya dan pembentukan imej dan kembali dalam pembiasan, periskop, gentian optik dan setiap gambar rajah imej yang mengikutnya.
Apakah normal, dan mengapa semuanya bergantung padanya?
Normal ialah garis khayalan yang dilukis pada 90° kepada permukaan di titik sinar mengenainya. Ia dilukis putus-putus supaya tidak dikelirukan dengan sinar. Semua sudut dalam optik diukur dari normal, tidak pernah dari permukaan.
Sudut tuju (angle of incidence), i, berada antara sinar tuju dengan normal. Sudut pantulan (angle of reflection), r, berada antara sinar pantulan dengan normal. Hukum pantulan menyatakan i = r, dan sinar tuju, normal serta sinar pantulan terletak pada satah yang sama.
Bagaimana saya membina sinar pantulan, langkah demi langkah?
- Lukis cermin sebagai garis lurus dengan lorekan di bahagian belakang.
- Tandakan titik tuju tempat sinar tuju bertemu cermin.
- Lukis normal pada 90° kepada cermin di titik itu, putus-putus, menggunakan protraktor atau sesiku.
- Cari sudut tuju antara sinar tuju dengan normal. Jika soalan memberi sudut dengan cermin, tolak daripada 90°.
- Tandakan sudut yang sama di sebelah lagi normal dan lukis sinar pantulan dengan pembaris.
- Tambah anak panah untuk menunjukkan arah kedua-dua sinar, dan labelkan i serta r.
Contoh berlangkah
Satu sinar cahaya membuat sudut 35° dengan cermin rata. (Data rekaan untuk contoh.) Lukis sinar pantulan dan nyatakan sudut antara sinar tuju dengan sinar pantulan.
Langkah 1, lukis normal: di titik tuju, pada 90° kepada cermin.
Langkah 2, cari i: sinar itu 35° dari cermin, jadi ia 90° − 35° = 55° dari normal. i = 55°.
Langkah 3, gunakan hukum: r = i = 55°. Sinar pantulan meninggalkan titik itu pada 55° dari normal di sebelah lagi, iaitu juga 35° dari cermin.
Langkah 4, cari sudut antara sinar: 55° + 55° = 110°.
Langkah 5, semak: sinar pantulan mesti berada di sebelah bertentangan normal berbanding sinar tuju, dan sudut antara sinar dengan cermin ialah 35° pada kedua-dua belah. Kedua-duanya benar, jadi gambar rajah itu konsisten.
Bagaimana cermin satah membentuk imej?
Imej dalam cermin satah berada sejauh di belakang cermin seperti jarak objek di hadapannya. Garis yang menyambung satu titik objek dengan titik imejnya bertemu cermin pada 90°.
Imej itu maya (sinar hanya kelihatan datang darinya), tegak seperti objek, sama saiz dengan objek, dan songsang sisi (laterally inverted). Seorang yang berdiri 1.5 m di hadapan cermin satah melihat imejnya 1.5 m di belakangnya, jadi jarak dari orang itu ke imej ialah 3.0 m.
Kesilapan yang perlu diperhatikan
Satu kesilapan yang sangat lazim ialah mengukur sudut tuju dari permukaan cermin dan bukan dari normal.
Jawapan yang salah: “Sinar itu 35° dari cermin, jadi sinar pantulan 35° dari normal.”
Sudut 35° itu diukur dari permukaan, sedangkan hukum pantulan menggunakan sudut dari normal.
Pembetulannya ialah menukar dahulu. Sudut dengan normal ialah 90° − 35° = 55°, jadi sinar pantulan berada 55° dari normal. Semakan pantas: sinar pantulan mesti membuat sudut yang sama dengan cermin seperti sinar tuju, di sini 35° pada kedua-dua belah.
Semak diri anda
Cuba soalan ini, kemudian buka setiap jawapan.
1. Satu sinar mengenai cermin satah dengan sudut tuju 40°. Berapakah sudut antara sinar tuju dengan sinar pantulan?
Tunjukkan jawapan
Sudut pantulan juga 40°, jadi sudut antara kedua-dua sinar ialah 40° + 40° = 80°.
2. Satu sinar membuat sudut 20° dengan permukaan cermin satah. Berapakah sudut pantulan?
Tunjukkan jawapan
Sudut tuju = 90° − 20° = 70°. Sudut pantulan sama dengannya, iaitu 70°.
3. Seorang pelajar berdiri 2.4 m di hadapan cermin satah, kemudian berjalan 0.5 m ke arahnya. Berapa jauh pelajar itu dari imejnya sekarang?
Tunjukkan jawapan
Jarak baharu ke cermin ialah 2.4 − 0.5 = 1.9 m. Imej berada 1.9 m di belakang cermin, jadi jarak dari pelajar ke imej ialah 1.9 + 1.9 = 3.8 m.
Ke mana selepas ini
Apabila tabiat normal sudah mantap, teruskan ke menggunakan hubungan pembiasan, tempat peraturan pengukuran yang sama digunakan untuk cahaya yang membengkok pada sempadan. Apabila sampai ke imej, cermin satah ialah contoh imej maya yang paling mudah dalam pembinaan imej nyata dan maya.
Sesetengah pelajar boleh menyatakan hukum pantulan tetapi masih melukis sudut dari garisan yang salah semasa tekanan peperiksaan. Itulah jenis tabiat yang dicari guru kami dalam tuisyen Fizik dalam talian satu dengan satu.