Dua belas soalan ini merangkumi pantulan, pembiasan, pantulan dalam penuh dan imej kanta daripada cahaya dan pembentukan imej. Semua data direka untuk latihan dan tidak diambil daripada mana-mana kertas peperiksaan. Soalan disusun dari yang lebih mudah kepada yang lebih sukar.
Lukis setiap gambar rajah di atas kertas dengan pensel tajam dan pembaris, kemudian kira jawapan anda, sebelum membuka jawapan berlangkah. Gunakan kalkulator dalam mod darjah. Sesetengah soalan menggunakan persamaan indeks biasan dan persamaan sudut genting, yang mungkin hanya terpakai untuk laluan Extended, jadi semak laman Cambridge untuk tahun peperiksaan anda.
Soalan
1. Satu sinar cahaya mengenai cermin satah dengan sudut tuju 25°. Nyatakan sudut pantulan dan sudut antara sinar tuju dengan sinar pantulan.
Tunjukkan jawapan
Sudut pantulan sama dengan sudut tuju, jadi ia 25°. Sudut antara kedua-dua sinar ialah 25° + 25° = 50°.
2. Satu sinar membuat sudut 30° dengan permukaan cermin satah. Cari sudut pantulan dan sudut antara sinar tuju dengan sinar pantulan.
Tunjukkan jawapan
Sudut diukur dari normal. Sudut tuju = 90° − 30° = 60°. Sudut pantulan ialah 60°. Sudut antara kedua-dua sinar ialah 60° + 60° = 120°.
3. Seorang pelajar berdiri 1.8 m dari cermin satah. Berapa jauh pelajar itu dari imej? Pelajar itu kemudian melangkah ke belakang 0.4 m. Berapa jauh pelajar itu dari imej sekarang?
Tunjukkan jawapan
Imej berada sejauh di belakang cermin seperti jarak pelajar di hadapannya. Pada mulanya, jaraknya 1.8 + 1.8 = 3.6 m. Selepas melangkah ke belakang, pelajar berada 1.8 + 0.4 = 2.2 m dari cermin, jadi jarak ke imej ialah 2.2 + 2.2 = 4.4 m.
4. Satu sinar cahaya di udara mengenai blok plastik dengan i = 60° dan r = 35°. Hitung indeks biasan plastik itu.
Tunjukkan jawapan
n = sin i ÷ sin r = sin 60° ÷ sin 35° = 0.8660 ÷ 0.5736 = 1.510. Indeks biasannya ialah 1.5 (kepada 2 angka bererti).
5. Satu sinar di udara mengenai blok kaca berindeks biasan 1.5 dengan sudut tuju 40°. Cari sudut biasan dan nyatakan ke arah mana sinar membengkok.
Tunjukkan jawapan
sin r = sin i ÷ n = sin 40° ÷ 1.5 = 0.6428 ÷ 1.5 = 0.4285. r = sin⁻¹(0.4285) = 25.4°, jadi r ≈ 25°. Sinar membengkok ke arah normal, kerana sudut dalam kaca (25°) lebih kecil daripada sudut di udara (40°).
6. Sesuatu bahan mempunyai indeks biasan 2.4. Hitung sudut gentingnya.
Tunjukkan jawapan
sin c = 1 ÷ n = 1 ÷ 2.4 = 0.4167. c = sin⁻¹(0.4167) = 24.6°, jadi c ≈ 25°.
7. Satu sinar di dalam kaca (n = 1.5, sudut genting 41.8°) bertemu sempadan kaca-ke-udara dengan sudut tuju 38°. Adakah pantulan dalam penuh berlaku? Cari sudut biasan di udara.
Tunjukkan jawapan
38° lebih kecil daripada 41.8°, jadi tiada pantulan dalam penuh. sin r = n × sin i = 1.5 × sin 38° = 1.5 × 0.6157 = 0.9235. r = sin⁻¹(0.9235) = 67.4°, jadi sinar keluar pada r ≈ 67° dari normal, membengkok menjauhinya.
8. Satu objek setinggi 3.0 cm berada 18.0 cm dari kanta cembung yang panjang fokusnya 6.0 cm. Lukis imej dengan dua sinar. Cari jaraknya dari kanta dan ketinggiannya, dan perihalkannya.
Tunjukkan jawapan
Objek berada melebihi 2f (2f = 12 cm). Sinar 1 (selari dengan paksi) membengkok melalui F yang jauh. Sinar 2 (melalui pusat optik) terus lurus. Kedua-duanya bertemu 9.0 cm dari kanta di sisi jauh, 1.5 cm di bawah paksi. Pembesaran = 1.5 ÷ 3.0 = 0.5. Imej itu nyata, songsang dan dikecilkan, di antara f dengan 2f.
Semak dengan persamaan kanta sebagai maklumat tambahan: 1/v = 1/6 − 1/18 = 2/18, jadi v = 9 cm. Ini sepadan dengan lukisan.
9. Satu objek setinggi 2.0 cm berada 9.0 cm dari kanta cembung yang panjang fokusnya 6.0 cm. Cari jarak dan ketinggian imej daripada lukisan berskala, dan perihalkan imej itu.
Tunjukkan jawapan
Objek berada di antara f dengan 2f. Dua sinar piawai bertemu 18 cm dari kanta, di sisi jauh, dan imej setinggi 4.0 cm, iaitu 2 kali ketinggian objek (pembesaran = 18 ÷ 9 = 2). Imej itu nyata, songsang dan dibesarkan.
Semak: 1/v = 1/6 − 1/9 = 3/18 − 2/18 = 1/18, jadi v = 18 cm.
10. Satu objek setinggi 1.5 cm berada 5.0 cm dari kanta cembung yang panjang fokusnya 8.0 cm. Perihalkan imej itu, nyatakan kedudukannya, dan cari ketinggiannya.
Tunjukkan jawapan
Objek berada di dalam f (5 cm kurang daripada 8 cm). Dua sinar menyebar selepas kanta, jadi anda memanjangkannya ke belakang dengan garisan putus-putus. Ia bertemu kira-kira 13 cm dari kanta, di sisi yang sama dengan objek. Pembesaran ialah 13.3 ÷ 5.0 ≈ 2.7, jadi ketinggiannya kira-kira 1.5 × 2.7 = 4.0 cm. Imej itu maya, tegak dan dibesarkan.
Semak: 1/v = 1/8 − 1/5 = 5/40 − 8/40 = −3/40, jadi v = −13.3 cm (negatif bermaksud maya, sisi yang sama).
11. Teras kaca sebuah gentian optik mempunyai indeks biasan 1.5 dan dikelilingi udara. Satu sinar di dalam teras bertemu dinding dengan sudut tuju 50°. Adakah sinar kekal dalam gentian? Terangkan.
Tunjukkan jawapan
Sudut genting ialah sin⁻¹(1 ÷ 1.5) = 41.8°. Sinar berada dalam bahan yang lebih tumpat menuju bahan yang kurang tumpat, dan 50° lebih besar daripada 41.8°. Kedua-dua syarat dipenuhi, jadi sinar mengalami pantulan dalam penuh dan kekal dalam gentian, dipantulkan pada 50° dari normal.
12. Seorang pelajar berkata, “Imej dalam kanta pembesar itu nyata kerana saya dapat melihatnya, dan ia lebih besar daripada objek.” Terangkan apa yang salah dan apa yang patut dikatakan.
Tunjukkan jawapan
Melihat imej dengan mata tidak menunjukkan ia nyata, dan menjadi lebih besar pun tidak. Kanta pembesar membentuk imej maya: objek berada di dalam panjang fokus, sinar menyebar selepas kanta, dan ia hanya kelihatan datang dari satu titik di belakang objek. Tiada skrin yang boleh menunjukkan imej itu. Pernyataan yang betul ialah imej itu maya, tegak dan dibesarkan, di sisi yang sama dengan objek.
Jika anda tersilap
Padankan setiap kesilapan dengan pelajaran yang membaikinya.
- Sudut salah dalam pantulan (soalan 1 hingga 3): pergi ke membina sinar pantulan dan semak bahawa setiap sudut diukur dari normal.
- Indeks biasan atau sudut salah (soalan 4 dan 5): pergi ke menggunakan hubungan pembiasan dan semak bahawa anda menggunakan nilai sin, bukan sudut itu.
- Sudut genting salah atau keputusan pantulan dalam penuh salah (soalan 6, 7 dan 11): pergi ke syarat pantulan dalam penuh dan semak kedua-dua syarat mengikut urutan.
- Kedudukan atau saiz imej salah daripada sinar (soalan 8 hingga 10): pergi ke melukis imej kanta yang mudah dan lukis semula dengan pembaris.
- Perkataan salah, nyata atau maya (soalan 10 dan 12): pergi ke pembinaan imej nyata dan maya dan uji sinar, bukan saiz.
Selepas itu, catat kesilapan dalam log kesilapan dan baris gilir ujian semula supaya ia kembali kemudian sebagai soalan baharu.
Jika satu jenis soalan terus gagal walaupun anda telah mengulang kaji pelajaran, guru yang memerhati gambar rajah semasa anda melukis sering dapat melihat puncanya dengan cepat. Itulah tujuan tuisyen Fizik dalam talian satu dengan satu kami.