Instrumen Optik Formula Mata Cermin Mata Teropong

Contoh soalan dan formula untuk instrumen optik, mata, cermin mata, teropong

Mata

1. Salah satu alat optik semula jadi ialah mata. Dalam proses melihat, imej terbentuk...

1. Benar, tegak, betul-betul di retina
2. Benar, songsang, betul-betul di retina
3. Maya, tegak, betul-betul di retina
4. Maya, terbalik, betul-betul di retina

Perbincangan
Titik dekat bagi mata normal purata ialah 25 cm. Titik dekat ialah jarak terdekat yang boleh difokuskan oleh mata. Diameter mata manusia sudah tentu lebih kecil daripada 25 cm, jadi panjang fokus kanta mata juga lebih kecil daripada 25 cm. Oleh itu, jarak objek (s) mestilah lebih besar daripada panjang fokus sistem kanta mata (f).

Sistem kanta mata ialah kanta cembung. Oleh itu, imej yang dibentuk oleh sistem kanta mata semasa proses pemerhatian mempunyai sifat yang sama seperti imej yang dibentuk oleh kanta cembung. Ciri-ciri imej yang dibentuk oleh sistem kanta mata apabila jarak objek (s) lebih besar daripada panjang fokus (f) termasuk:
- Nyata atau benar
- Ke belakang
– Dikurangkan
– Tepat di retina

Imej mesti diletakkan dengan tepat pada retina kerana retina menukar gelombang cahaya kepada isyarat elektrik yang dihantar ke otak. Walaupun imej terbalik, otak manusia menjadikannya tegak, jadi objek yang dilihat oleh mata kelihatan tegak.

Jawapan yang betul ialah B.

Cermin mata

2. Seseorang mempunyai titik dekat 16 cm dan titik jauh 80 cm. Jika dia memakai cermin mata, dia dapat melihat objek yang sangat jauh dengan jelas. Dengan menggunakan cermin mata ini, jarak ke objek terdekat yang dapat dilihatnya dengan jelas ialah….

1. 13 1/3 cm
2. 20 cm
3. 36 cm
4. 48 1/3 cm

Perbincangan
Adalah diketahui bahawa:
Titik jauh seseorang itu hanya 80 cm, jadi boleh disimpulkan bahawa orang itu rabun jauh.
Rabun dekat berlaku kerana sistem kanta mata lebih melengkung atau kurang rata daripada yang sepatutnya pada mata biasa, sekali gus mengurangkan panjang fokusnya. Ini menyebabkan sinaran cahaya dari objek pada infiniti (titik jauh) terfokus di hadapan retina dan bukannya pada retina.
Ditanya: Jarak objek terdekat yang dapat dilihat dengan jelas menggunakan cermin mata
Jawapan:
Titik jauh orang itu ialah 80 cm. Kanta cermin mata hendaklah membentuk imej 80 cm di hadapannya. Imej berada di hadapan mata dan kanta cermin mata, jadi imej adalah maya dan tegak. Jadi jarak imej (s') = -80 cm.
Jika seseorang memakai cermin mata, dia boleh melihat objek yang sangat jauh dengan jelas. Jadi jarak objek (s) = titik jauh mata normal = infiniti = ~.

Panjang fokus kanta mata:
1/f = 1/s + 1/s'
1/f = 1/~ + (- 1/80)
1/f = 0 – 1/80
1/f = – 1/80
f = – 80 / 1
f = – 80 cm
Panjang fokus negatif bermaksud kanta cermin mata yang digunakan ialah kanta cekung atau kanta mencapah.

Jika orang itu menggunakan kanta cermin mata yang sama, apakah jarak objek terdekat yang dapat dilihat dengan jelas? Panjang fokus kanta (f) = -80 cm. Kanta mesti membentuk imej pada jarak 16 cm di hadapan mata dan kanta supaya imej adalah maya dan mempunyai tanda negatif. Jadi jarak imej (s') = -16 cm.
1/s = 1/f – 1/s' = -1/80 – (-1/16) = -1/80 + 1/16 = -1/80 + 5/80 = 4/80
s = 80/4 = 20 cm.
Objek terdekat yang dapat dilihatnya dengan jelas ialah 20 cm.
Jawapan yang betul ialah B.

3. Cermin mata merupakan alat untuk membantu anda melihat dengan jelas. Anda sering melihat rakan anda memakai cermin mata. Bagaimanakah laluan sinaran cahaya yang betul melalui kanta yang dipakai oleh rakan anda?

Perbincangan

Kanta cermin mata yang digunakan, berdasarkan imej, ialah kanta cekung. Laluan pancaran cahaya masuk yang dibiaskan oleh kanta cekung hendaklah seperti dalam jawapan B.

4. Perhatikan imej berikut tentang laluan cahaya melalui mata sebelum dan selepas memakai cermin mata. Berdasarkan imej tersebut, dapat disimpulkan bahawa…
Perbincangan
Rabun jauh = hipermetropia
Kanta menumpu = kanta cembung = kanta positif
Jawapan yang betul ialah B.

Teropong

5. Pembesaran sebuah teleskop yang panjangnya 10 cm ialah 3. Panjang fokus objektif dan panjang fokus kanta mata masing-masing ialah….

1. 5 cm dan 5 cm
2. 7,5 cm dan 2,5 cm
3. 2,5 cm dan 7,5 cm
4. 4 cm dan 6 cm

Perbincangan
Adalah diketahui bahawa:
Pembesaran binokular (M) = 3
Panjang teleskop (l) = 10 cm
Ditanya: Panjang fokus kanta objektif dan panjang fokus kanta kanta mata
Jawapan:
Formula untuk panjang teleskop (l) apabila mata berada pada akomodasi minimum:
l = f_ob +f_ok
10 cm = f_ob +f_ok  - Persamaan 1

Formula untuk pembesaran teropong (M) apabila mata berada pada akomodasi minimum:
M = f_ob /f_ok
3 = f_ob /f_ok
f_ob = 3 f_ok - Persamaan 2

Gantikan f_ob PADA persamaan 1 dengan f_ok PADA persamaan 2 :
10 cm = f_ob +f_ok 
10 cm = 3 f_ok +f_ok 
10 cm = 4 f_ok
f_ok = 10 sm / 4
f_ok = 2,5 cm
Panjang fokus kanta kanta mata = 2,5 cm
Panjang fokus kanta objektif = 3 f_ok = 3 (2,5 cm) = 7,5 cm

Panjang fokus kanta objektif dan panjang fokus kanta kanta mata masing-masing ialah 7,5 cm dan 2,5 cm.
Jawapan yang betul ialah B.

Sumber soalan:

Soalan OSN Fizik Sekolah Menengah Rendah