Nota Serat Optik SPM Fizik — Cahaya & Optik Tingkatan 4
Apa itu serat optik?
Serat optik ialah wayar nipis dan lut sinar yang diperbuat daripada kaca atau plastik. Ia digunakan untuk membawa isyarat cahaya dari satu hujung ke hujung yang lain. Cahaya bergerak di dalam serat dan tidak terkeluar walaupun serat itu dibengkokkan.
Idea utama: Pantulan Dalam Penuh
Serat optik berfungsi kerana Pantulan Dalam Penuh (Total Internal Reflection). Cahaya di dalam teras (bahagian tengah) sentiasa terpantul kembali ke dalam apabila ia sampai ke sempadan dengan penyalut (bahagian luar). Ini berlaku kerana teras lebih tumpat optik daripada penyalut, jadi cahaya terperangkap dan bergerak sepanjang serat.
Fakta dan syarat penting
Dua syarat mesti dipenuhi untuk Pantulan Dalam Penuh: (1) cahaya bergerak dari medium lebih tumpat (teras) ke medium kurang tumpat (penyalut), dan (2) sudut tuju mesti lebih besar daripada sudut genting (critical angle). Indeks biasan teras (n) dan sudut genting (c) berkait dengan formula sin c = 1/n. Contoh: jika n = 1.5, maka sin c = 1/1.5, jadi c = 41.8 darjah.
Kesilapan biasa dan tip peperiksaan
Kesilapan biasa ialah pelajar terlupa bahawa cahaya mesti bermula dari medium lebih tumpat; jika cahaya dari kurang tumpat ke lebih tumpat, Pantulan Dalam Penuh tidak akan berlaku. Ingat juga sudut tuju mesti LEBIH BESAR daripada sudut genting, bukan sama atau kurang. Dalam peperiksaan, tulis kedua-dua syarat itu dengan penuh untuk dapat markah penuh.
Kaitan dan aplikasi
Serat optik digunakan dalam telekomunikasi untuk menghantar data internet dan panggilan telefon dengan cepat serta kehilangan isyarat yang kecil. Dalam bidang perubatan, ia digunakan dalam endoskop untuk melihat bahagian dalam badan pesakit tanpa pembedahan besar. Prinsip yang sama juga menerangkan kilauan berlian dan fatamorgana (mirage).
Cuma SkorA Juara satukan Active Recall + Spaced Repetition dalam matlamat harian anda — setiap soalan dibawa kembali tepat sebelum anda lupa, supaya kekal untuk hari SPM.
Latih percuma dalam app →Konsep berkaitan
Soalan Lazim
Kenapa cahaya tidak terkeluar dari serat optik walaupun ia dibengkokkan?
Kerana Pantulan Dalam Penuh berlaku pada setiap kali cahaya sampai ke sempadan teras dan penyalut. Sudut tuju masih lebih besar daripada sudut genting, jadi cahaya terus terpantul ke dalam dan bergerak sepanjang serat.
Apakah beza teras dan penyalut dalam serat optik?
Teras ialah bahagian tengah yang membawa cahaya dan mempunyai indeks biasan lebih tinggi (lebih tumpat optik). Penyalut ialah lapisan luar dengan indeks biasan lebih rendah. Perbezaan ini membolehkan Pantulan Dalam Penuh berlaku pada sempadan mereka.
Bagaimana cara mengira sudut genting untuk serat optik?
Gunakan formula sin c = 1/n, dengan n ialah indeks biasan teras. Contoh: jika n = 1.5, maka sin c = 0.667, jadi sudut genting c = 41.8 darjah. Cahaya mesti tuju pada sudut lebih besar daripada nilai ini untuk terperangkap.