INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE FÍSICA Y MATEMÁTICAS

PRÁCTICA No. 1

“Medición del índice de refracción de diversas sustancias”

Saúl Malagón Martínez

GRUPO: 4FM2 SECCIÓN: A

08/12/2015

OBJETIVOSEl alumno aprenderá a medir el índice de refracción de diversas sustancias por distintos métodos.

INTRODUCCIÓNa) Ley de reflexión: Un rayo reflejado permanece en el plano de incidencia

(definido como aquel plano que contiene el rayo incidente y la normal a la superficie que separa a los 2 medios) y tiene un ángulo de relfexión igual al de incidencia θi = θi’

b) Ley de refracción: Un rayo refractado permanece en el plano de incidencia y tiene un ángulo de refracción θt que se realaciona al de incidencia por la ley de Snell:

¿∗senθi=nt∗senθt

En general, n = c/v = velocidad de la luz en el vacío / velocidad de la luz en el medio.

Casos particulares:

- Si ni = nt entonces no ocurre refracción y el rayo no sufre desviación.- nt > ni y θt < θi entonces el rayo se desvía en una dirección más cercana a

la normal al eje.

- nt > ni y θt > θi entonces el rayo se desvía en una dirección más lejana a la normal al eje.

- Supóngase la 2ª situación con el rayo viajando de nt a ni, suceden entonces las situación de propagación de la figura 1.

DESARROLLO EXPERIMENTALa) Material

Láser espejo placas de vidrio agua

b) Descripción del experimentoI. Un observador en posición 4 observó refractada la patita del alfiler en posición

2 cuado la luz pasó a través del recipiente semicircular lleno de líquido. Para determinar los ángulos θt, θi se usaron alfileres en posiciones 1 y 3.

II. Con el recipiente usado en el experimento anterior se observó la patita del alfiler en posición 1 conforme se mueve alrededor del recipiente. Se buscó el ángulo θc a la derecha e izquierda para los cuales la patita desaparece, cumpliéndose que:

nt= 1se nθc

III. Mediante el uso de una placa de vidrio y el observador en posición 4 se encontraron θt y θi.

IV. Reflexión total interna (método de Pfund)

Mediante el uso de una placa de vidrio transparente con fondo blanco y un láser, se midió el círculo que se define por el fenómeno de reflexión total interna.

Se tiene que:

nvidrio=√D 2+16H2

D

ANÁLISIS Y RESULTADOSI. Experimento I

N Θi (°) Θt (°) senθi senθt1 46 34 0.71 0.552 39 28 0.62 0.453 27 21 0.45 0.354 15 11.5 0.25 0.19

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

f(x) = 0.754005272764145 x + 0.0023423240721962

Gráfica de senθt vs senθi

sen θi

sen

θt

En la gráfica se muestra la relación entre sen θt y sen θi en la ecuación de la ley de Snell donde se tiene sen θt = 0.754(sen θi) + 0.0023, donde 0.754 = ni/nt, ya que ni es aproximadamente 1, entonces nt = 1/0.754 = 1.326, que es el índice de refracción del agua.

II. Experimento II

N Θc (°) Nt Nt promedio1 51 1.28 1.302 49 1.32

III. Experimento III

N Θi (°) Θt (°) senθi senθt1 45 26.5 0.70 0.442 36 21 0.58 0.353 25 15 0.42 0.254 14 9 0.24 0.15

IV. Reflexión total interna.

Placa de vidrio con espesor H (más delgada)

N D (cm) H (cm) Dprom (cm) Hprom (cm) n1 43.50 14.95 43.37 14.9 1.692 43.25 14.85

Placa de vidrio con espesor H (más gruesa)

N D (cm) H (cm) Dprom (cm) Hprom (cm) n1 95.35 26.90 94.77 26.92 1.512 94.20 26.95

CONCLUSIONESI. Se observó la refracción generada por agua en un recipiente, de la cual

se observó la ley de Snell para la refracción.II. Se obtuvo el índice de refracción del agua y el recipiente por medio del

ángulo donde la imagen desaparece de acuerdo a la geometría del recipiente.

III. Se observó la refracción causada por una placa de vidrio, observando como en el experimento I la ley de Snell que relaciona el ángulo de incidencia y el ángulo de refracción respecto a la normal a la superficie.

IV. Se observó el fenómeno de reflexión total interna mediante la incidencia de un rayo de luz sobre una placa de vidrio, generando un círculo, del cual su diámetro aumente cuando el ancho de la placa aumenta.