Laboratorio 2

FSICA III(MA-468)FORMATO DE INFORME DE LABORATORIO 6

Sobre la calificacin del InformeEl informe tiene cinco rubros generales:Presentacin: Sobre los presentacin del informe (formato establecido) (2,0 puntos)Marco Terico: Objetivos y fundamento terico (y bibliografa)(1,5 puntos)Procedimiento experimental: Materiales y procedimiento experimental (1,5 puntos)Anlisis de resultados: Datos experimentales y anlisis de datos(5,0 puntos)Conclusiones: Conclusiones y sugerencias(3,0 puntos)

DATOS GENERALES DEL INFORMEResponsable del equipo de laboratorio: Jess Chvez SigueasIntegrantes del equipo:Integrante N1: Jess Chvez SigueasIntegrante N2: Yuliana Churampi ValladaresIntegrante N3: David Linares NarroIntegrante N4: Andy Mamani Crdenas

Ttulo del laboratorio:PTICA GEOMTRICA

1. MARCO TERICO1.1. Objetivos generales Analizar el fenmeno de refraccin de la luz. Medir ngulos de incidencia y refraccin para un lente de acrlico. Verificar la ley de Snell. Determinar el ndice de refraccin del acrlico.

1.2. Fundamento terico PTICALa ptica es la rama de la Fsica que se dedica alestudio de la luz. Es la ciencia que estudia cmo emiten luz los cuerpos luminosos, cmo sta se propaga en los distintos medios y es absorbida por los cuerpos. La ptica, en sentido amplio, estudia lasimgenes, incluidos actualmente losprocesos digitalespara crearlas.Es una de las ciencias ms antiguas; los romanos, por ejemplo, utilizaban lentes para mejorar o cambiar lo que vean. Desde tiempo inmemorial el hombre ha estudiado los colores, la visin, la deformacin de lo que vemos; se ha preguntado por el color del cielo y por fenmenos como el arco iris o por qu los objetos sumergidos en agua se ven deformados.A pesar de que intuitivamente es fcil saber qu es la luz, es difcil proporcionar una definicin completa y rigurosa. De modo elemental, la luz es laonda electromagnticaque produce unestmulo visualal llegar al ojo. La frecuencia de esta radiacin es mayor que las de radio y su longitud de onda es menor. Esta definicin, obviamente, es muy limitada, ya que el receptor de la luz no es necesariamente el ojo.La ptica ha sido uno de los motores fundamentales de la ciencia y la tecnologa contemporneas: de ella y de los experimentos que genera nacieron ellser, la teora de la relatividad, lafibra ptica, entre otros.REFLEXIN Y REFRACCIN DE LA LUZREFRACCINCuando un rayo que se propaga en un medio transparente se topa con una frontera que conduce a otro medio transparente, parte del rayo se refleja y parte entra al segundo medio. El rayo que entra al segundo medio se desva en la frontera y se dice que hay refraccin.Los rayos incidente, reflejado y refractado, son todos coplanares. El ngulo de refraccin depende de las propiedades de los dos medios. Los ngulos de estos rayos, se miden a partir de la normal a la superficie del nuevo medio.La relacin entre los ngulos de incidencia y refraccin (ley de Snell) son:

Dnde:v1=rapidez de la luz en el medio 1v2=rapidez de la luz en el medio 2

La velocidad de la luz cambia de acuerdo al medio en que se propaga. En el vaco, la velocidad de la luz es de aproximadamente 300000 km/seg, mientras que en el vidrio es de alrededor de 200000km/seg. Esta es la razn por la cual la luz se refracta al pasar de un medio a otro. Se define entonces un ndice de refraccin (n) como:

El ndice de refraccin es una cantidad adimensional. En la figura tenemos que n2>n1, por lo que el rayo refractado se desva hacia la normal.Cuando la luz pasa de un medio a otro, la frecuencia de la luz no cambia, pero s lo hace su longitud de onda. Basado en lo anterior, el ndice de refraccin puede expresarse como la razn de la longitud de onda de la luz en el vaco y la longitud de onda de la luz en el medio.

Se denomina ndice de refraccin, al cociente entre la velocidad de la luz.

REFLEXINLa reflexin de la luz es un fenmeno ptico de gran importancia. La reflexin implica la absorcin y la reemisin de la luz, mediante vibraciones electromagnticas y complejas en los tomos del medio reflejante.Un rayo de luz que incide sobre una superficie se describe como elngulo de incidencia (i). Se mide a partir de una normal: una lnea perpendicular a la superficie reflejante o reflectora. (Fig 2).Fig. 2

De igual modo, el rayo reflejado se describe por sungulo de reflexin (r),que tambin se mide con respecto a la normal. La relacin entre estos ngulos se expresa con laley de la reflexin:El ngulo de incidencia es igual al ngulo de reflexin o sea:i = r.

Cuando la superficie reflejante es lisa, los rayos reflejados originados por los rayos incidentes paralelos (Fig 3a)., tambin son paralelos. Esta clase de reflexin se llamareflexin regular, oespectacular(Fig 3b). Si la superficie reflejante es spera, los rayos reflejados no son paralelos, por la naturaleza de la superficie. A esta clase de reflexin se le llamareflexin irregular o difusa.

Fig. 3a.Reflexin regular o especular

Fig3b.

REFLEXIN TOTAL INTERNAUn fenmeno interesante se presenta cuando la luz pasa de un medio pticamente ms denso a otro menos denso, como cuando la luz pasa desde el agua y entra al aire, en ese caso un rayo se refractara alejndose de la normal, es decir, el Angulo de refraccin es ms grande que el Angulo de incidencia. La ley de Snell establece que mientras mayor sea el ngulo de incidencia, el Angulo de refraccin ser mayor. Sin embargo hay un lmite. Para cierto ngulo de incidencia llamado ngulo crtico (c), el ngulo de refraccin es 90 y el rayo refractado se dirige a lo largo de la interface entre los medios. Si el ngulo de incidencia es mayor que el ngulo critico (1>c), la luz ya no se retracta, si no se refleja internamente, a esta condicin se le llama reflexin interna total.A partir de la ley de Snell se puede producir una ecuacin para el ngulo crtico. Si1 = c en el medio pticamente ms denso, 2 = 90, y en consecuencia

Como sen 90= 1,

sen c = n2/n1; donde n1 > n2La reflexione internas aumentan la brillantez de los diamantes tallados. (La brillantes o brillo es una medida de la cantidad de luz que regresa a quien ve. Se reduce si la luz sale por la parte trasera de un diamante, es decir, si la reflexin no es total). El ngulo crtico para una superficie de diamante-aire es c = sen-1(1/n) = sen-1(1/2.42) = 24.4,el llamado diamante de corte brillante tiene muchas facetas o caras (en total 58:33 en la cara superior y 25 en la parte inferior). La luz que llega a las facetas inferiores desde las superiores, formando un ngulo mayor que el crtico, se refleja internamente en el diamante.Si una piedra es demasiado aguda, se perder la luz, es decir, se refractara y saldr por las facetas inferiores.

Reflexin internaCuando la luz entra a un medio pticamente menos denso, se refractara alejndose de la normal. En cierto ngulo crtico (0c), la luz se refracta siguiendo la interface de los dos medios.

Brillantez del diamanteLa reflexin interna causa el brillo de un diamante, el "corte", o las proporciones de altura de las facetas es crtica. si una piedra es demasiado plana o demasiado aguda, se perder la luz, es decir, se refractar y saldr por las facetas inferiores.

2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL2.1. Equipo y materiales Semicilindro de acrlico Banco ptico Fuente de luz Disco de rayos(Sensibilidad:1)

2.2. Procedimiento experimental Colocar la parte plana del lente cilndrico, frente a un haz de luz, de tal manera que el haz pase por el centro de la parte plana y forme un ngulo de 0 con la normal al plano (como se muestra en la figura).

Se mide el ngulo refractado r respecto a la normal al plano, para cada ngulo incidente i y antelo en la Tabla Para el ngulo crtico, colocar la parte curva del lente de acrlico frente a un haz de luz de tal manera que el ngulo de incidencia del rayo sea de 10,0 como se muestra en la Fig. Se aument el ngulo de incidencia hasta que el haz refractado forme un ngulo de 90,0 con la recta normal a la superficie plana del lente de acrlico. Anote el valor del ngulo de incidencia:

Para los datos de la Tabla 6.1, indicar que grfico debe realizar para obtener una funcin lineal. Realizar el grfico que propone en la parte anterior y determinar el ndice de refraccin del acrlico, n n. Comparar su resultado con el valor dado por el fabricante de 1,49.

3. ANLISIS DE LOS RESULTADOS3.1. Datos experimentales y observacionesTabla 6.1i ()r ()

20,015,0

30,021,0

40,026,0

50,032,0

60,036,0

70,039,0

ngulo crtico: (46,0 0,5)

Observaciones: Se observa que mientras se aumenta el ngulo de incidencia aumenta el ngulo de refraccin. El haz de luz no es una lnea fina.

3.2. Anlisis de datos y/o modelos que expliquen las observaciones

Tabla 6.2

senisenr

0,3420,259

0,5000,358

0,6430,438

0,7660,530

0,8660,588

0,9400,629

4. CONCLUSIONES 4.1. Conclusiones y sugerencias El ndice de refraccin del acrlico es: (1,460,01). El porcentaje de error del ndice de refraccin es 2%. El fenmeno de la refraccin y reflexin nos dice al incidir un rayo de luz sobre una superficie cristalina una parte de ella se refleja y la otra se refracta. El ngulo crtico es: (46,0 0,5) . Al medir los ngulos de refraccin se puede observar que estos van aumentando a medida que aumenta el ngulo de incidencia.

Fuente de error: El haz de luz no es lo suficientemente fino para obtener los ngulos de refraccin. No hubo exactitud en el alineamiento del haz de luz con la lnea normal.Sugerencias Evitar mover el semicilindro acrlico en el momento de girar la tabla de escalas. Tener cuidado con la alineacin del acrlico, pues de estar mal alineado puede llevar a malos resultados. Apagar todas las fuentes de luz para realizar el experimento.

Bibliografa PTICA (https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93ptica) (consulta:10 de noviembre) REFRACCIN Y REFLEXIN (http://galia.fc.uaslp.mx/~medellin/Acetf2/optica/contenido/texto/refyrefr.html) (consulta:11 de noviembre) REFLEXIN INTERNA TOTAL (http://galia.fc.uaslp.mx/~medellin/Acetf2/optica/contenido/texto/rinttot.html) (consulta:11 de noviembre) REFLEXIN (http://fisica-moderna.jimdo.com/%C3%B3ptica/reflexi%C3%B3n/ )(consulta: 10 de noviembre)

8