Fisica

Columbus University

FACULTAD DE CIENCIAS MARINAS Y TECNOLOGICAS

LICENCIATURA EN INGENIERÍA EN CIENCIAS NÁUTICAS Y ADMINISTRACIÓN CON ESPECIALIZACIÓN EN TRANSPORTACIÓN MARÍTIMA

FISICA IV

PROF. DIOMEDES CONCEPCION

LABORATORIO #2

 REFRACCCIÓN EN UN ESPEJO CONCAVO

ESTUDIANTE

CADETE HENRIQUEZ GONZALEZ, ALFREDO

2-733-1923

26 – FEBRERO – 2015

Refracción de La Luz

[pic 1]

Materiales:

• Vasija plástica semicircular y transparente.
• 5 alfileres de diferentes colores.
• Agua (H2O).
• Hoja de coordenadas polares.
• Guía Experimental (Refracción).

Introducción

Es conveniente estudiar la refracción de la luz en función del ángulo de incidencia y el ángulo de refracción. Cuando la luz pasa del aire al agua, por ejemplo, el ángulo de refracción es el ángulo formado entre un rayo en el agua y la normal a la superficie del líquido. En esta experiencia intentaremos determinar la relación que existe entre este ángulo y el de incidencia.

[pic 2]

Procedimientos

1. Se hace una raya vertical en el centro del lado recto de la vasija de plástico semicircular y transparente. Llenar la vasija hasta su mitad de agua y alinearla sobre una hoja de coordenadas polares, situada encima de un cartón. Asegurando que el extremo inferior de la raya vertical grabada coincida con un vértice de la hoja. Clavar un alfiler verticalmente en la línea que pasa por el centro de la vasija. Ahora mira el alfiler desde el lado curvado y mover la cabeza hasta que el alfiler y la marca vertical de la caja estén alineadas. Marcar esta visual con el alfiler[pic 3]

¿Qué conclusión se obtiene acerca de la desviación de la luz cuando esta pasa del aire al agua y del agua al aire, si el ángulo de incidencia es de 0°?

R/ Si el ángulo de incidencia es igual a 0°, se observa que el ángulo de refracción va a ser exactamente igual, siendo este por consiguiente 0°. Por tanto la visual obtenida será una línea recta, que atraviesa por la normal (observar en la hoja de coordenadas visual obtenida, representada de color verde). Es un fenómeno lo podemos verificar utilizando la ley de Snell.  

Ley de Snell

[pic 4]

Donde

[pic 5]

[pic 6]

[pic 7]

[pic 8]

Resolviendo:

[pic 9]

[pic 10]

[pic 11]

Aire = 1,0002926

Agua = 1,3330

[pic 12]

[pic 13]

1. Cambiar la posición del primer alfiler de tal modo que el ángulo de incidencia sea de unos 20°. Con el segundo alfiler marcar la trayectoria del rayo de luz, que va desde el primer alfiler hasta la línea vertical de la vasija y luego sigue a través del agua. Repetir el proceso para ángulos de incidencia crecientes hasta unos 80°. Para obtener una imagen definida del primer alfiler para ángulos grandes, este no debe colocarse nunca a una distancia mayor de 4cm de la línea vertical de la caja (los orificios dejados por los alfileres ofrecen un registro permanente de los ángulos).[pic 14]

¿Es constante la diferencia que existe entre los ángulos de incidencia y de refracción? ¿Es constante su relación?

R/ Observando el cuadro realizado, podemos constatar que la diferencia entre ángulos no es constante, esto se debe a que entre más grande sea el ángulo de incidencia, la diferencia con respecto al ángulo de refracción será mayor, debido al cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro con diferente índice de refracción. Como el índice de refracción del aire es menor al del agua, el rayo de luz proyectado se pega más a la normal. (Observar en la hoja de coordenadas, el rayo N°2 color amarillo vs rayo N°6 color morado).

Sin embargo la relación que existe entre el ángulo de incidencia y el ángulo de refracción es aproximadamente constante, porque todos los rayos experimentan el mismo cambio de dirección (debido a los índices de refracción) al pasar de un medio material a otro.

1. Dibujar una gran circunferencia con centro en el punto donde entran los rayos de luz en el agua, como se muestra en la Figura 2 de la guía de laboratorio.

[pic 18][pic 19]

Determine la relación entre la semicuerdas AC y la semicuerda FD en cada caso.

R/ Observar en la hoja de coordenadas las semicuerdas formadas con el rayo 5 (AC y FD respectivamente). Se realizó el mismo proceso con los demás rayos.

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