Laboratorio Reflexión y Refracción de la Luz

Laboratorio Reflexión y Refracción de la Luz.

Objetivo:

1. Estudiar experimentalmente las leyes de la reflexión y la refracción de la luz.
2. Determinar el índice de refracción de distintas sustancias.

Materiales:

• Recipiente de vidrio de base rectangular (pecera).
• Regla
• Transportador
• 5 Hojas cartulina blanca (tamaño 1/8)
• Rayo Laser
• Sustancias: agua, aceite de cocina, alcohol, jabón líquido y acrílico.
• Prisma de acrílico

Montaje:

[pic 1]

Procedimiento:

1. Colocar 1 hoja de cartulina blanca debajo de la pecera
2. Utilizando la pecera, y con uno de los líquidos, proyectar un rayo de luz paralelo a la base.
3. Con la ayuda de la regla trazar sobre la hoja de cartulina la normal y los rayos incidente, reflejado y refractado. Medir con el transportador los ángulos de incidencia, de reflexión y de refracción. Hacer dos mediciones con cada sustancia, mostrando así distintos ángulos en el procedimiento (por lado y lado de la cartulina).
4. Repetir el experimento con las demás sustancias, encontrando en cada una de ellas el ángulo del rayo incidente, del reflejado y del refractado, junto con el índice de refracción.
5. Calcular el valor experimental del índice de refracción para cada sustancia y compararlo con el valor teórico, encontrando así el margen de error. Además, de calcular el valor teórico del ángulo crítico.
6. Analizar los datos obtenidos para identificar cuáles son las variaciones que se pueden presentar en las distintas sustancias.

Marco Teórico:

Frentes de Onda: Es la línea o superficie definida por las partes adyacentes de una onda, que están en fase. Muy lejos de la fuente, la curvatura de un segmento corto de una onda circular o esférica es extremadamente pequeña. Se puede considerar que ese segmento es un frente de onda lineal (2 dimensiones) o un frente de onda plano (3 dimensiones). En un medio uniforme, los frentes de onda se propagan alejándose de la fuente, con una rapidez que es característica del medio, en el caso de la luz la rapidez máxima es: 3 x 10^8 m/s.

Rayos: Un rayo es una línea perpendicular a una serie de frentes de onda que apunta en la dirección de propagación. El rayo apunta en dirección del flujo de la energía de la onda.

Óptica geométrica: El empleo de representaciones geométricas de frentes de onda y rayos para explicar fenómenos como la reflexión y la refracción de la luz.

Refracción: Para un rayo que pasa de un medio a otro, se define con la Ley de Snell. Si el segundo medio es ópticamente más denso, el rayo se refracta acercándose a la normal; si el medio de refracción es menos denso, el rayo se refracta alejándose de la normal.

Refracción en la luz: Se presenta cuando la luz cambia de medio de propagación. Como consecuencia cambian su velocidad y longitud de onda, manteniendo constante la frecuencia. 

Reflexión: Implica la absorción y la remisión de la luz por medio de vibraciones electromagnéticas complejas en los átomos del medio reflejante. Un rayo de luz que incide sobre una superficie se describe con el ángulo de incidencia y se mide a partir de una normal (línea perpendicular a la superficie reflectante). Así mismo, el rayo reflejado se describe por su ángulo de reflexión, el cual también se mide con respecto a la normal. Hay dos tipos de reflexión; la primera es la Reflexión Regular o Especular que se produce cuando la superficie reflectante es lisa y sus rayos reflejados son paralelos. La segunda es la Reflexión Irregular o Difusa, la cual se produce cuando la superficie reflectante es áspera, y los rayos reflejados nos son paralelos

Reflexión en la luz: Se presenta cuando la onda en su camino se encuentra un obstáculo. Como consecuencia cambia la dirección, manteniendo constantes sus características principales. (V, longitud de onda, f)

Índice de Refracción: El índice de refracción (n) de cualquier medio es la razón entre la rapidez de la luz en el vacío y su rapidez en ese medio.

n=c/V=longitud de onda de la fuente/longitud de onda del medio

Rapidez de Rayo de Luz: Es la rapidez con la que se mueve el rayo de luz en determinado medio de dispersión. Esta depende del índice de refracción de cada medio.

V=c/n=velocidad de la luz en el vacio/índice de refracción del medio

Tabla de Datos:

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