Laboratorio de Refracción y Reflexión

[pic 1]

FÍSICA III

(MA-468)

FORMATO DE INFORME DE LABORATORIO 6

Sobre la calificación del Informe

El informe tiene cinco rubros generales:        

Presentación: Sobre la presentación del informe (formato establecido)         (2,0 puntos)

Marco Teórico: Objetivos y fundamento teórico (y bibliografía)        (1,5 puntos)

Procedimiento experimental: Materiales y procedimiento experimental         (1,5 puntos)

Análisis de resultados: Datos experimentales y análisis de datos        (5,0 puntos)

Conclusiones: Conclusiones y sugerencias        (3,0 puntos)

DATOS GENERALES DEL INFORME

Responsable del equipo de laboratorio: Gutierrez Meza Thomas

Integrantes del equipo:

Integrante Nº1: Ballón Fleischman Renato Daniel

Integrante Nº2: Lértora Ríos Piero Christian

Integrante Nº3: Gutierrez Meza Thomas

Integrante Nº4: Fierro Huarote Claudia Jennifer

Título del laboratorio: ÓPTICA GEOMÉTRICA

1. Objetivos generales

• Analizar el fenómeno de refracción de la luz.
• Medir ángulos de incidencia y refracción para un lente de acrílico.
• Verificar la ley de Snell.
• Determinar el índice de refracción del acrílico.

1. Fundamento teórico

La óptica geométrica estudia el comportamiento de la luz al reflejarse o refractarse en objetos de un tamaño mucho mayor que la longitud de onda de la luz. La óptica geométrica está gobernada por dos leyes generales muy simples: la Ley de Reflexión de la Luz y la Ley de Refracción de la Luz o Ley de Snell (Cornejo, 2005).

1. Ley de reflexión de la luz:

Cuando un rayo de luz llega a una superficie reflectora formando un ángulo de incidencia  con la normal a dicha superficie, se refleja en la superficie formando un ángulo de reflexión   con la misma normal. La ley de reflexión de la luz establece que:[pic 2][pic 3]

• El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal a una superficie reflectora están en un mismo plano.
• El ángulo de incidencia   entre el rayo incidente y la normal es igual al ángulo de reflexión   entre el rayo reflejado y la normal ().[pic 4][pic 5][pic 6]

1. Ley de la refracción de la luz o ley de Snell:

Según Serway y Jewett (2008), cuando un rayo de luz llega a una superficie que separa dos medios transparentes formando un ángulo de incidencia   con la normal a dicha superficie, parte del rayo de luz incidente se transmite al segundo medio formando un ángulo de refracción  con la misma normal(p. 1018). La ley de refracción establece que:[pic 7][pic 8]

• El rayo incidente, el rayo refractado y la normal se encuentran en un mismo plano
• La relación entre los senos de los ángulos de incidencia y refracción es igual a una constante dada por la relación entre las velocidades de la luz entre los medios incidente y refractante, es decir:

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Lo anterior significa que cuando la luz pasa de un medio homogéneo transparente a otro medio homogéneo transparente, se observa un cambio en la dirección de la luz como producto del cambio de la velocidad.

La relación entre la velocidad de la luz cuando esta pasa del vacío a cualquier otro medio se conoce como índice de refracción absoluto, notado con la letra n, se escribe como:

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Con esta relación es claro que:

[pic 11]

Con lo cual la ley de refracción podrá escribirse como:

[pic 12]

Aunque al parecer esta relación fue obtenida en forma independiente por Snell y Descartes, en los textos de habla inglesa se le conoce como ley de Snell. La relación , es el índice de refracción relativo de los dos medios. En general el índice de refracción es una medida del cambio de dirección de la luz cuando ´esta cambia de un medio a otro. Obsérvese que:[pic 13]

• Si   →   lo que significa que  lo que a su vez implica que .[pic 14][pic 15][pic 16][pic 17]

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1. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1. Equipo y materiales

• Tabla de rayo (sensibilidad 1°)
• Lente acrílico.
• Fuente de luz Pasco Basic Optics Light Source (halógeno de 10W)

1. Procedimiento experimental

• Colocar en la posición normal (0°) el lente acrílico en la tabla de rayos.
• Conectar y encender la fuente de luz.
• Girar la tabla de rayos y medir el ángulo de refracción de acuerdo al ángulo de incidencia que indica en la tabla 6.1 para todos los ángulos.
• A partir de estos datos, calcular el seno del ángulo de incidencia y el ángulo refractado, y colocar los resultados en la tabla 6.2.
• Con los datos de la tabla 6.2 generar la gráfica senθi vs senθr.
• Calcular el índice de refracción del acrílico () y su respectivo error.[pic 19]

1. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

1. Datos experimentales y observaciones

Tabla 6.1

Ángulo crítico: [pic 20]

Observaciones:

• Cuando el ángulo incidente aumenta, el ángulo refractado también aumenta.
• El ángulo crítico se toma antes que se refleje totalmente la luz.
• No manipular el acrílico con las manos, pues afecta el porcentaje de error.
• Solo se puede manipular el prisma con papel toalla.

1. Análisis de datos y/o modelos que expliquen las observaciones

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y = (pendiente) x

Tabla 6.2

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  0,00[pic 26][pic 27]

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1. CONCLUSIONES

1. Conclusiones y sugerencias

1. Conclusiones

• El ángulo de incidencia siempre es mayoral ángulo refractado, esto se debe a que pasa de un menor índice de refracción a uno mayor.
• Cuando el rayo incidente ingresa a un distinto medio; este sufre una desviación, este desvío depende del índice de refracción.
• A partir de la Tabla 6.1 se concluye que existe una relación de incremento en los ángulos, puesto que cuando el ángulo incidente aumenta, el refractado también lo hace.
• A partir de los datos obtenidos en la Tabla 6.2 y de la Gráfica senθi vs senθr, se afirma que la Ley de Snell es válida, puesto que la relación de estos términos es lineal.

• De acuerdo a la gráfica senθi vs senθr, se obtuvo el índice de refracción del acrílico:  [pic 33]

1. Sugerencias

• Que el experimento se realice en un ambiente más oscuro para obtener una mejor toma de datos.
• Obtener un mejor soporte para que el tablero no se mueva y altere la toma mediciones, ya que afecta el porcentaje de error.

Bibliografía

• SERWAY, Raymond y JEWETT, John (2008). Física para ciencias e ingeniería. Vol. 2. Ondas Sonoras (7ma Edición) México D.F.: Cengage Learning Editores.
• CORNEJO, Alejandro y URCID, Gonzalo (2005). Óptica Geométrica: Resumen y Conceptos y Fórmula (2da Edición). México D.F.

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