Laboratorio de Óptica Ley de Snell

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UNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN NICOLÁS DE HIDALGO

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FACULTAD DE CIENCIAS FISICOMATEMÁTICAS

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Laboratorio de Óptica

“Índice de refracción”

Autor:

Gerardo Rodríguez Rodríguez

Fecha de realización: 17 de febrero de 2016

Fecha de entrega: 19 de febrero de 2016

RESUMEN

En esta práctica realizamos la medición de índices de refracción, utilizando semicírculos de acrílico a los cuales les incidiremos un haz de luz con un láser, para calcular experimentalmente el índice de refracción de este material, los resultados obtenidos los compararemos con los resultados teóricos, haremos un análisis de estas comparaciones para ver si los valores obtenidos son similares.

INTRODUCCIÓN  

Cuando un rayo luminoso incide sobre la superficie de separación entre dos medios diferentes, el haz incidente se divide en tres: el más intenso penetra en el segundo medio formando el rayo refractado, otro es reflejado en la superficie y el tercero se descompone en numerosos haces débiles que emergen del punto de incidencia en todas direcciones, formando un conjunto de haces de luz difusa. Colocaremos un semicírculo de acrílico en una base giratoria graduada, al cual le incidiremos un haz de luz con un láser a diferentes ángulos para observar el rayo de luz refractado.

TEORIA

La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. Sólo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si estos tienen índices de refracción distintos. La refracción se origina en el cambio de velocidad de propagación de la onda, cuando pasa de un medio a otro, la rapidez de propagación de la luz cambia según el medio por el que viaja. El índice de refracción relaciona la velocidad de la luz en el vacío con la velocidad de la luz en el medio.

 ,                                                                           (1)[pic 5]

En la ecuación 1 tenemos:

c= es la velocidad de la luz en el vacío

v= velocidad de la luz en el medio

n= Índice de refracción

Se le llama ángulo de incidencia al formado por el rayo incidente y la normal y ángulo de refracción al formado por el rayo refractado y la normal. La normal es una recta imaginaria perpendicular a la superficie de separación de los dos medios en el punto de contacto del rayo. Cuando la luz se refracta, existe una relación entre los ángulos que se forma por los rayos de luz en cada medio (figura 1), a esa relación se le conoce como ley de Snell.

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Fig. 1.- Ley de Snell y trazo de un haz en una interfase de un medio a otro.

Cuando un rayo de luz pasa de un medio a otro menos refringente, es decir, de un medio de índice de refracción mayor a otro de índice de refracción menor, se produce el fenómeno de la reflexión total.

A partir de un ángulo de incidencia, llamado ángulo crítico o ángulo límite, el rayo refractado deja de serlo y la luz sólo se refleja Figura 2.

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Fig. 2.-  se puede observar la manera de observar el ángulo critico en una reflexión.

Para asociar el ángulo crítico tenemos una relación entre ellos usando la ley de Snell.

                                                  ,                                                                 (2)[pic 8]

Como sin 90° es 1, la relación nos queda

                                                                     .                                                                (3)[pic 9]

Con la realización de este experimento, observaremos el fenómeno de refracción de la luz y verificaremos la ley de Snell, así mismo observaremos algo de reflexión interna y calcularemos el ángulo crítico de un material.

MÉTODO EXPERIMENTAL

En esta práctica elaboraremos 3 arreglos diferentes, cada uno de ellos de manera muy similar y en el laboratorio con temperatura constante de 20°C, en el primero determinaremos el índice de refracción del acrílico por el método de ley de Snell, en el segundo mediremos el ángulo crítico del acrílico y en el tercero efectuando un arreglo con placas paralelas de acrílico determinaremos el índice de refracción de estas placas de acrílico usando nuevamente la ley de Snell, en cada uno de los arreglos realizaremos dos veces las mediciones para sacar un promedio entre ellas y así tener un margen menor en los errores de medición.

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