PRÁCTICA DE LABORATORIO- Unidad 3 Óptica - Leyes De La Reflexión

PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 2 – Unidad 3

Óptica – Leyes de la Reflexión

Comprobación experimental de la Ley de la Reflexión de la luz en espejos planos y cilíndricos

Objetivos

Estudiar las leyes de la óptica geométrica. Trabajar con rayos de luz. Realizar la comprobación experimental de la ley de la reflexión de la luz en espejos. Medir la distancia focal y determinar el radio de curvatura de un espejo cilíndrico cóncavo y uno convexo.

Introducción teórica

La ley de la reflexión de la luz establece que al incidir un rayo de luz sobre una superficie espejada, este rayo se refleja con un ángulo de reflexión (θr) igual al ángulo de incidencia (θi) con signo cambiado, siendo ambos ángulos medidos a partir de la normal (perpendicular) a la superficie espejada en el punto de incidencia:

θr = -θi

En un espejo plano, los haces de rayos paralelos se reflejan sobre sí mismos.

En un espejo cilíndrico cóncavo, los haces de rayos incidentes paralelos son reflejados de modo que se concentran en su punto focal, resultando la distancia focal (f) de tal espejo, igual a la mitad de su radio de curvatura (R):

f = R/2

En un espejo cilíndrico convexo, los haces de rayos incidentes paralelos son reflejados de modo que sus prolongaciones se concentran en su punto focal, resultando la distancia focal (f) de tal espejo, igual a la mitad de su radio de curvatura (R):

f = R/2

Elementos necesarios

Mesa giratoria graduada para medir ángulos

Fuente luminosa

Espejo plano

Espejo cilíndrico cóncavo

Desarrollo de la experiencia

Parte a) Espejo plano

1. Coloque el espejo plano sobre la mesa giratoria graduada, con su frente perpendicular a la línea indicada “NORMAL”.

2. Utilice la fuente luminosa en el modo correspondiente a un rayo de luz (girando la rueda selectora) y ubíquela de modo que el rayo incida sobre la normal (ángulo 0°).

3. Gire la mesa graduada y para al menos cuatro ángulos de incidencia distintos registre los ángulos del rayo incidente y del rayo reflejado.

4. Organice los resultados en una tabla. Estime las incertidumbres y las causas de errores en las mediciones realizadas.

Parte b) Espejo cilíndrico cóncavo

1. Coloque ahora el espejo cilíndrico cóncavo sobre la mesa giratoria graduada, con su centro perpendicular a la línea indicada “NORMAL”, de modo que el rayo reflejado vuelva sobre el rayo incidente.

2. Utilice la fuente luminosa en el modo correspondiente a 5 rayos paralelos (girando la rueda selectora) y ubíquela de modo que el rayo central incida sobre la normal (ángulo 0°).

3. El punto donde los 5 rayos reflejados se cruzan es el foco (o punto focal) del espejo cilíndrico cóncavo. Para determinar la distancia focal (f) del espejo, mida la distancia desde el foco hasta el espejo, sobre el rayo reflejado central.

4. Gire la mesa graduada un ángulo de unos 30°. Sin mover nada más seleccione en la fuente luminosa el modo de 3 colores (RGB) y observe el color del punto focal.

5. Diseñe algún procedimiento apropiado y mida el radio del espejo cilíndrico cóncavo.

6. Estime las incertidumbres y las causas de errores en las mediciones realizadas en los puntos anteriores.

Parte c) Espejo cilíndrico convexo

1. Coloque ahora el espejo cilíndrico convexo sobre la mesa giratoria graduada, con su centro perpendicular a la línea indicada “NORMAL”, de modo que el rayo reflejado central vuelva sobre el rayo incidente.

2. Utilice la fuente luminosa en el modo correspondiente a 5 rayos paralelos (girando la rueda selectora) y ubíquela de modo que el rayo central incida sobre la normal (ángulo 0°).

3. El punto donde las prolongaciones de los 5 rayos reflejados se cruzan es el foco (o punto focal) del espejo cilíndrico convexo. Para determinar la distancia focal (f) del espejo, mida la distancia desde el foco hasta el espejo, sobre la prolongación del rayo reflejado central.

4. Diseñe algún procedimiento apropiado y mida el radio del espejo cilíndrico convexo.

5. Estime las incertidumbres y las causas de errores en las mediciones realizadas en los puntos anteriores.

Nota: Tenga en cuenta que en este tipo de espejo los rayos reflejados son divergentes y no se cruzan. Las que se cruzan en el foco son las prolongaciones de los rayos reflejados. Utilice regla (o hilos) para extender las prolongaciones de los rayos reflejados detrás del espejo y determinar la posición del foco en el punto donde estas prolongaciones se cruzan.

Cuestionario y conclusiones a elaborar

Interprete los resultados obtenidos.

Compárelos con los valores esperados de acuerdo a lo establecido por las leyes de la reflexión.

Compárelos con la fórmula para el cálculo de la distancia focal en base al radio de curvatura.

¿Cuál será la distancia focal de un espejo plano?

Discuta la diferencia entre imágenes reales y virtuales.

PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 3 – Unidad 3

Óptica – Espejos esféricos cóncavos

Determinación de la distancia focal y el aumento de un espejo esférico cóncavo

Objetivos

Estudiar los espejos esféricos cóncavos y las características de las imágenes producidas. Determinar experimentalmente, utilizando un banco óptico, la distancia focal de un espejo esférico cóncavo, y el aumento obtenido para una determinada combinación de distancia al objeto y la imagen.

Introducción teórica

Para un espejo esférico se tiene que:

1/f = 1/p + 1/q

donde f es la distancia o longitud focal del espejo, p es la distancia desde el objeto al espejo y q es la distancia desde la imagen al espejo (con las convenciones de signos correspondientes).

A partir de las mediciones de las distancias desde el espejo al objeto y desde el espejo a la imagen, puede determinarse experimentalmente la longitud focal del espejo.

Se define el aumento lateral de un espejo a la relación:

M = h´/h = -q/p

donde h´ y h son los tamaños de la imagen y el objeto respectivamente, q es la distancia desde la imagen al espejo y p es la distancia desde el objeto al espejo.

Si la imagen está invertida con respecto al objeto, M tendrá signo negativo.

Elementos necesarios

Banco óptico

Fuente luminosa

Espejo esférico cóncavo de distancia focal desconocida

Pantalla partida

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