Informe De La Boratorio Reflexion Y Refraccion

INTRODUCCIÓN

En esta sesión veremos algunos de los fenómenos estudiados en óptica, la incidencia de la luz y la determinación de la naturaleza de esta.

Los puntos a estudiar son los fenómenos de Reflexión y refracción, siendo el primero nada más que los rayos de luz reflejados en una superficie. Estos rayos se denominan incidentes y los que salen de la superficie, reflejados.

La refracción también conocida como Ley de Snell, la que postula lo siguiente: un rayo luminoso viajando por un medio, encuentra a su paso otro medio con características ópticas diferentes, penetra en él experimentando el fenómeno de la refracción.

Veremos en este laboratorio como se presenta la reflexión y la refracción en diferentes materiales y condiciones, analizaremos comportamientos y trataremos de descubrir leyes que rijan el comportamiento de la luz sobre distintos materiales y medios.

El desarrollo del laboratorio viene dado como un elemento de aprendizaje y comunicación, con un desarrollo sistemático, donde realizaremos descripciones de experimentos, datos obtenidos, gráficos y análisis de resultados.

Teniendo presente que únicamente comprobaremos las diferentes teorías que existen sobre este fenómeno, puesto sabemos que estos conceptos serán de gran importancia a lo largo de nuestra carrera profesional.

MARCO TEÓRICO

Reflexión:

Se denomina reflexión de una onda al cambio de dirección que experimenta ésta cuando choca contra una superficie lisa y pulimentada sin cambiar de medio de propagación. Si la reflexión se produce sobre una superficie rugosa, la onda se refleja en todas direcciones y se llama difusión.

En la reflexión hay tres elementos: rayo incidente, línea normal o perpendicular a la superficie y rayo reflejado. Se llama ángulo de incidencia al que forma la normal con el rayo incidente y ángulo de reflexión al formado por la normal y el rayo reflejado.

Las leyes de la reflexión dicen que el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión y que el rayo incidente, reflejado y la normal están en el mismo plano.

Reflexión especular: Ocurre cuando los rayos luminosos que caen en una superficie reflectora muy plana son reflejados de modo que el ángulo incidente es igual al ángulo reflejado.

Reflexión difusa: Ocurre cuando los rayos paralelos que caen en una superficie rugosa, reflejan los rayos luminosos con ángulos dispersos, de modo que no se puede observar una imagen en la superficie. Este fenómeno ocurre porque las macro o micro rugosidades desvían la luz en distintos ángulos. De todas maneras, en este caso también se cumple que los rayos incidentes individuales son reflejados con ángulos idénticos al incidente.

Reflexión especular Reflexión difusa

Ángulo de incidencia:

Se denomina ángulo de incidencia (o punto de incidencia) al punto de reflexión donde se ubica la normal de luz sobre algún objeto reflectivo cóncavo o convexo. El espejo convexo es un espejo de forma esférica y se pueden observar imágenes a la inversa.

Refracción:

La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. Solo 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 señalada.

Un ejemplo de este fenómeno se ve cuando se sumerge un lápiz en un vaso con agua: el lápiz parece quebrado. También se produce refracción cuando la luz atraviesa capas de aire a distinta temperatura, de la que depende el índice de refracción. Los espejismos son producidos por un caso extremo de refracción, denominado reflexión total. Aunque el fenómeno de la refracción se observa frecuentemente en ondas electromagnéticas como la luz, el concepto es aplicable a cualquier tipo de onda.

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.

En la ecuación:

c= es la velocidad de la luz en el vacío

v= velocidad de la luz en el medio

n= Índice de refracción

LEY DE SNELL

Es una fórmula utilizada para sacar el ángulo de refracción de la luz al atravesar la superficie de separación entre dos medios de propagación de la luz (o cualquier onda electromagnética) con índice de refracción distinto.

Consideremos dos medios caracterizados por índices de refracción y separados por una superficie S. Los rayos de luz que atraviesen los dos medios se refractarán en la superficie variando su dirección de propagación dependiendo del cociente entre los índices de refracción y .

Para un rayo luminoso con un ángulo de incidencia sobre el primer medio, ángulo entre la normal a la superficie y la dirección de propagación del rayo, tendremos que el rayo se propaga en el segundo medio con un ángulo de refracción cuyo valor se obtiene por medio de la ley de Snell.

Obsérvese que para el caso de (rayos incidentes de forma perpendicular a la superficie) los rayos refractados emergen con un ángulo para cualquier y .

La simetría de la ley de Snell implica que las trayectorias de los rayos de luz son reversibles. Es decir, si un rayo incidente sobre la superficie de separación con un ángulo de incidencia se refracta sobre el medio con un ángulo de refracción , entonces un rayo incidente en la dirección opuesta desde el medio 2 con un ángulo de incidencia se refracta sobre el medio 1 con un ángulo .

Una regla cualitativa para determinar la dirección de la refracción es que el rayo en el medio de mayor índice de refracción se acerca siempre a la dirección de la normal a la superficie. La velocidad de la luz en el medio de mayor índice de refracción es siempre menor.

OBJETIVOS:

Determinar la relación que existe entre la dirección del haz de luz que incide en un espejo plano y la dirección del haz reflejado.

Observar y analizar el fenómeno de la refracción de la luz aire- vidrio

Determinar el índice de refracción de vidrio y de agua.

DESCRIPCIÓN DE LA EXPERIENCIA

(Experiencia 1)

Consistió en observar que ocurría en el fenómeno de reflexión al ser experimentado en los espejos cóncavos y determinar que ocurría. Esto fue hecho colocando la luz de halógeno con el diafragma de varias puestas y siendo puestos los rayos en el sentido del espejo.

Espejo cóncavo: Se determinó que al colocar los rayos de luz que incidían en el espejo cóncavo, al ser reflejados se su separación era mayor a comparación del inicio que incidían sobre el espejo.

Espejo convexo: Se determinó que al colocar los rayos de luz que incidían en el espejo convexo, al ser reflejados estos se unían un mismo punto

Espejo plano: Se determinó que el rayo incidente y el rayo que reflejado tienen un mismo ángulo

(Experiencia 2)

Este experimento consistió en observar la aplicación de la primera ley de la reflexión que nos dice que el rayo incidente forma con la normal un ángulo de coincidencia que es igual al ángulo que forma el rayo reflejado con la normal, que se llama ángulo reflejado.

Para esto se usó el espejo plano y se ubicó en la línea vertical del disco óptico y se procedió a medir determinados ángulos, al ser puesto el rayo de luz en cada uno de los ángulos determinados el ángulo del rayo reflejado en el espejo era el mismo que el ángulo del rayo que incidía en este.

Teniendo en cuenta esta observación se determinó que la ley de la primera ley de reflexión si se cumple correctamente.

(Experiencia 3)

Se realizó este experimento para observar el fenómeno de la refracción de la luz y calcular mediante la ecuación de Snell, los índices de incidencia, refracción y velocidad de los rayos en diferentes medios (Agua y Vidrio).

Con el prisma semi-circular primero se midieron determinados ángulos y se determinó que el rayo de luz incidente sobre este cuerpo de vidrio no era el mismo que el ángulo refractado, es decir que sufría una desviación, siendo diferente el ángulo refractado a comparación del incidente. Entonces se dio por concluido que se cumple correctamente la refracción de la luz

Se repitió el mismo proceso con un cuerpo con agua en una fracción de este. Esto para determinar posteriormente los índices de refracción y velocidades en diferentes medios.

MATERIALES

(Para la reflexión)

Caja luminosa, halógena

Diafragma, ½ rendijas

Espejo sobre taco

Disco óptico

Fuente de alimentación

Papel

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