Informe especial de óptica
Luseca893Informe12 de Marzo de 2016
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Índice
Índice
Índice de cuadros
Índice de ilustraciones
1. Marco teórico
1.1 Reflexión y refracción
1.2 Espejo esférico
1.3 Lente delgada esférica
1.4 Aplicaciones de estos fenomenos
2 Procedimientos
2.1 Equipo de la parte a
2.2 Procedimiento de la parte a
2.3 Equipo de la parte b
2.4 Procedimiento de la parte b
2.5 Equipo de la parte c
2.6 Procedimiento de la parte c
3 Resultados y Análisis de Resultados
3.1 Resultado y análisis del procedimiento a
3.2 Resultado y análisis del procedimiento b
3.3 Resultado y análisis del procedimiento c
3.4 Cuentionario
4 Conclusiones
5 Bibliografía
Índice de cuadros
Tabla 1: Reflexión y refracción en acrílico
Tabla 2: reflexión en espejo cóncavo
Tabla 3: refracción en lente
Índice de ilustraciones
Ilustración 1: refracción y reflexión
Ilustración 2: esquema del espejo esférico
Ilustración 3: geometrías de lentes
Ilustración 4: imagen de un lente convergente
Ilustración 5: Relación de ángulo incidente con el reflejado
Ilustración 6: Relación de ángulo incidente con refractado
Marco teórico
En la naturaleza ocurren numerosos fenómenos físicos relacionados con lo que se conoce como luz, es por esto que es conveniente entender previamente algunos términos básicos, que durante este laboratorio se va a referir para explicar dichos fenómenos.
De acuerdo con (Salazar, 2008), describe tres términos fundamentales: la luz, la óptica y la óptica geométrica, que se mencionan a continuación.
La luz es la parte de la radiación electromagnética que puede ser percibida por el ojo humano. En física, el término luz se usa en un sentido más extenso e incluye todo el rango de la radiación conocido como espectro electromagnético, mientras que la expresión “luz visible” señala específicamente la radiación en el espectro visible. Este espectro visible realmente corresponde a un rango muy inferior del espectro existente compuesto por la luz.
La óptica es la rama de la física que estudia el comportamiento de la luz, sus características y sus manifestaciones. El estudio de la luz revela una serie de características y efectos que al interactuar con la materia, permiten desarrollar algunas teorías sobre su naturaleza.
Por otro lado óptica geométrica usa la noción de rayo luminoso, que es una aproximación del comportamiento que corresponde a las ondas electromagnéticas (la luz) cuando los objetos involucrados son de tamaño mucho mayor que la longitud de onda usada; ello permite despreciar los efectos derivados de la difracción, comportamiento ligado a la naturaleza ondulatoria de la luz.
A partir de este punto se describirá los fenómenos que ocurre con la luz con base en la óptica geométrica, es por ello que es importante tomar en cuenta que este es simplemente un modelo matemático aproximado de lo que ocurre con la trayectoria de las ondas electromagnéticas al rebotar o traspasar diversas superficies. Dentro de los fenómenos que en este apartado le compete abordar, hay algunos que interesa describir, estos están relacionados con la óptica geométrica, estos son: reflexión y refracción, efecto de la luz en espejo esférico y lente delgada esférica, además de aplicaciones que se le da en la ciencia y tecnología a dichos fenómenos.
Reflexión y refracción
Según (Salazar, 2008) La reflexión es el cambio de dirección de un rayo o una onda que ocurre en la superficie de separación entre dos medios, de tal forma que regresa al medio inicial. Por otro lado 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 éstos tienen índices de refracción distintos.
Según (Young & Sears, 2013) La refracción se origina gracias al cambio de velocidad de propagación de la onda, de acuerdo con la siguiente ecuación:
(Ecuación 1)[pic 3]
Siendo c = la velocidad de la luz en el vacío, y v = la velocidad de la luz en un medio en particular. Entre mayor dificultad tenga la luz en traspasar un medio, su velocidad es menor, en consecuencia el valor “n” tiende a ser mayor.
Los fenómenos de refracción y reflexión se explican en la siguiente ilustración:
[pic 4]
Ilustración 1: refracción y reflexión
El rayo proveniente de i, se le llama rayo incidente, este indica el rayo que proviene desde un medio y entrará en contacto con otro. La dirección del ángulo del rayo incidente se denota con el símbolo θ1. El rayo que rebota se le llama rayo reflejado y es el que corresponde al fenómeno de la reflexión. El rayo reflejado se denota con el símbolo r1 y su ángulo θ11 es precisamente el mismo que el del rayo incidente θ1. Por otro lado se observa como el otro rayo “r “, que se llama rayo de refracción penetra la superficie y la traspasa formando un ángulo θ2 respecto a la normal de la superficie. Este ángulo es distinto al ángulo del rayo incidente, y está relacionado con la velocidad que traspasa la luz en ese medio, este se describe por medio de la ecuación:
(Ecuación 2)[pic 5]
Esta ecuación indica que entre más cerrado sea el ángulo respecto a la normal, la luz vieja más lentamente, y por lo tanto el índice de refracción del segundo material es mayor que el del primero.
Espejo esférico
Los espejos con curvas, aumentan o disminuyen el tamaño de los objetos, ya que direccionan o reflejan los rayos de una superficie a puntos focales específicos. Para describir este fenómeno, primeramente se debe tomar en cuenta algunas partes o puntos importantes que caracterizan a los espejos con curvatura. El punto “c”, es el centro de la esfera que forma parte de la superficie. El punto “v” se llama vértice y el centro de la superficie del espejo. La recta “cv” se llama eje óptico. Los rayos reflejados provenientes del punto “o” (ilustración 2) chocan en el espejo y es reflejado en el punto “i”. La distancia horizontal desde el punto “v” hasta “o” se denota con el símbolo “s” (ó “s0” en este caso) y la distancia desde “v” hasta el punto “i” se denota con el símbolo “s1”.
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