Medicion Del Indice De Refraccion

RESUMEN DEL PROYECTO

Cuando la luz es proyectada en cualquier material se nota que la dirección cambia a esto se le llama índice de refracción, la manera más sencilla de comprobarlo es utilizando líquidos toda vez q en este es más notoria la refracción que se produce en la luz, además se apoya esta investigación en la teoría que se encuentra formulada acerca del tema.

Siendo así la intención del presente proyecto es determinar el índice de refracción del agua y otros líquidos, a temperatura ambiente y mediante el empleo de un haz de luz láser. Hemos de diseñar un método que nos proporcione no sólo un buen valor del índice, sino también un error no demasiado grande.

El método que se va a desarrollar para hallar tal índice consiste en utilizar un haz de luz el cual se va a proyectar a un vaso con un liquido dentro del cual se generara una refracción de la luz y así a partir de la experimentación poder determinar el índice que tiene la luz al pasar a través de liquido.

OBJETIVOS

2.1 Objetivo General

Determinar el índice de refracción de diferentes líquidos mediante la utilización de un haz de luz.

2.2 Objetivos Específicos

Estudiar las propiedades de la refracción de la luz.

Verificar la ley de Snell.

Construir un prototipo en el que se puedan comprobar los índices de refracción.

Medir el índice de refracción de varios líquidos.

MARCO TEORICO

3.1 El índice de refracción

Se llama índice de refracción absoluto de un medio transparente, al cociente entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad que tiene la luz en el medio material. El valor del índice de refracción es siempre a dimensional y mayor que la unidad y es una constante característica de cada medio.

El índice de refracción, n¸ es un parámetro propio de cada medio que indica el comportamiento de la luz al atravesarlo. Desde un punto de vista microscópico, n refleja las características eléctricas y magnéticas del medio. Así, se define:

n= √(eµ)

Donde e es la constante dieléctrica relativa del medio y µ la permeabilidad magnética relativa. Como tanto e como µ dependen de la frecuencia de la luz, n también lo hace:

n=n(ω)

Sin embargo, muchas veces tomaremos n=cte, ya que en ciertos medios y para ciertos intervalos de frecuencia, las variaciones de n son despreciables. Estos medios se denominan no dispersivos, por oposición a los dispersivos, que son aquellos en los que la relación entre n y sí ha de ser tenida en cuenta.

En nuestro caso trabajaremos con un haz láser, y tomaremos el índice de refracción del líquido como una constante (de hecho se puede tomar n=cte para todo el espectro visible).

Además de depender de la frecuencia de la luz, es también función de la temperatura:

dn/dT=-0.0041/(°C)

Por otro lado, la clase de medio que tengamos es absolutamente determinante en la forma de n. Para medios dieléctricos isótropos transparentes (no absorbentes), n será siempre un número real (este es nuestro caso). Pero si, por ejemplo, el medio fuera absorbente, n tendría un parte imaginaria no nula. Si el medio fuera anisótropo (en estos medios el ya no es un escalar, sino un tensor), podrían asociársele más de un índice de refracción, en función de la dirección de propagación de la luz en su interior.

Aplicando la ecuación de rayos: d/ds (n dr/ds)= ∇n, vemos que las trayectorias de luz correspondientes a medios de n=cte son rectilíneas.

Más comúnmente, entendemos el índice de refracción como el cociente entre la velocidad (de fase) de la luz en el vacío y su velocidad en ese medio:

n=c/v_f

3.2 La ley de Snell

La ley de Snell es una de las fórmulas fundamentales de la óptica geométrica, y fue deducida en el siglo XVII por Willebrod Snell (1580-1626). René Descartes también llegó a formularla, pero se cree que posteriormente. No debemos olvidar sin embargo el trabajo de Alhacén, que ya la formuló en el siglo XI. Esta ley permite cuantificar el fenómeno de la refracción, o cambio de dirección de propagación de la luz al pasar de un medio a otro. Relaciona el ángulo de incidencia en la superficie de separación (θ_i ), el ángulo de refracción (θ_t ) y los índices de refracción de ambos medios de la manera que sigue:

n_1 sin⁡〖θ_i 〗=n_2 sin⁡〖θ_t 〗

Su deducción puede hacerse desde varios puntos de vista:

Estrictamente geométrico, a partir del principio de Fermat.

Considerando el carácter ondulatorio de la luz, a partir del principio de Huygens.

Considerando la luz como una onda electromagnética,

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