PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU

MAESTRIA EN FISICA APLICADA

CURSO: LABORATORIO DE OPTICA Y ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

TALLER N° 01 : FORMACION DE IMAGENES CON LENTES Y ESPEJOS

DOCENTE : PROF. MIGUEL AUGUSTO ASMAD VERGARA

ESTUDIANTE : ARANSSELLY JESUS QUIROZ CHANG

FECHA DE EJECUCIÓN DE LA PRÁCTICA : 13.04.11

EXPERIENCIA: REFLEXIÓN Y REFRACCIÓN

OBJETIVO

Observar cómo se propaga la luz a través de un medio y sobre una superficie plana que separa 2 materiales transparentes (aire y agua)

MATERIALES

Láser puntero y soporte Cubeta Cilíndrica Agua Base de cartulina con transportador Limpiatipo

ACTIVIDAD 1

PROCEDIMIENTO

1. Llenar con agua la cubeta cilíndrica hasta ¾ de su capacidad máxima, y colóquela sobre la cartulina (debajo del centro del trasportador).

2. Fijar el láser en su soporte y dirigir la luz de manera que incida sobre la superficie plana de la cubeta a diferentes ángulos de incidencia. Fijar el soporte del láser con limpiatipo.

3. Observar la luz cuando llega a la superficie plana, tanto la reflejada como la luz transmitida en el líquido. Usando el transportador que se encuentra debajo de la cubeta mida la dirección de la luz transmitida y reflejada para este caso.

PREGUNTA

Describa lo que sucede a los rayos de luz cuando inciden sobre la superficie entre los dos materiales transparentes.

Respuesta.- Los rayos de luz cambian de dirección en la frontera de separación, siendo una parte reflejada en el medio de propagación de la onda incidente y otra parte transmitida en el agua.

ACTIVIDAD 2

PROCEDIMIENTO

1. Desarrollar los pasos 2 y 3(de la actividad 2.1) para 6 ángulos de incidencia diferentes de 45° y anotar los resultados en la tabla 1. Para cada caso, rote el láser para cambiar el ángulo de incidencia, pero manteniendo el mismo punto de incidencia sobre la superficie.

i : ángulo de incidenciar : ángulo de refracción de la luzR : ángulo de reflexión de la luz

TOMA DE DATOS

Tabla N° 01: Resultados de las direcciones de propagación de la luz reflejada y refractada.

LEYENDAi : ángulo de rayo incidenteR : ángulo de rayo reflejador : ángulo de rayo refractado

PREGUNTA

1. De acuerdo a los resultados que se muestran en la tabla N° 01, ¿existe alguna relación entre el ángulo de incidencia y el de reflexión? Explique brevemente

Respuesta.- El ángulo de incidencia es muy próximo al ángulo de reflexión, con una diferencia en las lecturas entre 0.5 y 1 grado en cada evento.

2. Podemos definir el plano de incidencia como el plano definido por el rayo incidente y la normal a la superficie del recipiente. Basándose en sus observaciones, ¿el haz reflejado también se encuentra en este plano? Explique cómo alcanzó esta conclusión.

Respuesta.- El haz reflejado se encuentra en el plano de incidencia del haz incidente, ya que ambos se propagan en el mismo medio y la dirección que tienen es la misma en ambos casos evaluada respecto de la normal.

N° i R r

1 24 24.5 172 37 37 243 45 44 384 55 56 345 75 74 38

3. La ley de la reflexión describe la dirección del haz reflejado dada la dirección del haz incidente. Basándose en sus respuestas a las preguntas 1 y 2 , establezca en palabras, la ley de la reflexión.

Respuesta.- Un haz de luz reflejado se propaga con la misma dirección que el haz incidente en el mismo plano de incidencia.

4. Compare la intensidad de la luz reflejada con la incidente. ¿Dónde se fue el resto de la luz? ¿Qué ocurre con la luz transmitida? ¿En qué dirección viaja en el líquido del recipiente?

Respuesta.- La intensidad del haz de luz reflejado disminuye en comparación con el haz incidente, ya que parte del haz incidente se transmite en el otro medio (agua), el haz transmitido viaja en una dirección lineal formando un ángulo con la normal del plano de incidencia menor al ángulo de reflexión.

ACTIVIDAD 3

PROCEDIMIENTO

1. A partir de los datos tomados en la actividad 2, calcule y escriba en la tabla 2 los valores de sen i y sen r. calcule además la razón sen i /sen r

TOMA DE DATOS

Tabla N° 02: Cálculos usando los datos de los ángulos de incidencia y de refracción de la tabla 1

N° i R r seni senr seni/senr

1 15 16 12 0.26 0.21 1.242 24 24.5 17 0.41 0.29 1.393 37 37 24 0.60 0.41 1.484 45 44 28 0.71 0.47 1.515 55 56 34 0.82 0.56 1.466 75 75.5 38 0.97 0.62 1.57

LEYENDAi : ángulo de rayo incidenteR : ángulo de rayo reflejador : ángulo de rayo refractado

PREGUNTA

1. De acuerdo a los resultados que se muestran en la tabla 2, ¿existe alguna relación entre el seni y senr? Explique brevemente y descríbela como una ecuación matemática.

Respuesta.-

El senr tiene menor amplitud respecto del seni , entonces, la razón seni/senr es mayor que la unidad, luego, podemos establecer la siguiente relación:

seni =k senr , donde k >1

De acuerdo a la Ley de Snell:

n1 seni = n2 senr , ó seni/senr =n2/n1

Entonces, n2/n1 = k , ó, n2=n1*k ; pero n1 = 1 para el aire, entonces podemos establecer que:

n2=1*k = k, es el índice de refracción de la cubeta con el agua

n2= kpromedio +/- error en la medida

n2= 1.44 +/- 0.23

El cálculo del error en la medida se desarrolló según el siguiente procedimiento:

n° i R r seni senr seni/senr ((kpromedio - k)2)/N(N-1)1 15 16 12 0.26 0.21 1.24 0.0332 24 24.5 17 0.41 0.29 1.39 0.0023 37 37 24 0.60 0.41 1.48 0.0014 45 44 28 0.71 0.47 1.51 0.0035 55 56 34 0.82 0.56 1.46 0.0006 75 75.5 38 0.97 0.62 1.57 0.013

sea k= seni/senr

sea N= 6

entonces k promedio = (seni/senr )/6 = 1.44

Desviacion estandar= +/- 0.230260642