Guia de Lab. Fis. IV

1UNMSM - FCF LABORATORIO DE ÓPTICA

Experiencia Nº 01:Propagación rectilínea de la luz

I. Ejercicio1. Estudia cómo se propaga la luz.2. Determina el tipo y la forma de propagación utilizando el método del visor.

II. Material Caja luminosa, halógena, 12V/20W

Con 3 diafragmas de cierre herméticoCon 1 diafragma, 1/2 rendijasCon 1 diafragma, 3/5 rendijas

Fuente de alimentación 3…12V - /6V ~,12V ~ Papel blanco

III. MontajeVer figura 1

Coloca en la mesa la hoja de papel, y la caja luminosa con la parte de la lámpara sobre el papel, como se ve en la figura 1.

Marca a lápiz, con rayas finas, la posición de la caja luminosa.

IV. Realización1. Leyes de la propagación de la luz

Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentación (12V ~) Observa la luz que sale de la caja, y marca con pares de cruces el borde superior e

inferior del haz. Une las cruces de cada uno de los lados, y rellena con un lápiz amarillo la superficie ocupada por el haz de luz.

¿Cómo discurren los límites del haz de luz? Anota lo que observas. Dale la vuelta al papel, coloca la caja luminosa sobre la otra cara (figura 1), y marca

su posición con un lápiz. Sujeta en el haz, a unos 2 cm de distancia de la caja luminosa, el diafragma de tres

rendijas. Observa la trayectoria de la luz antes y después del diafragma. Marca los bordes de los dos haces anchos (arriba y abajo), y los haces estrechos

visibles con dos cruces cada uno. Une con una línea todas las cruces que se correspondan, y colorea de nuevo los dos haces más anchos con el lápiz amarillo.

¿Cómo discurren los bordes de los haces más anchos y los haces más estrechos? Anota de nuevo lo que observas.

Desconecta la fuente de alimentación y quita la caja luminosa del papel.2. Método del visorVer la figura 2

Coloca en la caja luminosa el diafragma de tres rendijas en la parte de la lámpara, y ponla sobre el borde de una hoja de papel (figura 2).

Conecta la caja a la fuente de alimentación (12V ~) Marca la posición de la caja, el orificio central del diafragma y la trayectoria del haz

estrecho central. Sujeta vertical en la trayectoria de la luz el diafragma de una rendija, a unos 8 cm

de la caja luminosa ( figura 2 ).

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Observa el orificio central del diafragma de tres rendijas a través de la rendija del otro diafragma. Deberás desplazar cuidadosamente, en sentido transversal, el diafragma de una rendija hasta que se vea perfectamente a través de su orificio el orificio central del diafragma de tres rendijas.

Marca exactamente la posición del diafragma que tienes en la mano, y sobre todo la posición de su orificio.

Después de desconectar la fuente de alimentación, une con una línea las cruces que marcan la trayectoria de la luz.

¿A qué conclusión llegas al comparar las marcas de lápiz, que indican la trayectoria de la luz, con la posición del orificio del diafragma de una rendija? Anota lo que observas.

Figura 1 Figura 2

V. Observaciones1. Propagación de la luzTrayectoria de los límites del haz de luz:

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Trayectoria de los bordes de los haces anchos:

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Trayectoria de los haces estrechos:

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2. Método del visorPosición de las marcas de lápiz y del orificio del diafragma:

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VI. Evaluación1. Compara los resultados del Ejercicio 1. ¿Qué tienen en común y en qué se

diferencia?

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2. ¿Qué ley podrías formular sobre la propagación de la luz?

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3. Intenta razonar los resultados de tus observaciones con método del visor.

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4. Piensa en algunas aplicaciones técnicas de la ley que has encontrado, y pon dos ejemplos.

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Experiencia Nº 02:

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Iluminancia ( ley de la distancia )

I. EjercicioVariando la distancia entre una fuente de luz y la superficie iluminada, estudia la relación que existe entre la iluminancia E y la distancia r.

II. Material Caja luminosa, halógena 12V/20W Base con varilla para caja luminosa Pie estativo, variable Varilla estativa, l = 600 mm (x 2) Escala para banco estativo Diafragma con cuadrado Jinete para banco estativo Pantalla, blanca Fuente de alimentación 3…12V - / 6V ~, 12V ~ Papel milimetrado 3 clips

III. Montaje Monta el banco óptico con las dos varillas y el pie estativo variable, y coloca la

escala en la varilla delantera. Coloca la caja luminosa en la base con varilla, y sujétala en la parte izquierda del pie

estativo de manera que la parte de la lente quede hacia fuera del banco óptico. Pon un diafragma opaco en la parte de la lente, y el diafragma con cuadrado en el

foco del otro extremo de la caja luminosa. Coloca la hoja de papel milimetrado en la pantalla, dobla hacia atrás lo que

sobresalga, y sujeta con tres clips el papel, de forma que quede liso. Coloca la pantalla, con el jinete, en el banco óptico junto a la caja luminosa (fig. 1 )

Figura 1

IV. Realización Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentación, (12V ~) y enciéndela.

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Desplaza la pantalla lentamente hacia la derecha, y observa la superficie iluminada.¿Cómo varía el brillo (iluminancia) y el tamaño de la superficie iluminada?Anota lo que observes.

Coloca la pantalla en la marca de 6 cm (la pantalla queda a una distancia r = 6 cm de la fuente de luz (filamento de la lámpara de la caja luminosa) y el diafragma a 3 cm).Marca con un lápiz (trazos) los bordes de la superficie iluminada.

Pon la pantalla sucesivamente a las distancias 12 cm, 18 cm y 24 cm, y marca de la misma forma los bordes de la superficie iluminada.

Desconecta la fuente de alimentación. Quita el papel milimetrado de la pantalla, y dibuja las distintas superficies

iluminadas uniendo las marcas de sus bordes. Mide los lados a y b de las superficies iluminadas, y anota los valores en la tabla 1.

V. Observaciones y resultados de las medidasVariaciones en la superficie iluminada al aumentar la distancia de la pantalla a la fuente de luz.Tabla 1

r(cm)

a(cm)

b(cm)

a x b(cm2)

r2

(cm2)A/r2

3(diafragma) 1,0 1,0 1,06

121824

VI. Evaluación1. Calcula el área A = a x b de las superficies iluminadas, y los cuadrados de sus

respectivas distancias r a la fuente de luz.Anota sus valores en la tabla 1, columnas 4 y 5.

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2. Compara los valores de A = a x b con r2.¿ Qué relación supones entre A y r2 ?

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3. Comprueba tu hipótesis:Calcula los cocientes A/r2 (con 2 dígitos después de la coma), y anota los resultados en la última columna de la tabla 1.Expresa la relación entre A y r2 con una fórmula matemática y verbalmente.

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4. La luz de la caja luminosa se distribuye, según esto, por ejemplo, al doble de la distancia r, en un área cuatro veces mayor. Es decir, la iluminancia E (o el brillo) se ha reducido a un cuarto.¿Qué relación existe, entonces entre E y r?

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5. La iluminancia E es, proporcional a la intensidad luminosa I.¿Qué relación existe entre E, I y r?

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Experiencia Nº 03:

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Permeabilidad a la Luz de Sólidos

I. Ejercicio1. Estudia la permeabilidad a la luz de diversos sólidos.2. Estudia de qué depende la permeabilidad a la luz del papel vegetal.


Con 3 diafragmas de cierre hermético Cuerpo óptico trapezoidal Fuente de alimentación 3…12V - /6V ~, 12V ~ Cuerpos diversos

Cartabón de plástico, goma de borrar, etc.Filtro de colores: RojoPapel o transparencias de varias clasesPapel vegetal, papel recortable, Lámina transparente-Tamaño 10 cm x 10 cmPapel blanco, A4Papel vegetal, A4Tijeras

III. Montaje Coloca la caja luminosa sobre una hoja de papel blanco, con la parte de la lámpara,

separada unos 12 cm del borde de la mesa; prepara los cuerpos a estudiar (figura 1)

IV. Realización1. Permeabilidad a la luz en función del tipo de material ( sólidos ).

Conecta la caja luminosa a la salida de tensión continua de la fuente de alimentación y ajuste la tensión a 4 V ~.

Sujeta el cuerpo óptico trapezoidal horizontalmente delante del orificio de la caja, a unos 15 cm de distancia; mira a través del cuerpo hacia la fuente de luz (filamento) y observa su transparencia (figura 1).

Anote lo observado en la tabla 1. Repite este experimento sosteniendo el cuerpo trapezoidal delante del orificio de la

caja luminosa, pero que la luz pase a través de la superficie mate.Anote lo que observes de nuevo en la tabla 1.

Repite este experimento con todos los sólidos y las distintas clases de papel que has preparado.Anote en la tabla 1 el resultado de tus observaciones, completándola con los cuerpos y tipos de papel que has utilizado.

Desconecte la fuente de alimentación y responda a las preguntas 1 y 2 de la Evaluación.

2. Permeabilidad a la luz en función del espesor. El montaje es el mismo que el experimento 1 (figura 1). Corta el papel vegetal en unos 8 trozos del mismo tamaño; dibuja en unos de esos

trozos de papel una figura pequeña ( aprox. 4 cm. ) con rotulador negro. Encienda la fuente de alimentación. La caja esta conectada a la salida se tensión

continua ( 4 V ~ ).

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Sujeta primero el trozo de papel vegetal con la figura delante de la caja luminosa; luego añade sucesivamente 2, 3, 4, hasta 8 trozos de papel; observe en cada caso la transparencia y la visibilidad de la figura.

Anote lo que observes en 2. Desconecte la fuente de alimentación.

Ejercicio ComplementarioAplica ahora la tensión de 12 V ~ a la caja luminosa y observa la trayectoria de la luz lateralmente al montaje del experimento ( figura 1 ).

Agita un borrador de tiza con cuidado, a unos 12 cm de la caja luminosa. Observa la trayectoria de la luz y compara. Anota lo que observes.

Desconecte la fuente de alimentación y quita la caja luminosa del papel. Contesta la pregunta complementaria.

Figura 1

V. Observaciones 1. Permeabilidad a la luz en función del tipo de material ( sólidos ).Tabla 1

Cuerpo Observaciones Clasificación del CuerpoCuerpo trapezoidal ( horizontal )

Cuerpo trapezoidal ( vertical )Filtro ( Rojo )

Goma de borrar

TransparenciaPapel vegetal

2. Permeabilidad a la luz en función del espesorObservación de la luz aumentando el número de hojas de papel vegetal:

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Visibilidad de la figura:……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..3. Ejercicio complementario

Describa lo que has observado en el ejercicio complementario:……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

VI. Evaluación1. Compara tus observaciones sobre la permeabilidad a la luz de los distintos cuerpos.

¿ Qué tres grupos de permeabilidad se pueden señalar ?Compara la última columna de la tabla 1

2. Clasifica otros objetos de tu ambiente en estos tres grupos. Haz un resumen en un papel aparte.

3. ¿ De qué depende la transparencia de papel vegetal ? Formule un enunciado.………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Ejercicio complementario ¿ Qué conclusión final puedes sacar de tus observaciones del experimento

complementario, sobre la transparencia del aire ?¿ Qué causa puede tener el fenómeno que has observado ?

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Experiencia Nº 04:Reflexión en el espejo plano

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I. Ejercicio1. Estudia si hay relación entre la dirección del haz de luz que incide en un espejo plano y la dirección del haz reflejado.2. Estudia cómo colocarías una hoja de papel para ver en toda su longitud el haz reflejado.

II. Material Caja luminosa, halógena 12V/20W

Con 3 diafragmas de cierre herméticoCon 1 diafragma, 1/2 rendijas

Espejo sobre taco Disco óptico Fuente de alimentación 3…12V - / 6V ~, 12V ~ Papel blanco Libro con dorso ancho

III. Montaje y realización1. Dirección de los haces de luz incidente y reflejado

Coloca el disco graduado, llamado “disco óptico”, sobre la hoja de papel, como se indica en la figura 1.Escribe 0° en la hoja, junto a la línea horizontal, y marca sobre esta hoja también otros ángulos (figura 1).

Coloca el espejo plano en el centro del disco, exactamente sobre la línea vertical. Coloca el diafragma de una rendija en la caja luminosa, en el lado de la lente. Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentación (12 V ~ ) Coloca la caja luminosa de forma que el haz de luz estrecho incida en el espejo

exactamente con un ángulo a de 60° (figura 1).Cuida que el haz de luz de la caja luminosa incida exactamente en el punto de intersección de las líneas del disco óptico.

Lee el ángulo del haz de luz reflejado.Este es el ángulo β (ángulo de reflexión) entre la línea 0° (llamada normal al plano de incidencia) y el haz reflejado; mira también la figura 1.

Anota su valor en la tabla 1; repite este experimento con todos los ángulos de incidencia α dados en la tabla, y otros tres ángulos a tu elección.Anota todos los valores medidos en la tabla.

Haz finalmente incidir la luz a lo largo de la línea 0° (la normal al plano de incidencia). Observa el haz reflejado; ¿qué valor tiene ahora el ángulo β ? anótalo también en la tabla.

Desconecta la fuente de alimentación.2. Posición de los haces de luz incidente y reflejado

Cambia el montaje del experimento conforme a la figura 2.Para esto dobla una hoja de papel por la mitad y colócala sobre un libro grueso, de modo que la doblez coincida con el borde del libro. El espejo está en la parte inferior de la hoja, coincidiendo con la doblez y el borde del libro.

Conecta de nuevo la caja luminosa (con el diafragma de una rendija en el lado de la lente) a la fuente de alimentación, y colócala sobre la hoja de papel y el libro, como en la figura 2.

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Haz que incida oblicuamente sobre el espejo un haz de luz estrecho, de modo que el punto de incidencia sobre el espejo esté unos 2 cm delante de la doblez de la hoja (figura 2).

Observa el haz de luz reflejado. Mueve la otra mitad de la hoja con cuidado hacia arriba (hasta 90°) y hacia abajo, sin que el espejo se mueva.¿Qué observas con respecto a la visibilidad de toda la longitud del haz de luz reflejado en esta mitad de la hoja de papel?

Anota tus observaciones; desconecta la fuente de alimentación y quita la caja luminosa del papel.

Figura 1 Figura 2: B – Libro, S - Espejo

IV. Observaciones y resultados de las medidas1. Dirección de los haces de luz incidente y reflejado Tabla 1

Ángulo de incidencia α Ángulo de reflexión β60°20°45°75°

0°

2. Posición de los haces de luz incidente y reflejado;Visibilidad del haz reflejado:Papel horizontal:

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Mitad de la hoja levantada:

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Mitad de la hoja bajada:

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V. Evaluación1. Compara los valores de los ángulos de reflexión β de la tabla 1 con los ángulos de

incidencia α. ¿Qué puedes comprobar? Formula un enunciado.

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2. ¿Cómo se refleja un haz de luz que incide sobre el espejo sobre la línea 0° (la normal al plano de incidencia)?¿Cuáles son, en este caso, los ángulos de incidencia α y de reflexión β?

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3. ¿En qué posición del papel (2da parte del experimento) se ve el haz de luz reflejado con la mayor claridad y en toda su longitud?

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4. ¿Qué conclusión puedes sacar de esto, sobre la posición relativa de los haces de luz incidente y reflejado (y la normal al plano de incidencia)?

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5. ¿Por qué se puede ver con un espejo detrás de una esquina?

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6. ¿En qué momento del día y en qué posición del sol se ve brillar la ventana de un edificio lejano, y por qué no en otro momento?

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Experiencia Nº 05:Reflexión en el espejo cóncavo

I. Ejercicio1. Estudia cómo se refleja la luz en un espejo cóncavo.

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2. Estudia la trayectoria de haces de luz característicos reflejados en un espejo cóncavo.


Con 3 diafragmas de cierre herméticoCon 1 diafragma, 1/2 rendijasCon 1 diafragma, 3/5 rendijas

Espejo, cóncavo-convexo Fuente de alimentación 3…12V - / 6V ~, 12V ~ Papel blanco Compás Regla

AtenciónCuida que el centro de curvatura interior del espejo cóncavo esté siempre colocado sobre S, y su posición no varíe al mover la caja luminosa.

III. Montaje y realización1. Reflexión en el espejo cóncavo

Traza una línea en la hoja de papel (“eje óptico”), y marca sobre ella el punto S (vértice).

Coloca el diafragma de cinco rendijas en la caja luminosa sobre la parte de la lente. Coloca el espejo cóncavo y la caja luminosa según la figura 1. Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentación ( 12 V ~ ) Desplaza la caja luminosa hasta que el haz central de los cinco haces de luz

estrechos transcurra exactamente a lo largo del eje óptico (línea a lápiz). Gira el espejo sobre S y observa las trayectorias de los haces incidentes y reflejados.

Anota lo que observas. Gira el espejo sobre S hasta que el haz central de los cinco haces de luz incidentes

se refleje sobre sí mismo en el eje óptico.¿Qué puedes comprobar? Anótalo.

Marca el punto de intersección de los haces de luz reflejados con el eje óptico; denomínalo F.

Dibuja en el papel el contorno interior del espejo. Desconecta la fuente de alimentación.

Duplica con el compás el segmento , obteniendo otro punto de intersección, M, sobre el eje óptico (figura 2).

2. Trayectoria de los haces característicos después de la reflexión Coloca otra vez el espejo, con la parte curvada hacia dentro sobre S. Coloca el diafragma de una rendija en la caja luminosa sobre la parte de la lente.

Enciende la fuente de alimentación. ( 12 V ~ ) Comprueba el ajuste del espejo. Desplaza la caja luminosa hasta que el haz de luz estrecho transcurra

aproximadamente 1 cm paralelo al eje óptico. Observa el haz de luz reflejado. ¿Dónde corta al eje óptico? Anota lo que observas

en la primera línea de la tabla 1.

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Marca con pares de cruces la trayectoria de los haces de luz incidentes y del reflejado.

Haz incidir el haz de luz sobre el espejo, primero a través del punto M (centro óptico) y luego a través del punto F (foco).Observa en cada caso la trayectoria del haz reflejado; anota lo que observas en la tabla 1, y marca la trayectoria de los haces.

Desconecta la fuente de alimentación y quita la caja luminosa y el espejo del papel. Une entre sí las marcas de cada haz de luz, para hacer visible la trayectoria de los

tres haces característicos antes y después de la reflexión en el espejo.

Figura 1 Figura 2

IV. Observaciones y resultados de las medidas1. Reflexión en un espejo cóncavoTrayectoria de los haces de luz incidentes:

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Trayectoria de los haces de luz reflejados, con el espejo en posición oblicua:

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Trayectoria de los haces de luz reflejados, con el espejo en posición recta:

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2. Trayectoria de haces característicos después de la reflexiónTabla 1

Trayectoria del haz de luz incidente Trayectoria del haz de luz reflejadoparalelo al eje óptico (rayo paralelo)

a través del centro óptico M (rayo del centro óptico)

a través del foco F (rayo focal)

V. Evaluación1. ¿Cómo se reflejan en un espejo cóncavo los haces de luz que inciden paralelos al

eje óptico? Formula un enunciado.

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2. Mide la distancia f del punto F (llamado “foco) hasta el vértice S y anota su valor.

f = ……………………………………………………………………………………………………………………………………….

3. Traza un arco con centro en M, de radio , que corte al eje óptico S.Compara este arco con el contorno marcado del espejo cóncavo. ¿Qué conclusiones sacas?

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4. ¿Qué relación existe entre la distancia focal del espejo f (segmento ) y la distancia de M al vértice S?

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5. Formula tres enunciados, de acuerdo con tus observaciones (tabla 1, líneas 1, 2 y 3), que expresen cómo se reflejan en el espejo cóncavo los tres haces de luz característicos.

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6. ¿Por qué se refleja sobre sí mismo un rayo de luz que incide en un espejo cóncavo a través del centro óptico M?

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Experiencia Nº 06:Ley de formación de imágenes en el espejo cóncavo

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I. Ejercicio Estudia qué relación hay entre la distancia focal f, la distancia del objeto g y la distancia de la imagen b, cuando se producen imágenes reales por medio de un espejo cóncavo.

II. Material Caja luminosa, halógena 12V/20W Base con varilla para caja luminosa Pie estativo, variable Varilla estativa, l = 600 mm (x 2) Escala para banco estativo Espejo cóncavo y convexo, con varilla Jinete para banco estativo (x 2) Pantalla, blanca L de perlas Fuente de alimentación 3…12V - / 6V ~, 12V ~ Regla, 30 cm

III. Montaje Monta el banco óptico con las dos varillas y el pie estativo variable. Coloca la caja luminosa en la base con varilla, y sujétala en la parte izquierda del pie

estativo de manera que la parte de la lente quede hacia fuera del banco óptico. Pon un diafragma opaco en la parte de la lente, y la L de perlas en el foco del otro

extremo de la caja luminosa. Completa el montaje colocando el espejo cóncavo y la pantalla como se ve en la

figura 1 (el espejo ligeramente transversal en el banco óptico, para que la luz reflejada por el pueda incidir en la pantalla, colocada justo junto al banco).

Figura 1

IV. Realización Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentación, (12V ~) y enciéndela.

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Coloca el espejo cóncavo a 20 cm de la L de perlas (o sea, a la distancia g = 2f, pues la distancia focal del espejo es f = 100 mm). Desplaza la pantalla hasta que la imagen de la L de perlas se vea en ella lo más nitidita posible.

Si la imagen está muy distorsionada debes reajustar el montaje: gira el espejo o la pantalla ligeramente, hasta que la imagen esté lo menos distorsionada posible.

Mide con la regla la distancia del espejo a la pantalla, la distancia de la imagen b, y anota b en la tabla 1 para la distancia del objeto g = 200 mm.

Desplaza el espejo hacia la izquierda y obtén las distancias de la imagen para dos distancias del objeto diferentes (con g > 140 mm). Desplaza después el espejo hacia la derecha, y obtén otra vez las distancias de la imagen para dos distancias del objeto diferentes (con g > 200 mm).Anota los valores de g y b en la tabla 1.

Desconecta la fuente de alimentación.

V. Resultados de las medidas Tabla 1

g(mm)

b(mm)

1/g(1/mm)

1/b(1/mm)

1/f(1/mm)

1/g + 1/b(1/mm)

200 0,0050 0,0100

VI. Evaluación 1. Calcula los valores de 1/g y 1/b, con cuatro dígitos después de la coma, y anótalos

en la tabla 1.Rellena, a continuación, las dos últimas columnas de la tabla.

2. Compara los valores de las dos últimas columnas de la tabla 1. ¿Qué observas? …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

3. Calcula la media de las sumas 1/g + 1/b, y compárala con el valor de 1/f. Expresa el resultado con una fórmula matemática. Media: 1/g + 1/b =

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Resultado:……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

¿Qué pasaría en el caso g = 100 mm? ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

4. ¿Qué pasaría en el caso g < 100 mm? …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………...

Experiencia Nº 07:

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Refracción de la luz al pasar del aire al vidrio

I. Ejercicio 1. Estudia el comportamiento de un haz de luz al pasar de aire a vidrio. 2. Mide el ángulo de refracción β en función del ángulo de incidencia α, al pasar la luz de aire a vidrio.


Con 3 diafragmas de cierre hermético Con 1 diafragma, 1/2 rendijas

Cuerpo óptico, semicircular Disco óptico Fuente de alimentación 3…12V - / 6V ~, 12V~

Atención Cuida que en todos los experimentos parciales, el haz de luz de la caja luminosa incida siempre sobre el cuerpo exactamente en el centro del disco óptico y que el cuerpo óptico no varié su posición al mover la caja.

III. Montaje Coloca el disco óptico delante de ti sobre la mesa y pon el cuerpo óptico

semicircular (el lado mate hacia abajo), exactamente sobre la línea vertical, entre las marcas, como se muestra en la figura 1.

Coloca el diafragma de una rendija en la caja luminosa sobre la parte de la lente, y ponla aproximadamente a 1 cm del disco óptico.

Figura 1: 1 – ajuste, 2 – primera posición

IV. Realización 1. Comportamiento del haz de luz estrecho en la superficie de separación aire/vidrio

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Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentación ( 12V ~ ) Desplaza la caja luminosa hasta que el haz de luz estrecho vaya exactamente sobre

el eje óptico (línea de 0°, sobre la "normal al plano de incidencia") (figura 1: 1 - ajuste).

Si la posición del cuerpo óptico y la caja luminosa es correcta, el haz de luz estrecho continua discurriendo sobre el eje óptico después de su paso a través del vidrio.

Desplaza la caja luminosa hasta que la luz incida sobre el cuerpo óptico con un ángulo de 40° (con respecto a la normal del plano de incidencia) (figura 1: 2 - primera posición).

Observa atentamente el comportamiento del haz de luz estrecho al atravesar la superficie de separación aire/vidrio: anota lo que observas.

¿Cómo se comporta la luz al salir del cuerpo de vidrio (en la superficie que separa vidrio/aire)? Anota lo que observas.

Compara el ángulo de incidencia α con el ángulo entre el haz de luz saliente (refractado) y el eje óptico (ángulo de refracción β). Anota de nuevo lo que compruebes.

2. Determinación del ángulo de refracción β en función del ángulo de incidencia α.El montaje es igual que en la primera parte del experimento (figura 1). Comprueba la posición del cuerpo óptico conforme al método descrito en la

primera parte del experimento (incidencia y salida de la luz exactamente a lo largo del eje óptico).

Desplaza la caja luminosa hasta que el haz de luz incidente forme exactamente un ángulo de 10° con la normal al plano de incidencia (línea 0°).

Lee el correspondiente ángulo de refracción α, y anota su valor en la tabla 1. Este es el ángulo entre el haz refractado y la normal al plano de refracción (eje óptico).

Repite este procedimiento para cada uno de los ángulos de incidencias α de la tabla 1, anotando siempre los ángulos de refracción β correspondientes.

Elige tu mismo otros tres ángulos de incidencia α y mide los ángulos de refracción β Anota los pares de ángulos igualmente en la tabla 1.

Haz incidir, finalmente, la luz bajo el ángulo de 0°. ¿Cuál es ahora el ángulo de refracción β ? Anota su valor


V. Observaciones y resultados de las medidas 1. Comportamiento del haz de luz estrecho en la superficie de separación aire/vidrio

Comportamiento del haz de luz estrecho al atravesar oblicuamente la superficie de separación aire/vidrio:

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………Comportamiento del haz de luz estrecho al salir del cuerpo óptico:

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Comparación de los ángulos de incidencia y refracción:

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2. Determinar el ángulo de refracción β en función del ángulo de incidencia α Tabla 1

Ángulo de incidencia α Ángulo de refracción β10°30°45°60°75°

0°

VI. Evaluación 1. Describe, de acuerdo con tus observaciones, como se comporta el haz de luz

estrecho al atravesar oblicuamente la superficie de separación aire/vidrio.

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2. Compara entre si los ángulos de incidencia α y los de refracción β correspondientes, de la tabla 1. Formula el resultado con tus propias palabras.

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3. ¿A qué resultado te conduce la medición con un ángulo de incidencia de 0°? Intenta razonar el resultado.

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4. Intenta formular, en base a tus medidas y a las condiciones del experimento, una ley para el paso de la luz a través de la superficie de separación aire/vidrio.

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5. ¿Por qué no se refracta de nuevo el haz de luz al salir del cuerpo óptico semicircular?

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Experiencia Nº 08:

Determinación del índice de refracción del vidrio

I. Ejercicio Determina el índice de refracción del vidrio.



Cuerpo óptico, semicircular Fuente de alimentación 3…12V - / 6V ~, 12V~ Papel blanco Compás Regla Transportador

Atención Cuida que el haz de luz de la caja luminosa incida sobre el cuerpo óptico (figura 1) exactamente en el punto donde se cortan las rectas ("pie de la normal"), y que el cuerpo óptico no varíe su posición al mover la caja.

Figura 1: 1 – ajuste, 2 – primera posición

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III. Montaje Coloca la hoja de papel transversalmente delante de ti sobre la mesa y prepárala

como se indica en la figura 1. El ángulo de intersección de ambas rectas debe ser exactamente 90°. Traza desde el punto de intersección de las rectas ángulos de 15°, 30°, 45°, 60° y 75° (figura 1).

Coloca el cuerpo óptico semicircular con la cara plana exactamente en la vertical de las perpendiculares, la más corta. La superficie mate sobre el papel.

Coloca el diafragma de una rendija en la caja luminosa, sobre la parte de la lente, y ponla a unos 10 cm frente a la cara plana del cuerpo óptico (figura 1).

IV. Realización Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentación ( 12V~ ) Desplaza la caja (figura 1: 1 - ajuste) hasta que el haz de luz estrecho transcurra

exactamente sobre el eje óptico (línea 0°, normal al plano de incidencia). Desplaza el cuerpo óptico semicircular con cuidado hasta que el haz de luz estrecho

continúe discurriendo sobre el eje óptico después de su paso a través del vidrio; marca cuidadosamente, con una línea fina de lápiz, el contorno del cuerpo óptico.

Desplaza la caja luminosa con cuidado (figura 1: 2 – primera posición) hasta que el haz de luz incida sobre el cuerpo óptico bajo un ángulo de 15° (a lo largo de una de las líneas auxiliares trazadas anteriormente).

Observa la trayectoria del haz de luz refractado; compara el ángulo de incidencia α con el ángulo entre el haz de luz refractado y la normal al plano de incidencia (ángulo de refracción β). ¿Qué puedes comprobar? Anota lo que observas.

Marca con dos cruces la trayectoria del haz de luz refractado, y para simplificar el estudio posterior, con una cruz el haz de luz incidente.

Repite este procedimiento con los otros ángulos de incidencia α dados. Marca, siempre dos veces, la trayectoria del haz de luz refractado y una vez el haz de luz incidente (utilizando marcas o colores distintos).

Desconecta la fuente de alimentación y quita la caja luminosa y el cuerpo óptico del papel.

Une las marcas que se corresponden, entre sí y con el punto de intersección de las rectas (pie de la normal), de modo que se haga visible la trayectoria de cada uno de los haces antes y después de su refracción en el cuerpo óptico.

Mide los ángulos de refracción β, y anota su valor en la tabla 1, junto al ángulo de incidencia α correspondiente.

V. Observaciones y resultados de las medidas Comparación del ángulo de incidencia α y el ángulo de refracción β:

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…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………Tabla 1 Ángulo de incidencia α

Ángulo de refracción β

a’ (cm) b’ (cm) n = a’/b’

VI. Evaluación 1. Compara el ángulo de incidencia α con el ángulo de refracción correspondiente β.

¿Qué conclusión puedes sacar? Formula un enunciado

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2. Traza un círculo de radio 5 cm y centro en el punto de intersección de los ejes. Mide las semicuerdas a' y b' (figura 2) correspondientes a los ángulos de incidencia α y de refracción β. Anota los valores a la tabla 1.

Figura 2

3. Calcula el cociente n = a'/b' (índice de refracción) de todos los ángulos α, y anota los valores en la tabla 1. Compara los distintos valores de n entre sí. ¿A qué conclusión llegas?

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4. Calcula el valor medio de n.

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5. Piensa cuales son los errores de medición que influyen sobre el resultado del índice de refracción n.

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VII. Ejercicio complementario En la tabla 2 se da el índice de refracción de diversas clases de vidrio; compara con el valor que has obtenido de n. Piensa qué enunciado es posible, conociendo del índice de refracción, sobre la refracción de la luz al pasar de aire a vidrio.

Tabla 2 Paso de la luz de aire a Índice de refracción n

cristal de cuarzo 1,46plexiglás 1,50

vidrio crown 1,53vidrio flint 1,61

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Experiencia Nº 09: Refracción de la luz al pasar del vidrio al aire

I. Ejercicio Estudia el comportamiento de un haz estrecho al pasar la luz de cristal a aire, y mide el ángulo de refracción en función del ángulo de incidencia.



Cuerpo óptico, semicircular Disco óptico Fuente de alimentación 3…12V - / 6V ~, 12V~

Atención Cuida que en todos los pasos del experimento (figura 1) el haz de luz estrecho de la caja luminosa pase siempre exactamente en dirección al centro del disco óptico ("pie de la normal"), y que el cuerpo óptico no varíe su posición al mover la caja.

III. Montaje Coloca el disco óptico en la mesa delante de ti y el cuerpo óptico, con la superficie

mate hacia abajo, sobre la línea vertical, dentro de las marcas, como se muestra en la figura 1.

Coloca el diafragma de una rendija en la caja luminosa sobre la parte de la lente, y ponla aproximadamente a 1 cm del disco óptico. El lado semicircular del cuerpo óptico queda frente a la caja luminosa (figura 1).

Figura 1: 1 – ajuste, 2 – primera medición

IV. Realización

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Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentación ( 12V ~ ) Desplaza la caja luminosa (figura 1: 1 - ajuste) hasta que el haz estrecho discurra

exactamente sobre el eje óptico (línea 0°, "normal al plano de incidencia"). Si la posición del cuerpo óptico y la caja es correcta, el haz de luz estrecho

continuara discurriendo sobre el eje óptico después de atravesar el cristal. Desplaza la caja luminosa (figura 1: 2 – primera medición) hasta que la luz incida

sobre el cuerpo óptico formando un ángulo de 10° (con respecto a la normal del plano de incidencia).

Observa el comportamiento del haz de luz estrecho, después de atravesar el cuerpo óptico, al salir por la superficie de separación vidrio/aire; anota lo que observas.

Compara el ángulo de incidencia con el ángulo entre el haz de luz saliente (refractado) y el eje óptico (ángulo de refracción β). Anota de nuevo lo que compruebas.

Mide el ángulo de refracción y anota su valor en la tabla 1. Desplaza la caja luminosa hasta que el haz de luz incidente forme exactamente un

ángulo de 20° con la normal al plano de incidencia (línea 0°). Lee el ángulo de refracción β correspondiente y anota de nuevo su valor en la tabla

1. Repite este procedimiento con los ángulos de incidencia α dados en la tabla 1,

anotando los ángulos de refracción β correspondientes. Observa el comportamiento del haz de luz estrecho en la superficie de separación

vidrio/aire, con el ángulo de incidencia α = 40°; anota lo que observas. Desconecta la fuente de alimentación.

V. Observaciones y resultados de las medidas Comportamiento del haz de luz estrecho al atravesar oblicuamente la superficie de

separación vidrio/aire (α = 10°):

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Comparación entre el ángulo de incidencia y el ángulo de refracción:

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Comportamiento del haz de luz estrecho al atravesar oblicuamente la superficie de separación vidrio/aire (α = 40°):

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Tabla 1 Ángulo de incidencia α Ángulo de refracción β

10°20°30°40°

VI. Evaluación 1. Describe, de acuerdo con lo que has observado, como se comporta el haz de luz

estrecho al atravesar oblicuamente una superficie de separación vidrio/aire.

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2. Compara entre sí los ángulos de incidencia α y los correspondientes de refracción β de la tabla 1. Di el resultado.

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3. Compara las observaciones del haz de luz estrecho con α = 10° y α = 40°. ¿Qué diferencia puedes comprobar?

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4. Trata de explicar cómo se comportaría un haz de luz estrecho enviado por una fuente de luz bajo agua (ej.: la caja luminosa de un buceador) al atravesar la superficie de separación agua/aire.

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5. Trata de explicar, observando la figura 2, por qué parecen estar elevados los objetos dentro del agua.

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Figura 2: A – Moneda en el fondo de una cubeta con agua

B – Imagen de la moneda

Experiencia Nº 10:

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Ángulo límite y Reflexión total

I. Ejercicio Estudia el comportamiento de un haz estrecho al pasar la luz de cristal a aire, cuando el ángulo de incidencia es mayor a 40°.



Cuerpo óptico, semicircular Disco óptico Fuente de alimentación 3…12V - / 6V ~, 12V ~

Atención Cuida que el haz de luz estrecho de la caja luminosa pase siempre exactamente en dirección al centro del disco óptico (al pie de la normal), y que el cuerpo óptico no varíe su posición al mover la caja.

III. Montaje Coloca el disco óptico delante de ti sobre la mesa y el cuerpo óptico semicircular

(con la superficie mate hacia abajo) sobre la línea vertical, dentro de las marcas, como se indica en la figura 1.

Coloca la caja luminosa, con el diafragma de una rendija en la parte de la lente, frente al cuerpo óptico. El lado semicircular del cuerpo óptico de cara a la caja luminosa (figura 1).

Figura 1: 1 – ajuste, 2 – primera medición

IV. Realización Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentación (12V ~)

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Ajusta el montaje experimental de modo que un haz de luz incida en el cristal a lo largo del eje óptico, y continúe a lo largo de este eje después de atravesar el cristal (figura 1: 1 – ajuste).

Desplaza la caja luminosa hasta que la luz incida en el cuerpo óptico bajo un ángulo de 35° (figura 1: 2 – primera medición).

Observa el comportamiento del haz de luz estrecho al atravesar la superficie de separación vidrio/aire, después de pasar por el cuerpo óptico. Anota lo que observas en la tabla 1.

Mide el ángulo de refracción β y anota su valor igualmente en la tabla 1. Desplaza la caja luminosa hasta que el haz de luz forme un ángulo de 40° con la

normal al plano de incidencia. Observa de nuevo el comportamiento del haz de luz estrecho al pasar por la

superficie de separación vidrio/aire (también, especialmente, la zona interior del cuerpo óptico). Anota lo que observas en la tabla 1.

Mide el ángulo de refracción β correspondiente y anota de nuevo su valor en la tabla 1.

Amplia el ángulo de incidencia desplazando cuidadosamente la caja luminosa y observa la trayectoria del haz de luz refractado y la zona interior del cuerpo óptico. ¿Qué compruebas? Anótalo.

Cuando el ángulo de refracción sea exactamente de 90°, mide el ángulo de incidencia y el ángulo del haz de luz reflejado. Anota lo que observes y el resultado de la medida de nuevo en la tabla 1.

Desplaza la caja luminosa hasta que el haz de luz incidente forme un ángulo de 50° con la normal al plano de incidencia.Observa y anota.

Mide también en este caso el ángulo del haz reflejado con la normal, y anota su valor en la tabal 1.


V. Observaciones y resultados de las medidas Tabla 1 Ángulo de incidencia 35° 40° 50°Ángulo de refracción 90°Ángulo de reflexiónObservación: El haz de luz incidente se

Observación al aumentar el ángulo de incidencia (α > 40°):…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

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VI. Evaluación 1. Describe, de acuerdo a tus observaciones y el resultado de las medidas, como se

comporta un haz de luz estrecho al atravesar una superficie limite vidrio/aire, cuando el ángulo de incidencia es de α < 42°.

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2. Describe, de acuerdo con tus observaciones y el resultado de las medidas, como se comporta una haz de luz estrecho al atravesar una superficie limite vidrio/aire, cuando el ángulo de incidencia es α = 42°.

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3. Describe, de acuerdo con tus observaciones y el resultado de las medidas, como se comporta un haz de luz estrecho al atravesar una superficie limite vidrio/aire, cuando el ángulo de incidencia es α > 42°.

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4. El fenómeno que has observado se denomina reflexión total. ¿Bajo qué condiciones se presenta?

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5. ¿Por qué parece estar mojada a lo lejos, los días de verano, una carretera asfaltada cuando se mira desde el coche? Nota: El aire caliente es ópticamente más sutil que el aire frió.

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6. Menciona aplicaciones de la reflexión total.

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VII. Ejercicio complementario: Intenta razonar el fenómeno de reflexión total, tomando como base la ley de la

refracción y la reversibilidad de la trayectoria de la luz

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Experiencia Nº 11:Refracción en un prisma

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I. Ejercicio1. Estudia cómo se refracta la luz en un prisma.2. Determina el ángulo total de refracción δ en un prisma, en función del ángulo de

incidencia de la luz. II. Material

Caja luminosa, halógena 12V/20WCon 3 diafragmas de cierre herméticoCon 1 diafragma, 1/2 rendijas

Cuerpo óptico, trapezoidal Cuerpo óptico, ángulo recto Disco óptico Fuente de alimentación 3…12V - / 6V ~, 12V ~ Papel blanco Transportador

AtenciónCuida que el haz estrecho procedente de la caja luminosa (figura 1) incida siempre sobre el cuerpo óptico exactamente en el centro del disco óptico (pie de la normal), y que el cuerpo no se mueva cuando se desplaza la caja.

III. Montaje y realización1. Refracción de la luz en un prisma

Traza dos líneas perpendiculares en la hoja de papel. Al punto de intersección lo llamamos M.

Haz una marca en la línea horizontal, 3 cm a la derecha de M. Lleva al punto M un ángulo de 30°, y traza una línea auxiliar (figura 1). Coloca el cuerpo trapezoidal sobre la línea vertical, como se ve en la figura 1. Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentación (12V ~). Coloca la caja luminosa de forma que el haz de luz estrecho incida sobre el cuerpo

óptico con un ángulo de 30° (figura 1). Observa la trayectoria del haz estrecho dentro y fuera del cuerpo óptico. Anota lo

que observes. Marca con pares de cruces el haz de luz incidente, y el centro del haz refractado. Marca en el papel el contorno del cuerpo óptico. Levanta un trozo de papel, ligeramente oblicuo, introduciéndolo en la trayectoria

del haz refractado, y describe lo que observes. Desconecta la fuente de alimentación y quita el cuerpo óptico del papel. Une las marcas, para que se pueda ver las trayectorias del haz de luz antes, después

y también en el interior del prisma. 2. Determinación del ángulo total de refracción

Cambia el montaje experimental según la figura 2. Coge el cuerpo en ángulo recto en lugar del trapezoidal. Colócalo en el disco óptico con uno de los catetos sobre la línea vertical (la parte mate hacia abajo).El ángulo recto debe coincidir con la marca.

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Coloca la caja luminosa de forma que el haz de luz estrecho incida sobre el cuerpo óptico con un ángulo de 10° (figura 2).

Determina el ángulo total de refracción δ, y anota su valor en la tabla 1.El ángulo total de refracción δ es el formado por el rayo refractado y la prolongación imaginaria del rayo incidente (figura 2).

Repite esta medición con todos los ángulos de incidencia dados en la tabla 1, y anota en ella los valores de δ.


Figura 1 Figura 2

IV. Observaciones y resultados de las medidas1. Refracción de la luz en un prisma

Trayectoria del haz estrecho:

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Descripción del haz refractado:

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2. Determinación del ángulo total de refracción

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Tabla 1 Ángulo de incidencia α 10° 20° 30° 40° 50° 60° 70°

Ángulo total de refracción δ

V. Evaluación1. Traza las normales en la figura del experimento 1, y trata de explicar la trayectoria

del haz de luz estrecho al atravesar el prisma, partiendo de tus observaciones y de la ley de refracción.

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2. ¿Qué sucede con la luz blanca cuando atraviesa un prisma?

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3. Lleva al diagrama los valores medidos del ángulo total de refracción δ (figura 3).¿A qué conclusión llegas?

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Figura 3

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Experiencia Nº 12:Prisma de reflexión total

I. EjercicioEstudia la trayectoria de dos haces de luz que inciden sobre un prisma en ángulo recto, paralelos a la hipotenusa.



Cuerpo óptico, ángulo recto Fuente de alimentación 3…12V - / 6V ~, 12V ~ Papel blanco Regla

III. Montaje Traza en el centro de la hoja de papel dos líneas perfectamente perpendiculares,

como se muestra en la figura 1.Una vez preparada la hoja colócala apaisada en la mesa.

Pon el cuerpo óptico (la parte mate hacia abajo) con la hipotenusa sobre la línea horizontal (figura 1).Marca cuidosamente el contorno del prisma con un lápiz fino.

Coloca la caja luminosa, con el diafragma de tres rendijas sobre la parte de la lente, junto al borde de la hoja, a unos 5 cm del cateto del prisma (figura 1).

Figura 1

IV. Realización Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentación ( 12V ~ ) Desplaza la caja luminosa (figura 1) hasta que el haz de luz central transcurra

aproximadamente 3 mm paralelo al eje óptico.El haz inferior pasa, sin refractarse, por debajo de la hipotenusa del prisma.

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Observa la trayectoria de los dos haces de luz estrechos que inciden en el prisma, dentro y fuera de él, y anota lo que observas en la tabla 1.

Anula el haz de luz central antes de llegar al prisma.Observa y anota.

Marca, con dos cruces, la trayectoria del haz de luz antes y después del prisma.Marca también el punto donde este haz toca la hipotenusa.

Anula el haz superior antes de llegar al prisma, observa y anota de nuevo en la tabla 1.

Marca, como antes, la trayectoria del haz, pero utilizando otro color. Desconecta la fuente de alimentación, y quita la caja luminosa y el cuerpo óptico

del papel.

V. Observaciones y resultados de las medidas Tabla 1

Trayectoria de la luz observadatrayectoria antes y después del prismatrayectoria dentro del prismaanulando el haz centralanulando el haz superior

VI. Evaluación1. Une las cruces del mismo grupo, de modo que la trayectoria de los haces de luz se

haga visible fuera del prisma y también, uniendo adecuadamente las cruces, en su interior.Compara una vez más con tus observaciones de la trayectoria de los haces (tabla 1).

2. ¿Cómo es la posición de los haces de luz con respecto al eje óptico, antes y después del prisma?

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3. Formula en un enunciado el resultado de este experimento.

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4. ¿Qué fenómeno se produce dentro del prisma? Intenta razonar la trayectoria de los haces de luz estrechos.

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5. El prisma utilizado en este experimento se denomina prisma de reflexión total, o prisma de inversión. ¿Por qué?

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Experiencia Nº 13:Trayectoria de los rayos y distancia focal en una lente convexa

I. Ejercicio 1. Estudia la trayectoria de la luz a través de una lente planoconvexa 2. Estudia la trayectoria de haces de luz característicos al incidir en una lente planoconvexa


Con 3 diafragmas de cierre hermético Con 1 diafragma, 1/2 rendijas Con 1 diafragma, 3/5 rendijas

Cuerpo óptico, planoconvexo f = +100 mm Fuente de alimentación 3…12V - / 6V ~, 12V ~ Papel blanco Compás Regla

Atención Cuida que la lente, en todos los experimentos, tenga colocada su cara plana exactamente sobre la línea vertical del las perpendiculares (figura 1), y que no se mueva al desplazar la caja luminosa.

Figura 1

III. Montaje y realización 1. Trayectoria de la luz al atravesar una lente planoconvexa

Dibuja en el centro de una hoja de papel dos líneas perpendiculares; el punto de intersección de las líneas es M. Dibuja a 3 cm de M, sobre la línea vertical, una marca arriba y otra abajo (figura 1).

Coloca la caja luminosa, con la parte de la lente pero sin diafragma, junto al borde de la hoja.(figura 1:1).

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Coloca la lente planoconvexa entre las dos marcas (figura 1), con la cara plana en la línea vertical (la superficie mate hacia abajo).

Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentación ( 12V ~) Observa la trayectoria de la luz al pasar a través de la lente. Desplaza la caja luminosa a las posiciones 2 y 3 (figura 1: 2 y 3), observa de nuevo la

trayectoria de la luz y anota lo que observes. Coloca en la caja el diafragma de tres rendijas en la parte de la lente, y ponla a unos

10 cm frente a la cara convexa del cuerpo óptico (figura 1: 1). El haz de luz central debe discurrir exactamente a lo largo del eje óptico.

Si el haz de luz estrecho que incide a lo largo del eje óptico no discurre sobre este después de pasar por la lente, desplázala con cuidado sobre la línea vertical (ajuste del montaje).

Marca con una línea fina a lápiz el contorno de la lente; el punto de intersección con el eje óptico es S.

Describe la trayectoria de los haces de luz estrechos al pasar a través de la lente, particularmente en el interior de la lente.

Marca el punto de intersección de los haces de luz con el eje óptico. Denominado F'.

Marca, siempre con dos cruces, la trayectoria de los haces de luz superior e inferior, antes y después de atravesar la lente.

Desconecta la fuente de alimentación y quita la caja luminosa y el cuerpo óptico del papel.

Une las cruces de modo que se haga visible la trayectoria de los haces de luz antes y después de su paso a través de la lente, y, uniendo adecuadamente las cruces, también en su interior.

2. Trayectoria de haces de luz característicos Traza dos líneas perpendiculares sobre otra hoja de papel, con las marcas como en

la primera parte del experimento. Señala sobre el eje óptico, a una distancia de 11,3 cm a la izquierda de M el punto F, y a 9 cm a su derecha el punto F' (figura 2). Traza una línea auxiliar, 1 cm por encima del eje óptico y paralela a este.

Coloca la lente planoconvexa con la cara plana en la línea vertical de las perpendiculares, entre las dos marcas; la superficie mate hacia abajo (figura 2).

Coloca en la caja luminosa el diafragma de una rendija sobre la parte de la lente, y ponla de nuevo a unos 12 cm frente a la cara curvada del cuerpo óptico (figura 2: 1).

Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentación,( 12 V ~) y comprueba la posición de la lente. Marca de nuevo su contorno.

Cambia la posición de la caja luminosa con cuidado, hasta que el haz de luz estrecho discurra paralelo al eje óptico, a lo largo de la línea auxiliar.

Observa el haz de luz refractado, ¿dónde corta al eje óptico? Anota lo que observas en la primera línea de la tabla 1.

Marca, siempre con dos cruces, la trayectoria de los haces de luz incidente y refractado.

Repite este paso del experimento haciendo incidir el haz de luz sobre la lente

-- primero a través del punto F (figura 2: 2) (cuida que la luz incida plana)

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-- después hacia el punto M (figura 2: 3). Anota lo que observas en la tabla 1, y marca, otra vez, la trayectoria de los haces de

luz entrante y saliente. Cambia la caja luminosa a la posición opuesta, haciendo pasar la luz a través del

punto F' y a lo largo de las marcas (figura 2: 4).Observa y anota.

Desconecta la fuente de alimentación, y quita la caja luminosa y el cuerpo óptico del papel.

Une las marcas de la misma clase de modo que se haga visible la trayectoria del haz de luz antes y después de su paso a través de la lente.

Figura 2

IV. Observaciones y resultados de las medidas 1. Trayectoria de la luz al atravesar una lente planoconvexa

Trayectoria de la luz sin diafragma:

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Trayectoria de la luz con diafragma de tres rendijas:

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2. Trayectoria de haces de luz característicos Tabla 1

Trayectoria del haz de luz entrante Trayectoria del haz de luz salienteparalelo al eje óptico

(rayo paralelo)a través del foco F

(rayo focal)a través del centro óptico(rayo del centro óptico)

Observación de la trayectoria de la luz cuando pasa por F':

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V. Evaluación 1. Describe, de acuerdo con tus observaciones, como se comporta la luz paralela al

incidir en una lente planoconvexa.

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2. Mide la distancia f del punto F' (foco) al centro óptico M.

= ................ cm

3. Divide por la mitad el segmento desde el foco F' al vértice S de la lente. Obtienes el punto P. Traza un arco con centro en P y radio . Compara este arco con el contorno de la lente planoconvexa. ¿Qué conclusión sacas?

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4. Formula, de acuerdo con tus observaciones ( tabla 1 ) tres enunciados que expresen como se refractan los tres haces de luz característicos en una lente planoconvexa.

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5. ¿Qué aplicaciones tienen las lentes convexas? De dos ejemplos.

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VI. Pregunta complementaria ¿Qué conclusión se saca de la trayectoria de la luz cuando pasa por F'?

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Experiencia Nº 14:Ley de formación de imágenes en la lente convexa

I. Ejercicio Estudia qué relación hay entre la distancia focal f, la distancia del objeto g y la distancia de la imagen b, cuando se producen imágenes reales por medio de una lente convexa.

II. Material Caja luminosa, halógena 12V/20W Base con varilla para la caja luminosa Pie estativo, variable Varilla estativa, l = 600 mm (x 2) Escala para banco estativo Lente sobre jinete, f = +100 mm Jinete para banco estativo (x 2) Pantalla, blanca L de perlas Fuente de alimentación 3…12V - / 6V ~, 12V ~

III. Montaje Monta el banco óptico con las dos varillas y el pie estativo variable, y coloca la



extremo de la caja luminosa. Coloca la lente y también la pantalla (con el jinete) en el banco óptico (figura 1).

Figura 1

IV. Realización

50


Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentación (12V ~) y enciéndela. Coloca la lente convexa a aprox. 20 cm de la L de perlas, y desplaza la pantalla hasta

que la imagen de la L de perlas se vea en ella lo más nítida posible. Mide la distancia de la lente a la pantalla, la distancia de la imagen b, y anota en la

tabla 1 b para la distancia del objeto g = 200 mm. Desplaza la lente hacia la izquierda y obtén las distancias de la imagen para dos

distancias del objeto diferentes (con g > 150 mm). Desplaza después la lente hacia la derecha, y obtén también las distancias de la imagen para dos distancias del objeto diferentes (con g > 200 mm). Anota los valores de g y b en la tabla 1.


V. Resultados de las medidas Tabla 1

g(mm)

b(mm)

1/g1/(mm)

1/b1/(mm)

1/f(1/mm)

1/g + 1/b(1/mm)

200 0,0050 0,0100

VI. Evaluación 1. Calcula los valores de 1/g y 1/b, con cuatro dígitos después de la coma, y anótalos

en la tabla 1. Rellena, a continuación, las dos últimas columnas de la tabla.

2. Compara los valores de las dos últimas columnas de la tabla 1. ¿Qué observas?

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

3. Calcula la media de las sumas 1/g + 1/b, y compárala con el valor de 1/f. Expresa el resultado con una fórmula matemática. Media: 1/g + 1/b = Resultado:

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

51


………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

4. ¿Por qué en las instrucciones para realizar el experimento se recomienda poner g > 150 mm?

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

5. ¿Qué pasaría en el caso g = 100 mm?

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

6. ¿Que pasaría en el caso g < 100 mm?

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

52


Experiencia Nº 15:Escala de las imágenes en lentes convexas

I. EjercicioEstudia qué relación hay entre la distancia del objeto g, la distancia de la imagen b, el tamaño del objeto G y el tamaño de la imagen B en un lente convexa.

II. Material Caja luminosa, halógena, 12V/20W Base con varilla para la caja luminosa Pie estativo, variable Varilla estativa, l = 600 mm (x 2) Escala para banco estativo Lente sobre jinete, f = +100 Jinete para banco estativo Pantalla, blanca L de perlas Fuente de alimentación 3…12V - / 6V ~, 12V ~ Regla, transparente

III. Montaje Monta el banco óptico con las dos varillas y el pie estativo variable. Coloca la caja luminosa en la base con varilla, y sujétala en la parte izquierda del pie


extremo de la caja luminosa. Completa el montaje colocando la lente y la pantalla como se ve en la figura 1.

Figura 1

IV. Realización

53


Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentación, (12V ~) y enciéndela. Coloca la lente a 150 cm de la L de perlas, y desplaza la pantalla hasta que la

imagen de la L de perlas sea lo más nítida posible. Mide la distancia de la lente a la pantalla, la distancia de la imagen b, y anota en la

tabla 1 b para una distancia del objeto g = 150 mm. Mide el tamaño del objeto G y el tamaño de la imagen B.

Atención:G y B son la distancia desde el centro de la perla superior al centro de la inferior, y de sus imágenes.

Desplazando la lente hacia la derecha toma otra imagen nítida aumentada, y dos reducidas, de la L de perlas.

Mide en cada una de estas imágenes la distancia del objeto g, la distancia de la imagen b, el tamaño del objeto G y el tamaño de la imagen B.

Anota los valores en la tabla 1. Desconecta la fuente de alimentación.

V. Resultados de las medidasTabla 1

g(mm)

b(mm)

G(mm)

B(mm)

B/G b/g

VI. Evaluación1. Calcula los cocientes B/G y b/g, con 2 dígitos después de la coma, y anótalos en las

dos últimas columnas de la tabla 1.2. Compara los cocientes de cada línea horizontal de la tabla 1. ¿Qué observas?

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

3. Expresa el resultado de tus reflexiones con una fórmula matemática.Resultado:

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

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………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

El cociente B/G se denomina escala de la imagen, por lo tanto A = B/GConociendo g y b se puede calcular la escala de la imagen en una lente o en un sistema de lentes, y conociendo A sabemos el tamaño de la imagen.

4. ¿En qué aparatos que tú conozcas tiene importancia la escala de la imagen?

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

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Experiencia Nº 16:Formación de imágenes en una lente cóncava

I. Ejercicio Estudia la formación de la imagen en una lente cóncava, por medio de haces característicos.



Cuerpo óptico, planocóncavo, f = ─ 100 mm Fuente de alimentación 3…12V - / 6V ~, 12V ~ Papel blanco, DNI A4 Regla

Atención Cuida que la lente planocóncava tenga su cara plana exactamente sobre la línea vertical de las perpendiculares.( figura 1 ) y que, una vez ajustada, no varié su posición al mover la caja luminosa.

Figura 1

III. Montaje

Prepara la hoja como se muestra en la figura 1. Traza en el tercio derecho de la hoja dos líneas perpendiculares. El punto de intersección de las líneas es M. dibuja dos marcas sobre la línea vertical a 3 cm de M, una arriba y otra abajo.

Marca sobre el eje óptico ( figura 1 ), a 9,5 cm a la izquierda y a la derecha de M, los puntos F’ y F.

Dibuja a 14 cm a la izquierda del punto M, con lápiz de color rojo, una flecha de 2 cm de longitud perpendicular al eje óptico. Denomínala G ( objeto ).

56


Traza las siguientes líneas auxiliares desde el extremo de la flecha G hasta la perpendicular ( figura 1 ):•Una paralela al eje óptico ( 2 )•Una hacia el foco derecho F ( 3 )•Una hacia el centro óptico M ( 4 )

Coloca la lente planocóncava con la cara plana exactamente sobre la línea vertical de las perpendiculares y entre las dos marcas ( la superficie mate hacia abajo ).

Coloca en la caja luminosa el diafragma de una rendija sobre el lado de la lente, y ponla en el borde de la hoja de papel ( figura 1:1 ).

IV. Realización

Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentación ( 12 V ~). Ajusta el montaje del experimento de modo que el haz de luz estrecho que incide a

lo largo del eje óptico continúe sobre el eje óptico después de atravesar la lente. Marca con un lápiz fino el contorno de la lente.

Haz incidir sobre la lente el haz de luz estrecho paralelo al eje óptico, sobre la línea auxiliar ( figura 1:2 ).

Marca la trayectoria del haz después de la lente y descríbela en la tabla 1. Haz incidir el haz de luz hacia el foco F, sobre la línea auxiliar ( figura 1:3 ). Marca otra vez la trayectoria del haz, y descríbela en la tabla 1. Haz incidir, finalmente, sobre la línea auxiliar, el haz de luz estrecho en dirección al

centro óptico M ( figura 1:4 ).Marca la trayectoria y descríbela en la tabla 1

Apaga la fuente de alimentación, y quita la caja luminosa y la lente del papel. Une las cruces de la misma clase para hacer visibles las trayectorias de los haces ¿Cuál es la trayectoria relativa entre sí de los haces después de la lente? Anótalo.

V. Observaciones y resultado de las medidasTabla 1

Trayectoria del haz de luz entrante Trayectoria del haz de luz salienteparalelo al eje óptico(rayo paralelo ( 2 ))

hacia el foco F(rayo focal ( 3 ))

hacia el centro óptico M(rayo del centro óptico (4))

Trayectoria relativa de los haces de luz:……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………VI. Evaluación 1.-Prolonga hacia atrás, con un lápiz de color, la trayectoria de los rayos refractados hasta que se corten. ¿ Dónde se encuentra el punto de intersección ?

57


…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………2.-El punto de intersección de los tres rayos de luz es la imagen del extremo de la flecha objeto.3.-Compara la flecha imagen B con la flecha objeto G. ¿ Qué observas sobre su tamaño, posición y distancia al punto M ?.Anota lo que observes y la medidas en la tabla 2.

Tabla 2: Comparación de la flecha objeto G y la flecha imagen BFlecha objeto G Flecha imagen B

tamañoposición con respecto al eje óptico

distancia al centro óptico M

4.-Formula un enunciado que exprese la posición, tamaño y distancia de la imagen cuando

el objeto se encuentra a una distancia superior a de la lente planocóncava.

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

5.-¿ Se forman también imágenes en las lentes cóncavas ?

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

VII. Ejercicio complementario:

Para la formación de la imagen de una lente planocóncava tenemos la ecuación:

( f = ─ 9,5 cm - distancia focal, b - distancia de la imagen ( distancia ), g -

distancia del objeto ( distancia )).Comprueba con esta ecuación el resultado de las medidas de la tabla 2, teniendo en cuenta que la distancia de la imagen b y la distancia focal f tienen signo negativo.

58


Experiencia Nº 17:Distancia focal en combinaciones de lentes

I. EjercicioDetermina la distancia focal de lentes planoconvexas, biconvexas y de distintas combinaciones de lentes.



Cuerpo óptico, semicircular Cuerpo óptico, planoconvexo, f = +100 mm Cuerpo óptico, planocóncavo, f = -100 mm Fuente de alimentación 3…12V - / 6V ~, 12V ~ Papel blanco Regla

AtenciónCuida que las lentes tengan sus caras planas exactamente sobre la línea vertical de las perpendiculares, y que no varíe su posición al mover la caja luminosa.

III. Montaje Prepara la hoja de papel como se ve en la figura 1. Traza en el centro de la hoja dos

líneas perpendiculares. El punto de intersección de las líneas es M. Dibuja dos marcas sobre la línea vertical a 3 cm de M, una arriba y otra abajo.

Coloca la lente planoconvexa (la superficie mate hacia abajo) con la cara plana exactamente sobre la línea vertical de las perpendiculares y entre las dos marcas (figura 1).

Coloca en la caja luminosa el diafragma de tres rendijas sobre el lado de la lente, y ponla a unos 10 cm frente a la cara plana de la lente (figura 1).

Figura 1

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IV. Realización Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentación ( 12V ~ ) Desplaza la caja luminosa hasta que el haz de luz central vaya exactamente a lo

largo del eje óptico, y no se refracte al atravesar la lente. Observa la trayectoria de los haces estrechos al atravesar la lente, y anota lo que

observes en la tabla 1. Marca el punto de intersección de los haces con el eje óptico. Este punto es F1. Ve cambiando paso a paso el montaje siguiendo la figura 2. Describe las

trayectorias de los haces en la tabla 1, y marca los puntos de intersección con el eje óptico.- Lente biconvexa simétrica, el punto de intersección es F2- Lente biconvexa asimétrica, el punto de intersección es F3- Combinación de lentes 1 (figura 2c), el punto de intersección es F4- Combinación de lentes 2 (figura 2d), el punto de intersección es F5

Apaga la fuente de alimentación, y quita la caja luminosa y los cuerpos ópticos del papel.

Figura 2

V. Observaciones y resultados de las medidas

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Tabla 1Lentes en la trayectoria de la luz Trayectoria de los haces de luz

lente planoconvexa

lente biconvexa simétrica

lente biconvexa asimétrica

combinación de lentes 1


VI. Evaluación1. Mide, en metros (m), las distancias desde el punto M a los focos F1, F2, F3, F4, F5

(distancia focal), y anótalas en la línea correspondiente a la tabla 2.

2. En la industria óptica se da normalmente la capacidad de refracción D de las lentes y las combinaciones de lentes en dioptrías (1 dpt = 1/m). La capacidad de refracción es el valor inverso de la distancia focal f:D = 1 /fCalcula, en dioptrías, la capacidad de refracción D de las lentes, y anota los resultados en la tabla 2.

Tabla 2Lentes en la trayectoria de la luz

f(m)

D(dpt)

lente planoconvexa

lente biconvexa simétrica

lente biconvexa asimétrica



3. La capacidad de refracción de una combinación de dos lentes planoconvexas ¿es mayor o menor que la de cada una de ellas?

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

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………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

4. ¿Influye en la capacidad de una combinación de lentes el orden en que están colocadas en la trayectoria de la luz?

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

5. ¿Qué ventajas tienen las combinaciones de lentes?

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

VII. Ejercicio complementarioAlgunas de las distancias focales de las combinaciones de lentes obtenidas por el método descrito discrepan bastante de los valores verdaderos.¿Cuáles pueden ser las causas?

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Experiencia Nº 18:Descomposición de la luz en un prisma

I. EjercicioEstudia la descomposición de la luz blanca (dispersión) al refractarse en un prisma.



Cuerpo óptico, trapezoidal Cuerpo óptico, ángulo recto Fuente de alimentación 3…12V - / 6V ~, 12V ~ Papel blanco Transportador de ángulos Regla

AtenciónCuida que el cuerpo óptico trapezoidal no se mueva cuando se desplaza la caja luminosa.

III. Montaje Coloca sobre la mesa la hoja de papel en sentido apaisado. Traza dos líneas

perpendiculares en el tercio izquierdo de la hoja. Al punto de intersección lo denominamos M (figura 1).Haz una marca en la línea vertical a 6 cm por encima de M.

Marca un ángulo de 28° desde el punto de intersección M, y traza una línea auxiliar (figura 1).

Dobla hacia arriba la esquina superior derecha del papel. Formará una especie de pantalla.

Coloca el cuerpo trapezoidal (la cara mate hacia abajo) sobre la línea vertical, entre el punto M y la marca, como indica la figura 1. Dibuja el contorno del prisma.

Coloca la caja luminosa, con la parte de la lente, pero sin diafragma, oblicua por encima del cuerpo óptico.

Figura 1

63


Figura 2

IV. Realización Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentación ( 12 V ~ ) Desplaza la caja luminosa hasta que el borde inferior de la sombra del haz coincida

con la línea auxiliar (figura 1). Observa el haz refractado que sale del prisma formando franjas. Corrige, si es

necesario, la posición de la caja luminosa girándola cuidadosamente.Su posición es correcta cuando el haz refractado se proyecta completamente coloreado sobre la pantalla, viéndose también el color violeta.

Tapa aproximadamente la mitad de la abertura de la caja luminosa, para que la luz salga sólo por la cara oblicua del prisma (figura 1).

Anota los colores que se ven en la pantalla. Introduce cuidadosamente desde abajo la punta del prisma en ángulo recto dentro

del abanico de colores del haz refractado (figura 2: 1). ¿Qué observas detrás de este prisma?Anótalo en la tabla 1.

Repite el mismo procedimiento, pero introduce en el haz la punta del prisma desde arriba (figura 2: 2).Anota de nuevo lo que observes en la tabla 1.

Quita el prisma en ángulo recto del papel. Coloca el diafragma de una rendija en la caja luminosa, en la parte de la lente. Desplaza la caja luminosa para que el haz de luz incida sobre el prisma paralelo a la

línea auxiliar, a 1 cm aproximadamente de ella. Marca el haz de luz incidente y el centro y los bordes del haz refractado. Anota en

la hoja de papel la posición de los colores. Desconecta la fuente de alimentación y quita el cuerpo óptico del papel. Traza, siguiendo las marcas, la trayectoria del haz de luz antes, dentro y detrás del

prisma.

V. Observaciones y resultados de las medidasColores en la pantalla:

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………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

Tabla 1Posición de la punta del prisma en ángulo

rectoObservación

en la zona del rojo

en todo el haz

en la zona del azul

en todo el haz

VI. Evaluación

1. ¿Qué sucede con la luz blanca cuando atraviesa un prisma?

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

2. De qué color es la luz que más se ha refractado, y de qué color la que menos.

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

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…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………...

3. ¿Se pueden volver a descomponer los colores del espectro mediante un segundo prisma?

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

4. ¿Dónde puedes observar en la naturaleza fenómenos cromáticos similares?

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

VII. Ejercicio complementarioTraza en la hoja de papel las normales, e intenta explicar, por lo que has observado en el haz estrecho y utilizando la ley de refracción, la trayectoria de la luz al atravesar un prisma.

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Experiencia Nº 19:Reunificación de los colores del espectro

I. EjercicioEstudia la posibilidad de reunificar la luz blanca, que ha sido descompuesta en un prisma.



Cuerpo óptico, semicircular Cuerpo óptico trapezoidal Cuerpo óptico, planoconvexo, f = +100 mm Fuente de alimentación 3…12V - / 6V ~, 12V ~ Papel blanco Transportador de ángulos Regla

AtenciónCuida que el cuerpo óptico trapezoidal no se mueva cuando se desplaza la caja luminosa.

Figura 1

III. Montaje Coloca sobre la mesa la hoja de papel en sentido apaisado. Traza dos líneas

perpendiculares en el tercio izquierdo de la hoja. Al punto de intersección lo denominamos M (figura 1). Haz una marca a 6 cm en la línea vertical por encima de M.

Marca un ángulo de 28° desde el punto de intersección M, y traza una línea auxiliar (figura 1).

Coloca el cuerpo trapezoidal sobre la línea vertical, entre en el M y la marca a 6 cm, como indica la figura 1.

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Coloca la caja luminosa, con la parte de la lente, pero sin diafragma, oblicua por encima del cuerpo óptico (figura 1).

IV. Realización Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentación.( 12V ~) Desplaza la caja luminosa hasta que el borde inferior de la sombra coincida

exactamente con la línea auxiliar (figura 1). Observa el haz refractado que sale del prisma formando franjas. Corrige, si es

necesario, la posición de la caja luminosa girándola cuidadosamente.Su posición es correcta cuando en el haz refractado se distinguen todos los colores, viéndose también el color violeta.

Tapa aproximadamente la mitad de la abertura de la caja luminosa, para que la luz salga sólo por la cara oblicua del prisma (figura 1).

¿Qué colores se observa? Anótalos en la tabla 1 (primera línea). Une las dos lentes convexas por sus caras planas y sitúalas en el haz refractado

abierto en abanico, como se ve en la figura 1: 2. Observa la trayectoria del haz refractado antes y después de pasar por la

combinación de lentes, y anótalo en la tabla 1. Suprime el color rojo del haz en abanico antes de que entre en las lentes,

utilizando, por ejemplo, una tira de papel. Observa la variación del color reunificado, y anota de nuevo lo que observes en la

tabla 1. Repite el proceso, pero suprimiendo ahora la zona azul del espectro antes de las

lentes.Obsérvalo y anota en la tabla 1.

Desconecta la fuente de alimentación, y quita los cuerpos ópticos del papel.

V. Observaciones y resultados de las medidasTabla 1.

Montaje experimental Observacióntrayectoria de la luz sin la combinación de lentes

combinación de lentes en la trayectoria de la luz

supresión de la zona del rojo

supresión de la zona del azul

VI. Evaluación1. ¿Qué sucede con la luz blanca cuando atraviesa un prisma?

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2. ¿Qué cambios se producen cuando se hace pasar el haz abierto en abanico a través de una lente convexa?

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3. ¿Por qué la percepción del color varía cuando se suprimen colores del espectro?

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

4. ¿Se puede reunificar los colores de la luz?

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

5. ¿Se puede volver a descomponer por dispersión un color compuesto, obtenido por supresión de uno de los colores del espectro?

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Experiencia Nº 20Mezcla aditiva de colores

I. EjercicioEstudia qué colores compuestos se pueden conseguir combinando haces de luz de distintos colores.


con 3 diafragma de cierre hermético Accesorio de la caja luminosa óptica para mezcla de colores

(2 soportes para espejos y 1 diafragma de puerta) Juego de filtros para mezcla de colores aditiva (rojo, azul, verde) Fuente de alimentación 3…12V - / 6V ~, 12V ~ Papel blanco

III. Montaje Dobla la hoja de papel por el centro, y levanta la mitad derecha hacia arriba, como

pantalla (figura 1). Coloca un soporte para espejos en un lateral e la caja luminosa, y la caja luminosa

con la parte de la lámpara a unos 22 cm de la arista doblada del papel, como se ve en la figura 1.

Fíjate que el lateral de la caja luminosa que queda sin espejo y la parte posterior de la caja luminosa (parte de la lente) tienen que estar cerrados con los diafragmas herméticos.

Figura 1 Figura 2

IV. Realización Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentación ( 12V ~ ) Coloca en el foco delantero el filtro rojo y el diafragma de puerta, y en el foco

lateral (soporte del espejo) el filtro verde. Observa la superposición de los haces de color ¿qué color compuesto resulta?

Anota lo que observes en la tabla 1. Repite este paso combinando los filtros verde-azul y azul-rojo. Anota los colores

compuestos. Modifica el montaje según la figura 2, colocando el segundo soporte para espejos

en el otro foco lateral.

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Coloca en el foco delantero el filtro azul y el diafragma de puerta, y en los focos laterales los filtros verde y rojo.

Acerca y aleja la caja luminosa de la pantalla, hasta que se observen en ella el mayor número de colores compuestos.

Anota en la tabla 1 los colores compuestos que aparecen en la pantalla. Tal como está el montaje, introduce una varilla en los haces de distinto color, a

unos 8 cm de la pantalla. Describe las sombras que observas. Desconecta la fuente de alimentación.

V. Observaciones y resultados de las medidasTabla 1

Color de los filtros Color compuesto observadorojo y verde

azul y verde

rojo y azul

rojo, verde y azul

Descripción de las sombras en las zonas de los siguientes colores:Púrpura:

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

Cián:

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..Blanco:

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

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………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

VI. Evaluación1. El color amarillo se puede obtener mezclando (adición) dos haces de luz de color.

¿Qué colores se pueden emplear?

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

2. Hay un color que no se encuentra en el espectro (arcoíris), pero se puede obtener por adición de haces de luz de color. ¿De qué color se trata, y qué color son los haces de luz que intervienen?

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

3. ¿Qué impresión de color se produce cuando se superponen los haces rojo, verde y azul?¿Qué conclusiones se puede deducir?

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

4. Completa la estrella de colores (figura 3) pintando de rojo, verde y azul las puntas 1, 3 y 5 (se denominan también colores primarios para adición de colores), y en las puntas intermedias los colores compuestos resultantes.

Figura 3

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5. La imagen de la televisión en color se compone de unos 900 000 bastoncillos rojos, verdes y azules. Se pueden ver con una lupa. Estos bastoncillos se reúnen en grupos (tripletes de color) y, entre otras cosas, su brillo varía 25 veces por segundo de muy oscuro (negro) a muy claro.¿Cómo se podría producir, por ejemplo, la impresión de amarillo (imagen en color de un paisaje desértico)?

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Intenta explicar lo que has observado en la formación de sombras de luz de color.

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Experiencia Nº 21:

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El Microscopio

I. EjercicioMonta un modelo de microscopio, y estudia la función de cada una de sus piezas.

II. Material Caja luminosa, halógena, 12V/20W Base con varilla para caja luminosa Pie estativo, variable Varilla estativa, l = 600 mm (x 2) Vidrio deslustrado, 50 x 50 mm Escala para banco estativo Diafragma con orificio, d = 20 mm Lente sobre jinete, f = +50 mm Lente sobre jinete, f = +100 mm Soporte con escala sobre jinete Portadiafragmas, enchufable (x 2) Diapositiva “Kaiser Maximiliano” Fuente de alimentación 3…12V - / 6V ~, 12V ~

III. Montaje y realización Monta el banco óptico con las dos varillas y el pie estativo variable, y coloca la


estativo de manera que la parte de la lente quede hacia fuera del banco óptico. Pon un diafragma opaco en la parte de la lente, y la diapositiva en el foco del otro

extremo de la caja luminosa. Coloca la lente f= +50 mm, que sirve como objetivo del microscopio, en la marca de

10 cm, y el soporte con escala en la marca de 38 cm. Pon el vidrio deslustrado en un portadiafragmas, y colócalo en el soporte con escala

(figura 1). Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentación,(3…12V-) y enciéndela. Pon el

regulador de la tensión primero a 12 V. Observa la imagen en el vidrio deslustrado.

Desplaza ligeramente el objetivo hasta que la imagen sea nítida. Anota la posición y las propiedades de esta imagen, que se denomina imagen intermedia.

La imagen intermedia está demasiado distorsionada en los bordes. A partir de ahora utiliza sólo la parte de la imagen que se encuentre próxima al eje óptico.Para eso, pon en el segundo portadiafragmas uno de los diafragmas con orificio, y colócalo en el soporte objetivo. Comprueba cuál de los diafragmas es mejor para la calidad de la imagen intermedia (d = 5 mm o d = 20 mm), y ajusta el diafragma para que la parte de la imagen que utilizas quede simétrica con respecto al eje óptico.

Pon en el banco óptico, en la marca de 48 cm, la lente f = +100, que sirve como ocular. Mira la imagen intermedia a través del ocular. Si es necesario desplaza el ocular ligeramente, hasta que la imagen que se ve ahora aparezca nítida (figura 1).¿Qué propiedades tiene la imagen que se ve por el ocular? ¿Cómo actúa, entonces el ocular?

74


Anota tus respuestas. Quita el soporte con el vidrio deslustrado que utilizamos como pantalla, y mira otra

vez por el ocular. La imagen que se ve ahora no puede haber variado, pero está sobreiluminada por la fuente de luz. Regula la tensión de la caja luminosa bajándola, hasta que la imagen se vuelva a ver claramente.

Observa otra vez, con tranquilidad, la imagen formada en tu modelo de microscopio de los detalles más pequeños del objeto, y desconecta la fuente de alimentación.

Figura 1

IV. Observaciones y resultados de las medidasPosición de la imagen intermedia:

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

Propiedades de la imagen intermedia:

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..Propiedades de la imagen que se ve por el ocular, en comparación con la imagen intermedia:

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Función del ocular:

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V. Evaluación:1. En la realización práctica de los microscopios, el objetivo y el ocular van montados

en los extremos de un tubo de longitud variable. (El tubo sirve para apantallar la luz lateral, que puede dificultar, o hacer imposible, la observación de la imagen intermedia).Describe la estructura del microscopio, y explica su funcionamiento:

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

2. ¿Qué longitud mínima debe tener el tubo de un microscopio?Razona tu respuesta.

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Experiencia Nº 22:Determinación de los Aumentos del Microscopio

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I. EjercicioMonta un modelo de microscopio, y averigua los aumentos que puede alcanzar.

II. Material Caja luminosa, halógena, 12V/20W Base con varilla para caja luminosa Pie estativo, variable Varilla estativa, l = 600 mm (x 2) Vidrio deslustrado, 50 x 50 mm Escala para banco estativo Diafragma con orificio, d = 20 mm Lente sobre jinete, f = +50 mm Lente sobre jinete, f = +100 mm Jinete para banco estativo Soporte con escala sobre jinete Pantalla , blanca Portadiafragmas, enchufable (x 2) Fuente de alimentación 3…12V - / 6V ~, 12V ~ Papel vegetal milimetrado, 50 x 50 mm Papel blanco 3 clips Regla

III. Montaje Prepare el papel milimetrado según la figura 2. Monta el banco óptico con las dos varillas y el pie estativo variable. Coloca la caja luminosa en la base con varilla, y sujétela en la parte izquierda del pie

estativo de manera que la parte de la lente quede hacia fuera del banco óptico. Pon un diafragma opaco en la parte de la lente, y el papel vegetal milimetrado en el

foco del otro extremo de la caja luminosa. Coloca la lente f=+50mm. ( el objetivo ) en el banco óptico, en la marca de 9.5 cm.

Pon un portadiafragmas en el soporte de la lente, y el diafragma con orificio en el portadiafragmas.

Pon en el banco óptico el soporte con escala, en 40 cm. Coloca sobre él el segundo portadiafragmas y en éste el vidrio deslustrado, que servirá como pantalla para la imagen intermedia del modelo del microscopio.

Coloca la lente f= +100 mm ( ocular ) en el banco óptico, en 49 cm (figura 1).

IV. Realización Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentación ( 12V ~ ), y enciéndala. Asegúrate de que la imagen intermedia de las dos líneas (objeto) en el vidrio

deslustrado es nítida. Si es necesario ajústala, desplazando ligeramente el objetivo. Mira la imagen intermedia por el ocular, y desplaza el ocular hasta que su imagen

sea nítida. Pon en la pantalla el papel blanco, bien estirado, sujetándolo con clips, y colócala

con en el jinete a 25 cm del ocular delante del banco óptico (figura 1).

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Mira la imagen con el ojo derecho por el ocular, y con el ojo izquierdo, por fuera del ocular, al papel de la pantalla.

Marca con lápiz, o con rotulador, en el papel la distancia que aparenta ser igual a la distancia de las dos líneas en el ocular.

Mida la distancia B entre la dos marcas del papel de la pantalla ( tamaño de la imagen ).

Mida el tamaño de la imagen intermedia B`, es decir, la distancia de las dos líneas en el vidrio deslustrado.

Mida, en la imagen intermedia, la distancia del objeto g y la distancia de la imagen b`.

Anote los resultados. Desconecte la fuente de alimentación.

Figura 1

Figura 2

V. Resultados de las medidasDistancia entre las líneas:Objeto G = 2 mmImagen ( Pantalla blanca ) B =

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Tamaño de la imagen que se ve por el ocularImagen intermedia ( vidrio deslustrado ) B`.= Tamaño de la imagen intermediaImagen en el objetivo:Distancia del objeto g = Distancia de la imagen (intermedia) b` =

VI. Evaluación:1. ¿ Que aumentos se han alcanzado con el modelo de microscopio ?

V=B/G………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

2. En el modelo del microscopio se pueden medir B`, g y b` con respecto a la imagen intermedia y G es conocido. Por tanto los aumentos V se pueden calcular por un segundo método:Para los aumentos totales del microscopio se aplica la fórmula: V= V1 . V2

donde V1 y V2 son los aumentos que se obtienen con el objetivo y con el ocular, respectivamente.Calcula los aumentos del modelo de microscopio por este método, y compara el resultado con el que has obtenido en el punto 1.Para el objetivo tenemos que: V1= b`/g o V1 = B`/g

V1=……………………………………………………………………………………………………………………………………………

Para el ocular tenemos que: V2 = 25cm/f ( f = distancia focal del ocular ).

V2=……………………………………………………………………………………………………………………………………………

Aumentos del microscopio

V=……………………………………………………………………………………………………………………………………………

Experiencia Nº 23:Difracción en una rejilla

I. Ejercicio

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Estudia los fenómenos que aparecen cuando un haz de luz atraviesa una rejilla óptica

II. Material Caja luminosa, halógena 12V/20W Base con varilla para la caja luminosa Pie estativo, variable Varilla estativa, l = 600 mm (x 2) Escala para banco estativo Diafragma de 1 rendija Lente sobre jinete, f = +50 mm Lente sobre jinete, f = +100 mm Jinete para banco estativo Soporte con escala sobre jinete Pantalla, blanca Portadiafragmas, enchufable (x 2) Rejilla, 80 líneas/mm Fuente de alimentación 3…12V - / 6V ~, 12V ~



estativo de manera que la parte de la lente quede hacia fuera del banco óptico. Pon un diafragma opaco en la caja luminosa, delante de la lente. Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentación, (12V), y enciéndela. Coloca la pantalla en el extremo derecho del banco óptico, y la lente f = +100 mm

cerca de la caja luminosa. Desplaza la lente hasta que la mancha de luz circular que se ve en la pantalla tenga un diámetro aproximadamente igual al de la lente.

Pon el diafragma con una rendija en un portadiafragmas, y colócalo en el borde de la lente.

Coloca la lente f = +50 mm y desplázala hasta que la imagen de la rendija aparezca en la pantalla con nitidez.

Pon el soporte con escala a la derecha de la lente (f = +50 mm), coloca la rejilla en el segundo portadiafragmas, y encaja éste en el soporte (figura 1).

Describe la imagen de la pantalla antes y después de introducir la rejilla en la trayectoria de los rayos. Este fenómeno se denomina espectro de difracción de la luz.

Observa también el orden de los colores:o ¿De qué color es la luz que más se difracta y la que menos?o Anota tus observaciones.


Figura 1

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IV. ObservacionesImagen en la pantalla con y sin rejilla en la trayectoria de los rayos:

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

Orden de los colores:

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

V. Evaluación1. ¿Qué propiedades debe tener la luz para poder explicar los fenómenos de

difracción?

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

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……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

2. Mira a través de un tejido fino, o de la pluma de un pájaro al sol o a otra fuente de luz (cuidado con el deslumbramiento).¿Qué observas?

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

3. Cuando la luz se refracta en un prisma, también se forman espectros, que se denominan espectros de dispersión. La luz de distintos colores se refracta con diferente intensidad.Compara el orden de los colores en los espectros de dispersión con el orden que tienen en los espectros de difracción.Espectros de dispersión:Se refracta con la máxima intensidad

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

Se refracta con la mínima intensidad

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

Espectros de difracción:Se difracta con la máxima intensidad

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

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…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

Se difracta con la mínima intensidad

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

Experiencia Nº 24:

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Determinación de la longitud de onda por Difracción en una rejilla

I. EjercicioForma espectros de difracción con una rejilla óptica, y averigua la longitud de onda de la luz roja y de la luz verde.

II. Material Caja luminosa, halógena 12V/20W Base con varilla para la caja luminosa Juego de filtros para mezcla aditiva de colores Pie estativo, variable Varilla estativa, l = 600 mm (x 2) Escala para banco estativo Diafragma de 1 rendija Lente sobre jinete, f = +50 mm Lente sobre jinete, f = +100 mm Jinete para banco estativo Soporte con escala sobre jinete Pantalla, blanca Portadiafragmas, enchufable (x 2) Rejilla, 80 líneas/mm Fuente de alimentación 3…12V - / 6V ~, 12V ~ Regla



estativo de manera que la parte de la lente quede hacia fuera del banco óptico. Pon un diafragma opaco en la caja luminosa, delante de la lente. Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentación, (12V ~ ), y enciéndela. Coloca la pantalla en el extremo derecho del banco óptico, y la lente f = +100 mm

cerca de la caja luminosa. Desplaza la lente hasta que la mancha de luz circular que se ve en la pantalla tenga un diámetro aproximadamente igual al de la lente.

Pon el diafragma con una rendija en un portadiafragmas, y colócalo en el borde de la lente.

Coloca la lente f = +50 mm y desplázala hasta que la imagen de la rendija aparezca en la pantalla con nitidez.

Pon el soporte con escala a la derecha de la lente (f = +50 mm), coloca la rejilla en el segundo portadiafragmas, y encaja éste en el soporte (figura 1).En la pantalla aparecerá un espectro de difracción (imágenes de color en la rejilla).

Desplaza la rejilla hacia la pantalla y hacia atrás, observando las variaciones en la pantalla.Anote lo que observas.

Pon el filtro rojo en el foco de diafragmas de la caja luminosa, y midalas siguientes distancias:L = distancia de la rejilla a la pantalla,

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2e = distancia entre si de las dos líneas rojas que se encuentran en la izquierda y derecha del centro.Anote sus valores en la tabla 1

Cambia el filtro rojo por el verde, y obtén el valor 2e con luz verde. Desconecte la fuente de alimentación.

IV. Observaciones y resultados de las medidasVariación del espectro al desplazar la rejilla:…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..Tabla 1

Color de la luz L /mm 2e /mm λ /nmRojo

Verde

V. Evaluación1. ¿De qué color es la luz que mas se difracta en la rejilla, y de qué color la que

menos?……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………Calcula la longitud de onda λ de las luces roja y verde, según la formula.

λ= e . d/L, y anote los valores en la tabla 1.( d = constante de la rejilla = 1/80 mm= 0.0125 mm )

Figura 1

Experiencia Nº 25:Polarización con filtros

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I. EjercicioHaz pasar un haz de luz a través de dos filtros de polarización, y estudia qué sucede al girar los filtros.

II. Material Caja luminosa, halógena 12V/20W Base con varilla para la caja luminosa Pie estativo, variable Varilla estativa, l = 600 mm (x 2) Lente sobre jinete, f = +100 mm Jinete para banco estativo Soporte con escala sobre jinete Pantalla, blanca Portadiafragmas, enchufable (x 2) Filtro de polarización 50 mm x 50 mm Fuente de alimentación 3…12V - / 6V ~, 12V ~

III. Montaje y realización Monta el banco óptico con las dos varillas y el pie estativo variable. Coloca la caja luminosa en la base con varilla, y sujétala en la parte izquierda del pie

estativo de manera que la parte de la lente quede hacia fuera del banco óptico. Pon un diafragma opaco en la caja luminosa, delante de la lente. Coloca la pantalla en el extremo derecho del banco óptico, y la lente a 4 cm de la

caja luminosa. Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentación, (12V ~ ), y enciéndela. Pon uno de los filtros de polarización ( el Polarizador ) en un portadiafragmas, y

colócalo en el borde de la lente. Pon el soporte con escala en el banco óptico a 5 cm de la lente, y encaja en él el

segundo portadiafragma ( figura 1). Coloca en este portadiafragmas el segundo filtro de polarización (el analizador) y

mira si en la pantalla se ve una mancha de luz. Si ,o ve, gira el polarizador 90o.Al girarlo, observa la luminosidad de la mancha de luz.

Continua girando el portadiafragmas más allá de los 90o, hasta volver en su posición inicial.Anote lo que observas en la tabla 1.

Gira, finalmente, el filtro que está con la lente, y no muevas el otro.¿Qué observas?

Desconecte la fuente de alimentación.

Figura 1

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IV. Observaciones Tabla 1

Angulo de giro Mancha de luz Igual que con el ángulo0o ‒

45o ‒90o ‒

135o

180o

270o

360o

Giro del filtro de polarización con la lente:…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..V. Evaluación

1. Resume el resultado de tus observaciones…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

2. ¿ Como se explica lo que has observado ?…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

BLIOGRAFÍA

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MANUAL DE PRÁCTICAS

1.- F. Tyler. A Laboratory Manual of physics (Edward Arnold. Londres 1985)

2.- Rafael Márquez, Manual de Laboratorio de Física General (Sevilla 1990)

3.- C. Harvey Palmer, Optics: Experiments and demostrations (The John Hopkins Press.Baltimore 1989)

4.- W.H.J. Childs, Physical Constans (seleted for students) (John Wiley & Son. New York 1990)

5.- Cohen I.B. Revolution in Science Harvard University Press 1985.

6.- Meiners H.F. Eppenstein.W. Oliva, R.A. Shannon, T. Laboratory Physics, Jhon Wiley Sons,1987

7.- Physic. Physical Sciense Study Comité (P:S:S:C) Ed. Reverte S:A 1970

8.- Physic P:S:SC. Ed. Reverte, S.A., 1992

9.- Georg Schollmeyer – Ralph Hepp, Óptica: La Física en Experimentos de Alumnos

OBRAS DE FÍSICA GENERAL

10.- F.W. Sears y M.W. Zemansky, Física (Aguilar. Madrid 1980)

11.- M. Alonso y E.J. Finn, Física (Aguilar, Barcelona 1980)

12.- Jean Rossel, Physique Génerate (Ed. Griffon. Paris 1980)

13.- A.L. Reimann, Física (C.E.C.S.A. Méjico 1984)

14.- José Goldemberg, Física General y Experimental (Nueva Ed. Interamericana. Méjico 72)

15.- D. Halliday y R. Resnick Física-II (C.E.S.C.A Ed. Continental 1980)

16.- John P. Mckelvey – H. Grotch Fisica II para ciencias e ingeniería (Ed, Harla )

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Documents

Guia de Lab. Fis. IV