INFORME Nº 9

TEMA: REFLEXION TOTAL Y ANGULO LIMITE

LABORATORIO DE FISICA IV

HORARIO: SABADO 10-12m

INTEGRANTES:

MAMANI AQUINO MIGUEL, ANGEL

OSORIO MUÑOZ, EMERSON

GRANDA COLLADO ,MANUEL GILBERTO

LLACTAS MACHACA, RONY

MANDUJANO CORNEJO VITTORINO

REFLEXION TOTAL Y ANGULO LIMITE

Objetivos :

Conocer los conceptos básicos de la reflexión total y el ángulo limite.

Experimentar cuando ocurre el ángulo limite.

MARCO TEORICO:

Reflexión interna total

Reflexión interna total es el fenómeno que se produce cuando un rayo de luz, atravesando un medio de índice de refracción n2 menor que el índice de refracción n1 en el que éste se encuentra, se refracta de tal modo que no es capaz de atravesar la superficie entre ambos medios reflejándose completamente.

Este fenómeno solo se produce para ángulos de incidencia superiores a un cierto valor crítico, θc. Para ángulos mayores la luz deja de atravesar la superficie y es reflejada internamente de manera total. La reflexión interna total solamente ocurre en rayos viajando de un medio de alto índice refractivo hacia medios de menor índice de refracción.

La reflexión interna total se utiliza en fibra óptica para conducir la luz a través de la fibra sin pérdidas de energía. En una fibra óptica el material interno tiene un índice de refracción más grande que el material que lo rodea. El ángulo de la incidencia de la luz es crítico para la base y su revestimiento y se produce una reflexión interna total que preserva la energía transportada por la fibra.

Ángulo límite

La ley de la refracción se expresa de la siguiente manera:

n1sen i =n2sen rf

Donde n2 es el índice de refracción del medio 2 y n1 el índice de refracción del medio 1. Cuando n1>n2, el sen i < sen rf y en consecuencia i<rf . Ocurre entonces, que existe un cierto ángulo de incidencia, llamado ángulo límite, al que corresponde el de refracción, rf = 90º. Si mandamos un rayo incidente cuyo ángulo de incidencia sea mayor que el límite no se produce refracción, sino que ese rayo se refleja en la superficie de separación de los dos medios, siguiendo la ley de la reflexión, o en otras palabras, la superficie de separación, en este caso, se comporta como si fuese un espejo. A este comportamiento se le llama reflexión total.

MATERIALES:

-Caja luminosa

-Cuerpo óptico ,semicircular.

-Disco óptico,

-Fuente de alimnetacion 3…12 v

OBSERVACIONES Y RESULTADOS DE LAS MEDIDAS:

TABLA 1

Angulo de incidencia

35° 40° 43° 50°

Angulo de refracción

59° 72° 90° -

Angulo de reflexión

34° 39° 43° 49°

observación El haz de luz incidente se refleja para ángulos mayores que 43

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

Cuando se aumenta el anglo de incidencia para ángulos mayores de 40 , se observa que en ángulo refractado tiende a ser mas pequeño , hasta llegar al ángulo limite, entonces para ángulos mayores a este ángulo , el haz de luz se refleja(43).

EVALUACION:

1. Describe de acuerdo a tus observaciones y el resultado de las medidas ,como se comporta un haz deluz estrecho al atravesar una superficie limite vidrio/aire,cuando el anguulo de incidencia es de α<42.

Se observa que el angulo se refracta

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

Se observa que el haz forma 90 grados con la vertical, el angulo no pasa al medio 2(aire)

3. 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.

El ángulo incidente se refleja y no pasa al medio 2(aire),para ángulos mayores a este la superficie se comporta como un espejo

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

Se presenta para ángulos mayores al ángulo limite .

5. Porque 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 mas sutil que el aire frio.

Un rayo luminoso, al pasar de un medio a otro de índice de refracción diferente, sufre un desvío; cuando ese rayo llega al ojo de un observador, éste lo ve venir no ya de su frente, sino del punto donde ha sido desviado. Si el rayo pasa sucesivamente por varios medios de índice de refracción creciente o decreciente, sufrirá otros tantos desvíos cuyos efectos se sumarán. El conocimiento de esos fenómenos de refracción permite comprender el espejismo.

En los desiertos tropicales, en contacto con el suelo tórrido, el aire se calienta y su densidad varía a partir de aquél. Como el índice de refracción depende de la densidad, un rayo de luz reflejado por un objeto lejano, hacia abajo y en la dirección del observador, va experimentando refracciones sucesivas al atravesar las distintas capas de aire: su inclinación hacia el suelo es cada vez menor y, tras llegar a la horizontal, el rayo sufre nuevas refracciones, aunque esta vez hacia arriba. Así es como, tras haber

descrito una trayectoria curva de convexidad dirigida hacia abajo, llega al ojo del observador, que ve en el suelo (espejismo inferior) una imagen poco neta del objeto. Ahora bien, como otros rayos de la misma procedencia llegan también directamente al ojo del observador, éste tiene la impresión de ver a la vez el objeto (por ejemplo, una palmera en un desierto) y, al pie del mismo, una segunda imagen invertida, como si esta palmera se reflejara en una superficie líquida inexistente. Por eso, en las horas más calurosas del verano, la imagen del cielo parece venirnos del asfalto de la carretera, si está muy caliente, a la vez que ésta nos parece mojada.

6. Menciona aplicaciones de la reflexión total.

Una aplicación de la reflexión total es la fibra óptica, que es una fibra de vidrio, larga y fina en la que la luz en su interior choca con las paredes en un ángulo superior al crítico de manera que la energía se transmite sin apenas perdida.

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.

Cuando la luz pasa de un medio a otro cuyo índice de refracción es mayor, por ejemplo del vidrio y aire, los rayos refractados se acercan a la normal. Si el índice de refracción del segundo medio es menor los rayos refractados se alejan de la normal

En este caso si consideramos que n1>n2 y aumentamos el ángulo de incidencia, llega un momento en que el ángulo de refracción se hace igual a 90º , lo que significa que desaparece el rayo refractado. Como el seno de 90º es uno el ángulo de incidencia para el cual ocurre este fenómeno viene dado por ac =n2/ n1

Este ángulo de incidencia, ac recibe el nombre de ángulo critico, ya que si aumenta más el ángulo de incidencia, la luz comienza a reflejarse íntegramente, fenómeno que se conoce como reflexión total.

BIBLIOGRAFIA: http://es.wikipedia.org/wiki/Reflexi%C3%B3n http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/

fisicaInteractiva/OptGeometrica/reflex_Refrac/flashLight_s.htm http://es.wikibooks.org/wiki/F%C3%ADsica/%C3%93ptica/Discusi

%C3%B3n_de_la_ley_de_la_refracci%C3%B3n http://www.fisica.uh.cu/bibvirtual/fisica_aplicada/fisicaIII/tekct/rtot.htm