88UNMSM - FCF LABORATORIO DE PTICAExperiencia N 01:Propagacin rectilnea de la luz

I. Ejercicio1. Estudia cmo se propaga la luz.2. Determina el tipo y la forma de propagacin utilizando el mtodo del visor.

II. Material Caja luminosa, halgena, 12v/20wCon 3 diafragmas de cierre hermticoCon 1 diafragma, 1/2 rendijasCon 1 diafragma, 3/5 rendijas Fuente de alimentacin 312v - /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 lmpara sobre el papel, como se ve en la figura 1. Marca a lpiz, con rayas finas, la posicin de la caja luminosa.

IV. Realizacin1. Leyes de la propagacin de la luz Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentacin (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 lpiz amarillo la superficie ocupada por el haz de luz. Cmo discurren los lmites 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 posicin con un lpiz. 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 despus 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 lnea todas las cruces que se correspondan, y colorea de nuevo los dos haces ms anchos con el lpiz amarillo. Cmo discurren los bordes de los haces ms anchos y los haces ms estrechos? Anota de nuevo lo que observas. Desconecta la fuente de alimentacin y quita la caja luminosa del papel.2. Mtodo del visorVer la figura 2 Coloca en la caja luminosa el diafragma de tres rendijas en la parte de la lmpara, y ponla sobre el borde de una hoja de papel (figura 2). Conecta la caja a la fuente de alimentacin (12v ~) Marca la posicin 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 ). Observa el orificio central del diafragma de tres rendijas a travs de la rendija del otro diafragma. Debers desplazar cuidadosamente, en sentido transversal, el diafragma de una rendija hasta que se vea perfectamente a travs de su orificio el orificio central del diafragma de tres rendijas. Marca exactamente la posicin del diafragma que tienes en la mano, y sobre todo la posicin de su orificio. Despus de desconectar la fuente de alimentacin, une con una lnea las cruces que marcan la trayectoria de la luz. A qu conclusin llegas al comparar las marcas de lpiz, que indican la trayectoria de la luz, con la posicin del orificio del diafragma de una rendija? Anota lo que observas.

Figura 1Figura 2

V. Observaciones1. Propagacin de la luzTrayectoria de los lmites del haz de luz:

Trayectoria de los bordes de los haces anchos:

Trayectoria de los haces estrechos:

2. Mtodo del visorPosicin de las marcas de lpiz y del orificio del diafragma:

VI. Evaluacin1. Compara los resultados del Ejercicio 1. Qu tienen en comn y en qu se diferencian?

2. Qu ley podras formular sobre la propagacin de la luz?

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

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

..

Experiencia N 02:Iluminancia ( ley de la distancia )

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

II. Material Caja luminosa, halgena 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 alimentacin 312v - / 6v ~, 12v ~ Papel milimetrado 3 clips

III. Montaje Monta el banco ptico 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 sujtala en la parte izquierda del pie estativo de manera que la parte de la lente quede hacia fuera del banco ptico. 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 atrs lo que sobresalga, y sujeta con tres clips el papel, de forma que quede liso. Coloca la pantalla, con el jinete, en el banco ptico junto a la caja luminosa (fig. 1 )Figura 1

IV. Realizacin Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentacin, (12v ~) y encindela. Desplaza la pantalla lentamente hacia la derecha, y observa la superficie iluminada.Cmo vara el brillo (iluminancia) y el tamao 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 lmpara de la caja luminosa) y el diafragma a 3 cm).Marca con un lpiz (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 alimentacin. 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 1r(cm)a(cm)b(cm)a x b(cm2)r2(cm2)A/r2

3(diafragma)1,01,01,0

6

12

18

24

VI. Evaluacin1. Calcula el rea 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.

2. Compara los valores de A = a x b con r2.Qu relacin supones entre A y r2?

3. Comprueba tu hiptesis:Calcula los cocientes A/r2 (con 2 dgitos despus de la coma), y anota los resultados en la ltima columna de la tabla 1.Expresa la relacin entre A y r2 con una frmula matemtica y verbalmente.

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

5. La iluminancia E es, proporcional a la intensidad luminosa I.Qu relacin existe entre E, I y r?

Experiencia N 03:Permeabilidad a la Luz de Slidos

I. Ejercicio1. Estudia la permeabilidad a la luz de diversos slidos.2. Estudia de qu depende la permeabilidad a la luz del papel vegetal.

II. Material Caja luminosa, halgena, 12v/20wCon 3 diafragmas de cierre hermtico Cuerpo ptico trapezoidal Fuente de alimentacin 312v - /6v ~, 12v ~ Cuerpos diversosCartabn de plstico, goma de borrar, etc.Filtro de colores: RojoPapel o transparencias de varias clasesPapel vegetal, papel recortable, Lmina transparente-Tamao 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 lmpara, separada unos 12 cm del borde de la mesa; prepara los cuerpos a estudiar (figura 1)

IV. Realizacin1. Permeabilidad a la luz en funcin del tipo de material (slidos). Conecta la caja luminosa a la salida de tensin continua de la fuente de alimentacin y ajuste la tensin a 4 v ~. Sujeta el cuerpo ptico trapezoidal horizontalmente delante del orificio de la caja, a unos 15 cm de distancia; mira a travs del cuerpo hacia la fuente de luz (filamento) y observa su transparencia (figura 1). Anota 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 travs de la superficie mate.Anota lo que observes de nuevo en la tabla 1. Repite este experimento con todos los slidos y las distintas clases de papel que has preparado.Anota en la tabla 1 el resultado de tus observaciones, completndola con los cuerpos y tipos de papel que has utilizado. Desconecte la fuente de alimentacin y responda a las preguntas 1 y 2 de la Evaluacin.2. Permeabilidad a la luz en funcin del espesor. El montaje es el mismo que el experimento 1 (figura 1). Corta el papel vegetal en unos 8 trozos del mismo tamao; dibuja en unos de esos trozos de papel una figura pequea ( aprox. 4 cm. ) con rotulador negro. Enciende la fuente de alimentacin. La caja est conectada a la salida se tensin continua ( 4 V ~ ). Sujeta primero el trozo de papel vegetal con la figura delante de la caja luminosa; luego aade sucesivamente 2, 3, 4, hasta 8 trozos de papel; observa en cada caso la transparencia y la visibilidad de la figura. Anota lo que observes en 2. Desconecte la fuente de alimentacin.

Ejercicio ComplementarioAplica ahora la tensin 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. Desconecta la fuente de alimentacin y quita la caja luminosa del papel. Contesta la pregunta complementaria.

Figura 1V. Observaciones 1. Permeabilidad a la luz en funcin del tipo de material ( slidos ).Tabla 1CuerpoObservacionesClasificacin del Cuerpo

Cuerpo trapezoidal ( horizontal )

Cuerpo trapezoidal ( vertical )

Filtro ( Rojo )

Goma de borrar

Transparencia

Papel vegetal

2. Permeabilidad a la luz en funcin del espesor.Observacin de la luz aumentando el nmero de hojas de papel vegetal:..Visibilidad de la figura:..3. Ejercicio complementario.Describe lo que has observado en el ejercicio complementario:..

VI. Evaluacin1. Compara tus observaciones sobre la permeabilidad a la luz de los distintos cuerpos. Qu tres grupos de permeabilidad se pueden sealar?Compara la ltima columna de la tabla 12. Clasifica otros objetos de tu ambiente en estos tres grupos. Haz un resumen en un papel aparte.3. De qu depende la transparencia de papel vegetal? Formule un enunciado.

Ejercicio complementario Qu conclusin final puedes sacar de tus observaciones del experimento complementario, sobre la transparencia del aire?Qu causa puede tener el fenmeno que has observado?

Experiencia N 04:Reflexin en el espejo plano

I. Ejercicio1. Estudia si hay relacin entre la direccin del haz de luz que incide en un espejo plano y la direccin del haz reflejado.2. Estudia cmo colocaras una hoja de papel para ver en toda su longitud el haz reflejado.

II. Material Caja luminosa, halgena 12v/20wCon 3 diafragmas de cierre hermticoCon 1 diafragma, 1/2 rendijas Espejo sobre taco Disco ptico Fuente de alimentacin 312v - / 6v ~, 12v ~ Papel blanco Libro con dorso ancho

III. Montaje y realizacin1. Direccin de los haces de luz incidente y reflejado. Coloca el disco graduado, llamado disco ptico, sobre la hoja de papel, como se indica en la figura 1.Escribe 0 en la hoja, junto a la lnea horizontal, y marca sobre esta hoja tambin otros ngulos (figura 1). Coloca el espejo plano en el centro del disco, exactamente sobre la lnea 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 alimentacin (12 V ~ ) Coloca la caja luminosa de forma que el haz de luz estrecho incida en el espejo exactamente con un ngulo a de 60 (figura 1).Cuida que el haz de luz de la caja luminosa incida exactamente en el punto de interseccin de las lneas del disco ptico. Lee el ngulo del haz de luz reflejado.Este es el ngulo (ngulo de reflexin) entre la lnea 0 (llamada normal al plano de incidencia) y el haz reflejado; mira tambin la figura 1. Anota su valor en la tabla 1; repite este experimento con todos los ngulos de incidencia dados en la tabla, y otros tres ngulos a tu eleccin.Anota todos los valores medidos en la tabla. Haz finalmente incidir la luz a lo largo de la lnea 0 (la normal al plano de incidencia). Observa el haz reflejado; qu valor tiene ahora el ngulo ? antalo tambin en la tabla. Desconecta la fuente de alimentacin.2. Posicin 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 colcala sobre un libro grueso, de modo que el doblez coincida con el borde del libro. El espejo est en la parte inferior de la hoja, coincidiendo con el 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 alimentacin, y colcala sobre la hoja de papel y el libro, como en la figura 2. Haz que incida oblicuamente sobre el espejo un haz de luz estrecho, de modo que el punto de incidencia sobre el espejo est unos 2 cm delante del 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.Qu 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 alimentacin y quita la caja luminosa del papel.

Figura 1Figura 2: B Libro, S - Espejo

IV. Observaciones y resultados de las medidas1. Direccin de los haces de luz incidente y reflejado Tabla 1ngulo de incidencia ngulo de reflexin

60

20

45

75

0

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

Mitad de la hoja levantada:

Mitad de la hoja bajada:

V. Evaluacin1. Compara los valores de los ngulos de reflexin de la tabla 1 con los ngulos de incidencia . Qu puedes comprobar? Formula un enunciado.

.

2. Cmo se refleja un haz de luz que incide sobre el espejo sobre la lnea 0 (la normal al plano de incidencia)?Cules son, en este caso, los ngulos de incidencia y de reflexin ?

..

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

4. Qu conclusin puedes sacar de esto, sobre la posicin relativa de los haces de luz incidente y reflejado (y la normal al plano de incidencia)?

5. Por qu se puede ver con un espejo detrs de una esquina?

6. En qu momento del da y en qu posicin del sol se ve brillar la ventana de un edificio lejano, y por qu no en otro momento?

Experiencia N 05:Reflexin en el espejo cncavo

I. Ejercicio1. Estudia cmo se refleja la luz en un espejo cncavo.2. Estudia la trayectoria de haces de luz caractersticos reflejados en un espejo cncavo.

II. Material Caja luminosa, halgena 12v/20wCon 3 diafragmas de cierre hermticoCon 1 diafragma, 1/2 rendijasCon 1 diafragma, 3/5 rendijas Espejo, cncavo-convexo Fuente de alimentacin 312v - / 6v ~, 12v ~ Papel blanco Comps Regla

AtencinCuida que el centro de curvatura interior del espejo cncavo est siempre colocado sobre S, y su posicin no vare al mover la caja luminosa.

III. Montaje y realizacin1. Reflexin en el espejo cncavo Traza una lnea en la hoja de papel (eje ptico), y marca sobre ella el punto S (vrtice). Coloca el diafragma de cinco rendijas en la caja luminosa sobre la parte de la lente. Coloca el espejo cncavo y la caja luminosa segn la figura 1. Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentacin ( 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 ptico (lnea a lpiz). 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 s mismo en el eje ptico.Qu puedes comprobar? Antalo. Marca el punto de interseccin de los haces de luz reflejados con el eje ptico; denomnalo F. Dibuja en el papel el contorno interior del espejo. Desconecta la fuente de alimentacin. Duplica con el comps el segmento , obteniendo otro punto de interseccin, M, sobre el eje ptico (figura 2).2. Trayectoria de los haces caractersticos despus de la reflexin 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 alimentacin. ( 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 ptico. Observa el haz de luz reflejado. Dnde corta al eje ptico? Anota lo que observas en la primera lnea de la tabla 1. 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 travs del punto M (centro ptico) y luego a travs 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 alimentacin y quita la caja luminosa y el espejo del papel. Une entre s las marcas de cada haz de luz, para hacer visible la trayectoria de los tres haces caractersticos antes y despus de la reflexin en el espejo.

Figura 1Figura 2

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

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

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

2. Trayectoria de haces caractersticos despus de la reflexin:Tabla 1Trayectoria del haz de luz incidenteTrayectoria del haz de luz reflejado

paralelo al eje ptico (rayo paralelo)

a travs del centro ptico M (rayo del centro ptico)

a travs del foco F (rayo focal)

V. Evaluacin1. Cmo se reflejan en un espejo cncavo los haces de luz que inciden paralelos al eje ptico? Formula un enunciado.

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

f = .

3. Traza un arco con centro en M, de radio , que corte al eje ptico S.Compara este arco con el contorno marcado del espejo cncavo. Qu conclusiones sacas?

4. Qu relacin existe entre la distancia focal del espejo f (segmento ) y la distancia de M al vrtice S?

5. Formula tres enunciados, de acuerdo con tus observaciones (tabla 1, lneas 1, 2 y 3), que expresen cmo se reflejan en el espejo cncavo los tres haces de luz caractersticos.

6. Por qu se refleja sobre s mismo un rayo de luz que incide en un espejo cncavo a travs del centro ptico M?

Experiencia N 06:Ley de formacin de imgenes en el espejo cncavo

I. Ejercicio Estudia qu relacin hay entre la distancia focal f, la distancia del objeto g y la distancia de la imagen b, cuando se producen imgenes reales por medio de un espejo cncavo.

II. Material Caja luminosa, halgena 12v/20w Base con varilla para caja luminosa Pie estativo, variable Varilla estativa, l = 600 mm (x 2) Escala para banco estativo Espejo cncavo y convexo, con varilla Jinete para banco estativo (x 2) Pantalla, blanca L de perlas Fuente de alimentacin 312v - / 6v ~, 12v ~ Regla, 30 cm

III. Montaje Monta el banco ptico con las dos varillas y el pie estativo variable. Coloca la caja luminosa en la base con varilla, y sujtala en la parte izquierda del pie estativo de manera que la parte de la lente quede hacia fuera del banco ptico. 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 cncavo y la pantalla como se ve en la figura 1 (el espejo ligeramente transversal en el banco ptico, para que la luz reflejada por el pueda incidir en la pantalla, colocada justo junto al banco).

Figura 1

IV. Realizacin Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentacin, (12V ~) y encindela. Coloca el espejo cncavo 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 ms nitidita posible. Si la imagen est muy distorsionada debes reajustar el montaje: gira el espejo o la pantalla ligeramente, hasta que la imagen est 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 obtn las distancias de la imagen para dos distancias del objeto diferentes (con g > 140 mm). Desplaza despus el espejo hacia la derecha, y obtn 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 alimentacin.

V. Resultados de las medidas Tabla 1g(mm)b(mm)1/g(1/mm)1/b(1/mm)1/f(1/mm)1/g + 1/b(1/mm)

2000,00500,0100

VI. Evaluacin 1. Calcula los valores de 1/g y 1/b, con cuatro dgitos despus de la coma, y antalos en la tabla 1.Rellena, a continuacin, las dos ltimas columnas de la tabla.2. Compara los valores de las dos ltimas columnas de la tabla 1. Qu observas?

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

Resultado:

Qu pasara en el caso g = 100 mm?

4. Qu pasara en el caso g < 100 mm? ...

Experiencia N 07:Refraccin 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 ngulo de refraccin en funcin del ngulo de incidencia , al pasar la luz de aire a vidrio.

II. Material Caja luminosa, halgena 12v/20wCon 3 diafragmas de cierre hermtico Con 1 diafragma, 1/2 rendijas Cuerpo ptico, semicircular Disco ptico Fuente de alimentacin 312v - / 6v ~, 12v~Atencin 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 ptico y que el cuerpo ptico no vari su posicin al mover la caja.

III. Montaje Coloca el disco ptico delante de ti sobre la mesa y pon el cuerpo ptico semicircular (el lado mate hacia abajo), exactamente sobre la lnea 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 ptico. Figura 1: 1 ajuste, 2 primera posicin

IV. Realizacin 1. Comportamiento del haz de luz estrecho en la superficie de separacin aire/vidrio Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentacin ( 12v ~ ) Desplaza la caja luminosa hasta que el haz de luz estrecho vaya exactamente sobre el eje ptico (lnea de 0, sobre la "normal al plano de incidencia") (figura 1: 1 - ajuste). Si la posicin del cuerpo ptico y la caja luminosa es correcta, el haz de luz estrecho continua discurriendo sobre el eje ptico despus de su paso a travs del vidrio. Desplaza la caja luminosa hasta que la luz incida sobre el cuerpo ptico con un ngulo de 40 (con respecto a la normal del plano de incidencia) (figura 1: 2 - primera posicin). Observa atentamente el comportamiento del haz de luz estrecho al atravesar la superficie de separacin aire/vidrio. Anota lo que observas. Cmo se comporta la luz al salir del cuerpo de vidrio (en la superficie que separa vidrio/aire)? Anota lo que observas. Compara el ngulo de incidencia con el ngulo entre el haz de luz saliente (refractado) y el eje ptico (ngulo de refraccin ). Anota de nuevo lo que compruebes. 2. Determinacin del ngulo de refraccin en funcin del ngulo de incidencia .El montaje es igual que en la primera parte del experimento (figura 1). Comprueba la posicin del cuerpo ptico conforme al mtodo descrito en la primera parte del experimento (incidencia y salida de la luz exactamente a lo largo del eje ptico). Desplaza la caja luminosa hasta que el haz de luz incidente forme exactamente un ngulo de 10 con la normal al plano de incidencia (lnea 0). Lee el correspondiente ngulo de refraccin , y anota su valor en la tabla 1. Este es el ngulo entre el haz refractado y la normal al plano de refraccin (eje ptico). Repite este procedimiento para cada uno de los ngulos de incidencias de la tabla 1, anotando siempre los ngulos de refraccin correspondientes. Elige tu mismo otros tres ngulos de incidencia y mide los ngulos de refraccin Anota los pares de ngulos igualmente en la tabla 1. Haz incidir, finalmente, la luz bajo el ngulo de 0. Cul es ahora el ngulo de refraccin ? Anota su valor Desconecta la fuente de alimentacin.

V. Observaciones y resultados de las medidas 1. Comportamiento del haz de luz estrecho en la superficie de separacin aire/vidrio Comportamiento del haz de luz estrecho al atravesar oblicuamente la superficie de separacin aire/vidrio:

Comportamiento del haz de luz estrecho al salir del cuerpo ptico:

Comparacin de los ngulos de incidencia y refraccin:

2. Determinar el ngulo de refraccin en funcin del ngulo de incidencia Tabla 1 ngulo de incidencia ngulo de refraccin

10

30

45

60

75

0

VI. Evaluacin 1. Describe, de acuerdo con tus observaciones, cmo se comporta el haz de luz estrecho al atravesar oblicuamente la superficie de separacin aire/vidrio.

2. Compara entre s los ngulos de incidencia y los de refraccin correspondientes, de la tabla 1. Formula el resultado con tus propias palabras.......

3. A qu resultado te conduce la medicin con un ngulo de incidencia de 0? Intenta razonar el resultado.

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

5. Por qu no se refracta de nuevo el haz de luz al salir del cuerpo ptico semicircular?

Experiencia N 08:Determinacin del ndice de refraccin del vidrio

I. Ejercicio Determina el ndice de refraccin del vidrio.

II. Material Caja luminosa, halgena 12v/20wCon 3 diafragmas de cierre hermtico Con 1 diafragma, 1/2 rendijas Cuerpo ptico, semicircular Fuente de alimentacin 312v - / 6v ~, 12v~ Papel blanco Comps Regla Transportador

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

Figura 1: 1 ajuste, 2 primera posicin

III. Montaje Coloca la hoja de papel transversalmente delante de ti sobre la mesa y preprala como se indica en la figura 1. El ngulo de interseccin de ambas rectas debe ser exactamente 90. Traza desde el punto de interseccin de las rectas ngulos de 15, 30, 45, 60 y 75 (figura 1). Coloca el cuerpo ptico semicircular con la cara plana exactamente en la vertical de las perpendiculares, la ms 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 ptico (figura 1).

IV. Realizacin Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentacin ( 12v~ ) Desplaza la caja (figura 1: 1 - ajuste) hasta que el haz de luz estrecho transcurra exactamente sobre el eje ptico (lnea 0, normal al plano de incidencia). Desplaza el cuerpo ptico semicircular con cuidado hasta que el haz de luz estrecho contine discurriendo sobre el eje ptico despus de su paso a travs del vidrio; marca cuidadosamente, con una lnea fina de lpiz, el contorno del cuerpo ptico. Desplaza la caja luminosa con cuidado (figura 1: 2 primera posicin) hasta que el haz de luz incida sobre el cuerpo ptico bajo un ngulo de 15 (a lo largo de una de las lneas auxiliares trazadas anteriormente). Observa la trayectoria del haz de luz refractado; compara el ngulo de incidencia con el ngulo entre el haz de luz refractado y la normal al plano de incidencia (ngulo de refraccin ). Qu 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 ngulos de incidencia 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 alimentacin y quita la caja luminosa y el cuerpo ptico del papel. Une las marcas que se corresponden, entre s y con el punto de interseccin de las rectas (pie de la normal), de modo que se haga visible la trayectoria de cada uno de los haces antes y despus de su refraccin en el cuerpo ptico. Mide los ngulos de refraccin , y anota su valor en la tabla 1, junto al ngulo de incidencia correspondiente.

V. Observaciones y resultados de las medidas Comparacin del ngulo de incidencia y el ngulo de refraccin :

Tabla 1 ngulo de incidencia ngulo de refraccin a (cm)b (cm)n = a/b

VI. Evaluacin 1. Compara el ngulo de incidencia con el ngulo de refraccin correspondiente . Qu conclusin puedes sacar? Formula un enunciado

2. Traza un crculo de radio 5 cm y centro en el punto de interseccin de los ejes. Mide las semicuerdas a' y b' (figura 2) correspondientes a los ngulos de incidencia y de refraccin . Anota los valores a la tabla 1.

Figura 2

3. Calcula el cociente n = a'/b' (ndice de refraccin) de todos los ngulos , y anota los valores en la tabla 1. Compara los distintos valores de n entre s. A qu conclusin llegas?

4. Calcula el valor medio de n.

5. Piensa cules son los errores de medicin que influyen sobre el resultado del ndice de refraccin n.

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

Tabla 2 Paso de la luz de aire andice de refraccin n

cristal de cuarzo1,46

plexigls1,50

vidrio crown1,53

vidrio flint1,61

Experiencia N 09: Refraccin 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 ngulo de refraccin en funcin del ngulo de incidencia.

II. Material Caja luminosa, halgena 12v/20wCon 3 diafragmas de cierre hermtico Con 1 diafragma, 1/2 rendijas Cuerpo ptico, semicircular Disco ptico Fuente de alimentacin 312v - / 6v ~, 12v~

Atencin Cuida que en todos los pasos del experimento (figura 1) el haz de luz estrecho de la caja luminosa pase siempre exactamente en direccin al centro del disco ptico ("pie de la normal"), y que el cuerpo ptico no vare su posicin al mover la caja.

III. Montaje Coloca el disco ptico en la mesa delante de ti y el cuerpo ptico, con la superficie mate hacia abajo, sobre la lnea 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 ptico. El lado semicircular del cuerpo ptico queda frente a la caja luminosa (figura 1).

Figura 1: 1 ajuste, 2 primera medicin

IV. Realizacin Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentacin ( 12v ~ ) Desplaza la caja luminosa (figura 1: 1 - ajuste) hasta que el haz estrecho discurra exactamente sobre el eje ptico (lnea 0, "normal al plano de incidencia"). Si la posicin del cuerpo ptico y la caja es correcta, el haz de luz estrecho continuar discurriendo sobre el eje ptico despus de atravesar el cristal. Desplaza la caja luminosa (figura 1: 2 primera medicin) hasta que la luz incida sobre el cuerpo ptico formando un ngulo de 10 (con respecto a la normal del plano de incidencia). Observa el comportamiento del haz de luz estrecho, despus de atravesar el cuerpo ptico, al salir por la superficie de separacin vidrio/aire; anota lo que observas. Compara el ngulo de incidencia con el ngulo entre el haz de luz saliente (refractado) y el eje ptico (ngulo de refraccin ). Anota de nuevo lo que compruebas. Mide el ngulo de refraccin y anota su valor en la tabla 1. Desplaza la caja luminosa hasta que el haz de luz incidente forme exactamente un ngulo de 20 con la normal al plano de incidencia (lnea 0). Lee el ngulo de refraccin correspondiente y anota de nuevo su valor en la tabla 1. Repite este procedimiento con los ngulos de incidencia dados en la tabla 1, anotando los ngulos de refraccin correspondientes. Observa el comportamiento del haz de luz estrecho en la superficie de separacin vidrio/aire, con el ngulo de incidencia = 40; anota lo que observas. Desconecta la fuente de alimentacin.

V. Observaciones y resultados de las medidas Comportamiento del haz de luz estrecho al atravesar oblicuamente la superficie de separacin vidrio/aire ( = 10):

Comparacin entre el ngulo de incidencia y el ngulo de refraccin:

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

Tabla 1 ngulo de incidencia ngulo de refraccin

10

20

30

40

VI. Evaluacin 1. Describe, de acuerdo con lo que has observado, cmo se comporta el haz de luz estrecho al atravesar oblicuamente una superficie de separacin vidrio/aire.

2. Compara entre s los ngulos de incidencia y los correspondientes de refraccin de la tabla 1. Di el resultado.

3. Compara las observaciones del haz de luz estrecho con = 10 y = 40. Qu diferencia puedes comprobar?

.

4. Trata de explicar cmo se comportara 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 separacin agua/aire.

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

Figura 2: A Moneda en el fondo de una cubeta con agua B Imagen de la moneda

Experiencia N 10:ngulo lmite y Reflexin total

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

II. Material Caja luminosa, halgena 12v/20wCon 3 diafragmas de cierre hermtico Con 1 diafragma, 1/2 rendijas Cuerpo ptico, semicircular Disco ptico Fuente de alimentacin 312v - / 6v ~, 12v ~

Atencin Cuida que el haz de luz estrecho de la caja luminosa pase siempre exactamente en direccin al centro del disco ptico (al pie de la normal), y que el cuerpo ptico no vare su posicin al mover la caja.

III. Montaje Coloca el disco ptico delante de ti sobre la mesa y el cuerpo ptico semicircular (con la superficie mate hacia abajo) sobre la lnea 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 ptico. El lado semicircular del cuerpo ptico de cara a la caja luminosa (figura 1).

Figura 1: 1 ajuste, 2 primera medicin

IV. Realizacin Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentacin (12v ~) Ajusta el montaje experimental de modo que un haz de luz incida en el cristal a lo largo del eje ptico, y contine a lo largo de este eje despus de atravesar el cristal (figura 1: 1 ajuste). Desplaza la caja luminosa hasta que la luz incida en el cuerpo ptico bajo un ngulo de 35 (figura 1: 2 primera medicin). Observa el comportamiento del haz de luz estrecho al atravesar la superficie de separacin vidrio/aire, despus de pasar por el cuerpo ptico. Anota lo que observas en la tabla 1. Mide el ngulo de refraccin y anota su valor igualmente en la tabla 1. Desplaza la caja luminosa hasta que el haz de luz forme un ngulo 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 separacin vidrio/aire (tambin, especialmente, la zona interior del cuerpo ptico). Anota lo que observas en la tabla 1. Mide el ngulo de refraccin correspondiente y anota de nuevo su valor en la tabla 1. Amplia el ngulo de incidencia desplazando cuidadosamente la caja luminosa y observa la trayectoria del haz de luz refractado y la zona interior del cuerpo ptico. Qu compruebas? Antalo. Cuando el ngulo de refraccin sea exactamente de 90, mide el ngulo de incidencia y el ngulo 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 ngulo de 50 con la normal al plano de incidencia.Observa y anota. Mide tambin en este caso el ngulo del haz reflejado con la normal, y anota su valor en la tabal 1. Desconecta la fuente de alimentacin.

V. Observaciones y resultados de las medidas Tabla 1 ngulo de incidencia354050

ngulo de refraccin90

ngulo de reflexin

Observacin:

El haz de luz incidente se

Observacin al aumentar el ngulo de incidencia ( > 40):

VI. Evaluacin 1. Describe, de acuerdo a tus observaciones y el resultado de las medidas, cmo se comporta un haz de luz estrecho al atravesar una superficie lmite vidrio/aire, cuando el ngulo de incidencia es de < 42.

2. Describe, de acuerdo con tus observaciones y el resultado de las medidas, cmo se comporta una haz de luz estrecho al atravesar una superficie lmite vidrio/aire, cuando el ngulo de incidencia es = 42.

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

4. El fenmeno que has observado se denomina reflexin total. Bajo qu condiciones se presenta?

5. Por qu parece estar mojada a lo lejos, los das de verano, una carretera asfaltada cuando se mira desde el coche? Nota: El aire caliente es pticamente ms sutil que el aire fro.

6. Menciona aplicaciones de la reflexin total.

VII. Ejercicio complementario: Intenta razonar el fenmeno de reflexin total, tomando como base la ley de la refraccin y la reversibilidad de la trayectoria de la luz.

Experiencia N 11:Refraccin en un prisma

I. Ejercicio1. Estudia cmo se refracta la luz en un prisma.2. Determina el ngulo total de refraccin en un prisma, en funcin del ngulo de incidencia de la luz. II. Material Caja luminosa, halgena 12v/20wCon 3 diafragmas de cierre hermticoCon 1 diafragma, 1/2 rendijas Cuerpo ptico, trapezoidal Cuerpo ptico, ngulo recto Disco ptico Fuente de alimentacin 312v - / 6v ~, 12v ~ Papel blanco Transportador

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

III. Montaje y realizacin1. Refraccin de la luz en un prisma Traza dos lneas perpendiculares en la hoja de papel. Al punto de interseccin lo llamamos M. Haz una marca en la lnea horizontal, 3 cm a la derecha de M. Lleva al punto M un ngulo de 30, y traza una lnea auxiliar (figura 1). Coloca el cuerpo trapezoidal sobre la lnea vertical, como se ve en la figura 1. Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentacin (12v ~). Coloca la caja luminosa de forma que el haz de luz estrecho incida sobre el cuerpo ptico con un ngulo de 30 (figura 1). Observa la trayectoria del haz estrecho dentro y fuera del cuerpo ptico. 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 ptico. Levanta un trozo de papel, ligeramente oblicuo, introducindolo en la trayectoria del haz refractado, y describe lo que observes. Desconecta la fuente de alimentacin y quita el cuerpo ptico del papel. Une las marcas, para que se pueda ver las trayectorias del haz de luz antes, despus y tambin en el interior del prisma. 2. Determinacin del ngulo total de refraccin Cambia el montaje experimental segn la figura 2. Coge el cuerpo en ngulo recto en lugar del trapezoidal. Colcalo en el disco ptico con uno de los catetos sobre la lnea vertical (la parte mate hacia abajo).El ngulo recto debe coincidir con la marca. Coloca la caja luminosa de forma que el haz de luz estrecho incida sobre el cuerpo ptico con un ngulo de 10 (figura 2). Determina el ngulo total de refraccin , y anota su valor en la tabla 1.El ngulo total de refraccin es el formado por el rayo refractado y la prolongacin imaginaria del rayo incidente (figura 2). Repite esta medicin con todos los ngulos de incidencia dados en la tabla 1, y anota en ella los valores de . Desconecta la fuente de alimentacin.

Figura 1Figura 2

IV. Observaciones y resultados de las medidas1. Refraccin de la luz en un prismaTrayectoria del haz estrecho:

Descripcin del haz refractado:

2. Determinacin del ngulo total de refraccinTabla 1 ngulo de incidencia 10203040506070

ngulo total de refraccin

V. Evaluacin1. 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 refraccin.

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

3. Lleva al diagrama los valores medidos del ngulo total de refraccin (figura 3).A qu conclusin llegas?

Figura 3

Experiencia N 12:Prisma de reflexin total

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

II. Material Caja luminosa, halgena, 12v/20wCon 3 diafragmas de cierre hermticoCon 1 diafragma, 3/5 rendijas Cuerpo ptico, ngulo recto Fuente de alimentacin 312v - / 6v ~, 12v ~ Papel blanco Regla

III. Montaje Traza en el centro de la hoja de papel dos lneas perfectamente perpendiculares, como se muestra en la figura 1.Una vez preparada la hoja, colcala apaisada en la mesa. Pon el cuerpo ptico (la parte mate hacia abajo) con la hipotenusa sobre la lnea horizontal (figura 1).Marca cuidosamente el contorno del prisma con un lpiz 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. Realizacin Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentacin ( 12v ~ ) Desplaza la caja luminosa (figura 1) hasta que el haz de luz central transcurra aproximadamente 3 mm paralelo al eje ptico.El haz inferior pasa, sin refractarse, por debajo de la hipotenusa del prisma. Observa la trayectoria de los dos haces de luz estrechos que inciden en el prisma, dentro y fuera de l, 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 despus del prisma.Marca tambin 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 alimentacin, y quita la caja luminosa y el cuerpo ptico del papel.

V. Observaciones y resultados de las medidas Tabla 1 Trayectoria de la luz observada

trayectoria antes y despus del prisma

trayectoria dentro del prisma

anulando el haz central

anulando el haz superior

VI. Evaluacin1. Une las cruces del mismo grupo, de modo que la trayectoria de los haces de luz se haga visible fuera del prisma y tambin, uniendo adecuadamente las cruces, en su interior.Compara una vez ms con tus observaciones de la trayectoria de los haces (tabla 1). 2. Cmo es la posicin de los haces de luz con respecto al eje ptico, antes y despus del prisma?

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

4. Qu fenmeno se produce dentro del prisma? Intenta razonar la trayectoria de los haces de luz estrechos.

5. El prisma utilizado en este experimento se denomina prisma de reflexin total, o prisma de inversin. Por qu?

Experiencia N 13:Trayectoria de los rayos y distancia focal en una lente convexa

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

II. Material Caja luminosa, halgena 12v/20wCon 3 diafragmas de cierre hermtico Con 1 diafragma, 1/2 rendijas Con 1 diafragma, 3/5 rendijas Cuerpo ptico, planoconvexo f = +100 mm Fuente de alimentacin 312v - / 6v ~, 12v ~ Papel blanco Comps Regla

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

Figura 1

III. Montaje y realizacin 1. Trayectoria de la luz al atravesar una lente planoconvexa Dibuja en el centro de una hoja de papel dos lneas perpendiculares; el punto de interseccin de las lneas es M. Dibuja a 3 cm de M, sobre la lnea 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). Coloca la lente planoconvexa entre las dos marcas (figura 1), con la cara plana en la lnea vertical (la superficie mate hacia abajo). Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentacin ( 12v ~) Observa la trayectoria de la luz al pasar a travs 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 ptico (figura 1: 1). El haz de luz central debe discurrir exactamente a lo largo del eje ptico. Si el haz de luz estrecho que incide a lo largo del eje ptico no discurre sobre ste despus de pasar por la lente, desplzala con cuidado sobre la lnea vertical (ajuste del montaje). Marca con una lnea fina a lpiz el contorno de la lente; el punto de interseccin con el eje ptico es S. Describe la trayectoria de los haces de luz estrechos al pasar a travs de la lente, particularmente en el interior de la lente. Marca el punto de interseccin de los haces de luz con el eje ptico. Denominado F'. Marca, siempre con dos cruces, la trayectoria de los haces de luz superior e inferior, antes y despus de atravesar la lente. Desconecta la fuente de alimentacin y quita la caja luminosa y el cuerpo ptico del papel. Une las cruces de modo que se haga visible la trayectoria de los haces de luz antes y despus de su paso a travs de la lente, y, uniendo adecuadamente las cruces, tambin en su interior.2. Trayectoria de haces de luz caractersticos Traza dos lneas perpendiculares sobre otra hoja de papel, con las marcas como en la primera parte del experimento. Seala sobre el eje ptico, 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 lnea auxiliar, 1 cm por encima del eje ptico y paralela a ste. Coloca la lente planoconvexa con la cara plana en la lnea 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 ptico (figura 2: 1). Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentacin,( 12 V ~) y comprueba la posicin de la lente. Marca de nuevo su contorno. Cambia la posicin de la caja luminosa con cuidado, hasta que el haz de luz estrecho discurra paralelo al eje ptico, a lo largo de la lnea auxiliar. Observa el haz de luz refractado, dnde corta al eje ptico? Anota lo que observas en la primera lnea 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 travs del punto F (figura 2: 2) (cuida que la luz incida plana) -- despus 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 posicin opuesta, haciendo pasar la luz a travs del punto F' y a lo largo de las marcas (figura 2: 4).Observa y anota. Desconecta la fuente de alimentacin, y quita la caja luminosa y el cuerpo ptico del papel. Une las marcas de la misma clase de modo que se haga visible la trayectoria del haz de luz antes y despus de su paso a travs 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:

.

Trayectoria de la luz con diafragma de tres rendijas:

2. Trayectoria de haces de luz caractersticos Tabla 1 Trayectoria del haz de luz entranteTrayectoria del haz de luz saliente

paralelo al eje ptico(rayo paralelo)

a travs del foco F(rayo focal)

a travs del centro ptico(rayo del centro ptico)

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

V. Evaluacin 1. Describe, de acuerdo con tus observaciones, cmo se comporta la luz paralela al incidir en una lente planoconvexa.

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

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

3. Divide por la mitad el segmento desde el foco F' al vrtice 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. Qu conclusin sacas?

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

5. Qu aplicaciones tienen las lentes convexas? D dos ejemplos.

VI. Pregunta complementaria Qu conclusin se saca de la trayectoria de la luz cuando pasa por F'?

Experiencia N 14:Ley de formacin de imgenes en la lente convexa

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

II. Material Caja luminosa, halgena 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 alimentacin 312v - / 6v ~, 12v ~

III. Montaje Monta el banco ptico 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 sujtala en la parte izquierda del pie estativo de manera que la parte de la lente quede hacia fuera del banco ptico. 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. Coloca la lente y tambin la pantalla (con el jinete) en el banco ptico (figura 1). Figura 1

IV. Realizacin Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentacin (12v ~) y encindela. 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 ms ntida 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 obtn las distancias de la imagen para dos distancias del objeto diferentes (con g > 150 mm). Desplaza despus la lente hacia la derecha, y obtn tambin 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 alimentacin.

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)

2000,00500,0100

VI. Evaluacin 1. Calcula los valores de 1/g y 1/b, con cuatro dgitos despus de la coma, y antalos en la tabla 1. Rellena, a continuacin, las dos ltimas columnas de la tabla. 2. Compara los valores de las dos ltimas columnas de la tabla 1. Qu observas?

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

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

..

5. Qu pasara en el caso g = 100 mm?

..

6. Qu pasara en el caso g < 100 mm?

Experiencia N 15:Escala de las imgenes en lentes convexas

I. EjercicioEstudia qu relacin hay entre la distancia del objeto g, la distancia de la imagen b, el tamao del objeto G y el tamao de la imagen B en un lente convexa.

II. Material Caja luminosa, halgena, 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 alimentacin 312v - / 6v ~, 12v ~ Regla, transparente

III. Montaje Monta el banco ptico con las dos varillas y el pie estativo variable. Coloca la caja luminosa en la base con varilla, y sujtala en la parte izquierda del pie estativo de manera que la parte de la lente quede hacia fuera del banco ptico. 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 la lente y la pantalla como se ve en la figura 1.

Figura 1

IV. Realizacin Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentacin, (12v ~) y encindela. 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 ms ntida 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 tamao del objeto G y el tamao de la imagen B.Atencin:G y B son la distancia desde el centro de la perla superior al centro de la inferior, y de sus imgenes. Desplazando la lente hacia la derecha toma otra imagen ntida aumentada, y dos reducidas, de la L de perlas. Mide en cada una de estas imgenes la distancia del objeto g, la distancia de la imagen b, el tamao del objeto G y el tamao de la imagen B. Anota los valores en la tabla 1. Desconecta la fuente de alimentacin.

V. Resultados de las medidasTabla 1g(mm)b(mm)G(mm)B(mm)B/Gb/g

VI. Evaluacin1. Calcula los cocientes B/G y b/g, con 2 dgitos despus de la coma, y antalos en las dos ltimas columnas de la tabla 1.2. Compara los cocientes de cada lnea horizontal de la tabla 1. Qu observas?

...

3. Expresa el resultado de tus reflexiones con una frmula matemtica.Resultado:

..

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 tamao de la imagen.

4. En qu aparatos que t conozcas tiene importancia la escala de la imagen?

Experiencia N 16:Formacin de imgenes en una lente cncava

I. Ejercicio Estudia la formacin de la imagen en una lente cncava, por medio de haces caractersticos.

II. Material Caja luminosa, halgena 12v/20wCon 3 diafragmas de cierre hermtico Con 1 diafragma, 1/2 rendijas Cuerpo ptico, planocncavo, f = 100 mm Fuente de alimentacin 312v - / 6v ~, 12v ~ Papel blanco, DNI A4 Regla

Atencin Cuida que la lente planocncava tenga su cara plana exactamente sobre la lnea vertical de las perpendiculares.( figura 1 ) y que, una vez ajustada, no vari su posicin 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 lneas perpendiculares. El punto de interseccin de las lneas es M. dibuja dos marcas sobre la lnea vertical a 3 cm de M, una arriba y otra abajo. Marca sobre el eje ptico ( 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 lpiz de color rojo, una flecha de 2 cm de longitud perpendicular al eje ptico. Denomnala G ( objeto ). Traza las siguientes lneas auxiliares desde el extremo de la flecha G hasta la perpendicular ( figura 1 ):Una paralela al eje ptico ( 2 )Una hacia el foco derecho F ( 3 )Una hacia el centro ptico M ( 4 ) Coloca la lente planocncava con la cara plana exactamente sobre la lnea 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. Realizacin

Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentacin ( 12 V ~). Ajusta el montaje del experimento de modo que el haz de luz estrecho que incide a lo largo del eje ptico contine sobre el eje ptico despus de atravesar la lente. Marca con un lpiz fino el contorno de la lente. Haz incidir sobre la lente el haz de luz estrecho paralelo al eje ptico, sobre la lnea auxiliar ( figura 1:2 ). Marca la trayectoria del haz despus de la lente y descrbela en la tabla 1. Haz incidir el haz de luz hacia el foco F, sobre la lnea auxiliar ( figura 1:3 ). Marca otra vez la trayectoria del haz, y descrbela en la tabla 1. Haz incidir, finalmente, sobre la lnea auxiliar, el haz de luz estrecho en direccin al centro ptico M ( figura 1:4 ).Marca la trayectoria y descrbela en la tabla 1 Apaga la fuente de alimentacin, 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 Cul es la trayectoria relativa entre s de los haces despus de la lente? Antala.

V. Observaciones y resultado de las medidasTabla 1Trayectoria del haz de luz entranteTrayectoria del haz de luz saliente

paralelo al eje ptico(rayo paralelo ( 2 ))

hacia el foco F(rayo focal ( 3 ))

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

Trayectoria relativa de los haces de luz:VI. Evaluacin 1.-Prolonga hacia atrs, con un lpiz de color, la trayectoria de los rayos refractados hasta que se corten. Dnde se encuentra el punto de interseccin?2.-El punto de interseccin 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. Qu observas sobre su tamao, posicin y distancia al punto M?.Anota lo que observes y la medidas en la tabla 2.

Tabla 2: Comparacin de la flecha objeto G y la flecha imagen BFlecha objeto GFlecha imagen B

tamao

posicin con respecto al eje ptico

distancia al centro ptico M

4.-Formula un enunciado que exprese la posicin, tamao y distancia de la imagen cuando el objeto se encuentra a una distancia superior a de la lente planocncava.

5.-Se forman tambin imgenes en las lentes cncavas?

VII. Ejercicio complementario:

Para la formacin de la imagen de una lente planocncava tenemos la ecuacin:

( f = 9,5 cm - distancia focal, b - distancia de la imagen ( distancia ), g - distancia del objeto ( distancia )).Comprueba con esta ecuacin 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.

Experiencia N 17:Distancia focal en combinaciones de lentes

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

II. Material Caja luminosa, halgena 12v/20wCon 3 diafragmas de cierre hermticoCon 1 diafragma, 3/5 rendijas Cuerpo ptico, semicircular Cuerpo ptico, planoconvexo, f = +100 mm Cuerpo ptico, planocncavo, f = -100 mm Fuente de alimentacin 312v - / 6v ~, 12v ~ Papel blanco Regla

AtencinCuida que las lentes tengan sus caras planas exactamente sobre la lnea vertical de las perpendiculares, y que no vare su posicin 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 lneas perpendiculares. El punto de interseccin de las lneas es M. Dibuja dos marcas sobre la lnea 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 lnea 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

IV. Realizacin Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentacin ( 12v ~ ) Desplaza la caja luminosa hasta que el haz de luz central vaya exactamente a lo largo del eje ptico, 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 interseccin de los haces con el eje ptico. 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 interseccin con el eje ptico. Lente biconvexa simtrica, el punto de interseccin es F2 Lente biconvexa asimtrica, el punto de interseccin es F3 Combinacin de lentes 1 (figura 2c), el punto de interseccin es F4 Combinacin de lentes 2 (figura 2d), el punto de interseccin es F5 Apaga la fuente de alimentacin, y quita la caja luminosa y los cuerpos pticos del papel.

Figura 2

V. Observaciones y resultados de las medidasTabla 1Lentes en la trayectoria de la luzTrayectoria de los haces de luz

lente planoconvexa

lente biconvexa simtrica

lente biconvexa asimtrica

combinacin de lentes 1

combinacin de lentes 2

VI. Evaluacin1. Mide, en metros (m), las distancias desde el punto M a los focos F1, F2, F3, F4, F5 (distancia focal), y antalas en la lnea correspondiente a la tabla 2.

2. En la industria ptica se da normalmente la capacidad de refraccin D de las lentes y las combinaciones de lentes en dioptras (1 dpt = 1/m). La capacidad de refraccin es el valor inverso de la distancia focal f:D = 1 /fCalcula, en dioptras, la capacidad de refraccin 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 simtrica

lente biconvexa asimtrica

combinacin de lentes 1

combinacin de lentes 2

3. La capacidad de refraccin de una combinacin de dos lentes planoconvexas, es mayor o menor que la de cada una de ellas?

4. Influye en la capacidad de una combinacin de lentes el orden en que estn colocadas en la trayectoria de la luz?

..

5. Qu ventajas tienen las combinaciones de lentes?

..

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

Experiencia N 18:Descomposicin de la luz en un prisma

I. EjercicioEstudia la descomposicin de la luz blanca (dispersin) al refractarse en un prisma.

II. Material Caja luminosa, halgena 12v/20wCon 3 diafragmas de cierre hermticoCon 1 diafragma, 1/2 rendijas Cuerpo ptico, trapezoidal Cuerpo ptico, ngulo recto Fuente de alimentacin 312v - / 6v ~, 12v ~ Papel blanco Transportador de ngulos Regla

AtencinCuida que el cuerpo ptico 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 lneas perpendiculares en el tercio izquierdo de la hoja. Al punto de interseccin lo denominamos M (figura 1).Haz una marca en la lnea vertical a 6 cm por encima de M. Marca un ngulo de 28 desde el punto de interseccin M, y traza una lnea auxiliar (figura 1). Dobla hacia arriba la esquina superior derecha del papel. Formar una especie de pantalla. Coloca el cuerpo trapezoidal (la cara mate hacia abajo) sobre la lnea 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 ptico.

Figura 1

Figura 2

IV. Realizacin Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentacin ( 12 V ~ ) Desplaza la caja luminosa hasta que el borde inferior de la sombra del haz coincida con la lnea auxiliar (figura 1). Observa el haz refractado que sale del prisma formando franjas. Corrige, si es necesario, la posicin de la caja luminosa girndola cuidadosamente.Su posicin es correcta cuando el haz refractado se proyecta completamente coloreado sobre la pantalla, vindose tambin el color violeta. Tapa aproximadamente la mitad de la abertura de la caja luminosa, para que la luz salga slo 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 ngulo recto dentro del abanico de colores del haz refractado (figura 2: 1). Qu observas detrs de este prisma?Antalo 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 ngulo 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 lnea 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 posicin de los colores. Desconecta la fuente de alimentacin y quita el cuerpo ptico del papel. Traza, siguiendo las marcas, la trayectoria del haz de luz antes, dentro y detrs del prisma.

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

..

Tabla 1Posicin de la punta del prisma en ngulo rectoObservacin

en la zona del rojo

en todo el haz

en la zona del azul

en todo el haz

VI. Evaluacin

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

..

2. De qu color es la luz que ms se ha refractado, y de qu color la que menos.

...

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

4. Dnde puedes observar en la naturaleza fenmenos cromticos 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 refraccin, la trayectoria de la luz al atravesar un prisma.

Experiencia N 19:Reunificacin de los colores del espectro

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

II. Material Caja luminosa, halgena 12v/20wCon 3 diafragmas de cierre hermticoCon 1 diafragma, 1/2 rendijas Cuerpo ptico, semicircular Cuerpo ptico trapezoidal Cuerpo ptico, planoconvexo, f = +100 mm Fuente de alimentacin 312v - / 6v ~, 12v ~ Papel blanco Transportador de ngulos Regla

AtencinCuida que el cuerpo ptico 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 lneas perpendiculares en el tercio izquierdo de la hoja. Al punto de interseccin lo denominamos M (figura 1). Haz una marca a 6 cm en la lnea vertical por encima de M. Marca un ngulo de 28 desde el punto de interseccin M, y traza una lnea auxiliar (figura 1). Coloca el cuerpo trapezoidal sobre la lnea vertical, entre en el M y la marca a 6 cm, como indica la figura 1. Coloca la caja luminosa, con la parte de la lente, pero sin diafragma, oblicua por encima del cuerpo ptico (figura 1).

IV. Realizacin Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentacin ( 12V ~). Desplaza la caja luminosa hasta que el borde inferior de la sombra coincida exactamente con la lnea auxiliar (figura 1). Observa el haz refractado que sale del prisma formando franjas. Corrige, si es necesario, la posicin de la caja luminosa girndola cuidadosamente.Su posicin es correcta cuando en el haz refractado se distinguen todos los colores, vindose tambin el color violeta. Tapa aproximadamente la mitad de la abertura de la caja luminosa, para que la luz salga slo por la cara oblicua del prisma (figura 1). Qu colores se observa? Antalos en la tabla 1 (primera lnea). Une las dos lentes convexas por sus caras planas y sitalas en el haz refractado abierto en abanico, como se ve en la figura 1: 2. Observa la trayectoria del haz refractado antes y despus de pasar por la combinacin de lentes, y antalo 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 variacin 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.Obsrvalo y anota en la tabla 1. Desconecta la fuente de alimentacin, y quita los cuerpos pticos del papel.

V. Observaciones y resultados de las medidasTabla 1.Montaje experimentalObservacin

trayectoria de la luz sin la combinacin de lentes

combinacin de lentes en la trayectoria de la luz

supresin de la zona del rojo

supresin de la zona del azul

VI. Evaluacin1. Qu sucede con la luz blanca cuando atraviesa un prisma?

..

2. Qu cambios se producen cuando se hace pasar el haz abierto en abanico a travs de una lente convexa?

..

3. Por qu la percepcin del color vara cuando se suprimen colores del espectro?

..

4. Se pueden reunificar los colores de la luz?

..

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

..Experiencia N 20Mezcla aditiva de colores

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

II. Material Caja luminosa, halgena, 12v/20wcon 3 diafragmas de cierre hermtico Accesorio de la caja luminosa ptica 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 alimentacin 312v - / 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 de la caja luminosa, y la caja luminosa con la parte de la lmpara a unos 22 cm de la arista doblada del papel, como se ve en la figura 1. Fjate 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 hermticos.

Figura 1Figura 2

IV. Realizacin Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentacin ( 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 superposicin de los haces de color, qu 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 segn la figura 2, colocando el segundo soporte para espejos en el otro foco lateral. 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 observe en ella el mayor nmero de colores compuestos. Anota en la tabla 1 los colores compuestos que aparecen en la pantalla. Tal como est 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 alimentacin.

V. Observaciones y resultados de las medidasTabla 1Color de los filtrosColor compuesto observado

rojo y verde

azul y verde

rojo y azul

rojo, verde y azul

Descripcin de las sombras en las zonas de los siguientes colores:Prpura:

..

Cin:

..

Blanco:..

VI. Evaluacin1. El color amarillo se puede obtener mezclando (adicin) dos haces de luz de color. Qu colores se pueden emplear?

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

..

3. Qu impresin de color se produce cuando se superponen los haces rojo, verde y azul?Qu conclusiones se pueden deducir?

..

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

5. La imagen de la televisin en color se compone de unos 900 000 bastoncillos rojos, verdes y azules. Se pueden ver con una lupa. Estos bastoncillos se renen en grupos (tripletes de color) y, entre otras cosas, su brillo vara 25 veces por segundo de muy oscuro (negro) a muy claro.Cmo se podra producir, por ejemplo, la impresin de amarillo (imagen en color de un paisaje desrtico)?

..

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

Experiencia N 21:El Microscopio

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

II. Material Caja luminosa, halgena, 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 alimentacin 312v - / 6v ~, 12v ~

III. Montaje y realizacin Monta el banco ptico 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 sujtala en la parte izquierda del pie estativo de manera que la parte de la lente quede hacia fuera del banco ptico. 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 colcalo en el soporte con escala (figura 1). Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentacin,(312V-) y encindela. Pon el regulador de la tensin primero a 12 V. Observa la imagen en el vidrio deslustrado.Desplaza ligeramente el objetivo hasta que la imagen sea ntida. Anota la posicin y las propiedades de esta imagen, que se denomina imagen intermedia. La imagen intermedia est demasiado distorsionada en los bordes. A partir de ahora utiliza slo la parte de la imagen que se encuentre prxima al eje ptico.Para eso, pon en el segundo portadiafragmas uno de los diafragmas con orificio, y colcalo en el soporte objetivo. Comprueba cul 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 simtrica con respecto al eje ptico. Pon en el banco ptico, en la marca de 48 cm, la lente f = +100, que sirve como ocular. Mira la imagen intermedia a travs del ocular. Si es necesario desplaza el ocular ligeramente, hasta que la imagen que se ve ahora aparezca ntida (figura 1).Qu propiedades tiene la imagen que se ve por el ocular? Cmo acta, entonces el ocular?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 est sobreiluminada por la fuente de luz. Regula la tensin de la caja luminosa bajndola, 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 ms pequeos del objeto, y desconecta la fuente de alimentacin.

Figura 1

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

..

Propiedades de la imagen intermedia:

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

Funcin del ocular:

V. Evaluacin:1. En la realizacin prctica 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 observacin de la imagen intermedia).Describe la estructura del microscopio, y explica su funcionamiento:

2. Qu longitud mnima debe tener el tubo de un microscopio?Razona tu respuesta.

Experiencia N 22:Determinacin de los Aumentos del Microscopio

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

II. Material Caja luminosa, halgena, 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 alimentacin 312v - / 6v ~, 12v ~ Papel vegetal milimetrado, 50 x 50 mm Papel blanco 3 clips Regla

III. Montaje Prepara el papel milimetrado segn la figura 2. Monta el banco ptico con las dos varillas y el pie estativo variable. Coloca la caja luminosa en la base con varilla, y sujtala en la parte izquierda del pie estativo de manera que la parte de la lente quede hacia fuera del banco ptico. 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 ptico, 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 ptico el soporte con escala, en 40 cm. Coloca sobre l el segundo portadiafragmas y en ste el vidrio deslustrado, que servir como pantalla para la imagen intermedia del modelo del microscopio. Coloca la lente f= +100 mm ( ocular ) en el banco ptico, en 49 cm (figura 1).

IV. Realizacin Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentacin ( 12V ~ ), y encindela. Asegrate de que la imagen intermedia de las dos lneas (objeto) en el vidrio deslustrado es ntida. Si es necesario ajstala, desplazando ligeramente el objetivo. Mira la imagen intermedia por el ocular, y desplaza el ocular hasta que su imagen sea ntida. Pon en la pantalla el papel blanco, bien estirado, sujetndolo con clips, y colcala con en el jinete a 25 cm del ocular delante del banco ptico (figura 1). 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 lpiz, o con rotulador, en el papel la distancia que aparenta ser igual a la distancia de las dos lneas en el ocular. Mide la distancia B entre la dos marcas del papel de la pantalla ( tamao de la imagen ). Mide el tamao de la imagen intermedia B`, es decir, la distancia de las dos lneas en el vidrio deslustrado. Mide, en la imagen intermedia, la distancia del objeto g y la distancia de la imagen b`. Anota los resultados. Desconecta la fuente de alimentacin.Figura 1Figura 2

V. Resultados de las medidasDistancia entre las lneas:ObjetoG = 2 mmImagen (Pantalla blanca)B = Tamao de la imagen que se ve por el ocularImagen intermedia ( vidrio deslustrado )B`.= Tamao de la imagen intermediaImagen en el objetivo:Distancia del objetog = Distancia de la imagen (intermedia)b` =

VI. Evaluacin:1. Qu aumentos se han alcanzado con el modelo de microscopio?V=B/G2. 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 mtodo:Para los aumentos totales del microscopio se aplica la frmula: V= V1 . V2donde 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 mtodo, 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 N 23:Difraccin en una rejilla

I. EjercicioEstudia los fenmenos que aparecen cuando un haz de luz atraviesa una rejilla ptica

II. Material Caja luminosa, halgena 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 lneas/mm Fuente de alimentacin 312v - / 6v ~, 12v ~

III. Montaje y realizacin Monta el banco ptico 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 sujtala en la parte izquierda del pie estativo de manera que la parte de la lente quede hacia fuera del banco ptico. Pon un diafragma opaco en la caja luminosa, delante de la lente. Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentacin, (12V), y encindela. Coloca la pantalla en el extremo derecho del banco ptico, 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 dimetro aproximadamente igual al de la lente. Pon el diafragma con una rendija en un portadiafragmas, y colcalo en el borde de la lente. Coloca la lente f = +50 mm y desplzala 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 ste en el soporte (figura 1). Describe la imagen de la pantalla antes y despus de introducir la rejilla en la trayectoria de los rayos. Este fenmeno se denomina espectro de difraccin de la luz. Observa tambin el orden de los colores: De qu color es la luz que ms se difracta y de qu color la que menos? Anota tus observaciones. Desconecta la fuente de alimentacin.

Figura 1

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

..

Orden de los colores:

..

V. Evaluacin1. Qu propiedades debe tener la luz para poder explicar los fenmenos de difraccin?

..

2. Mira a travs de un tejido fino, o de la pluma de un pjaro al sol o a otra fuente de luz (cuidado con el deslumbramiento).Qu observas?

..

3. Cuando la luz se refracta en un prisma, tambin se forman espectros, que se denominan espectros de dispersin. La luz de distintos colores se refracta con diferente intensidad.Compara el orden de los colores en los espectros de dispersin con el orden que tienen en los espectros de difraccin.Espectros de dispersin:Se refracta con la mxima intensidad:

..

Se refracta con la mnima intensidad:

..

Espectros de difraccin:Se difracta con la mxima intensidad:..

Se difracta con la mnima intensidad:

..

Experiencia N 24:Determinacin de la longitud de onda por difraccin en una rejilla

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

II. Material Caja luminosa, halgena 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 lneas/mm Fuente de alimentacin 312v - / 6v ~, 12v ~ Regla

III. Montaje y realizacin Monta el banco ptico 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 sujtala en la parte izquierda del pie estativo de manera que la parte de la lente quede hacia fuera del banco ptico. Pon un diafragma opaco en la caja luminosa, delante de la lente. Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentacin, (12V ~ ), y encindela. Coloca la pantalla en el extremo derecho del banco ptico, 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 dimetro aproximadamente igual al de la lente. Pon el diafragma con una rendija en un portadiafragmas, y colcalo en el borde de la lente. Coloca la lente f = +50 mm y desplzala 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 ste en el soporte (figura 1).En la pantalla aparecer un espectro de difraccin (imgenes de color en la rejilla). Desplaza la rejilla hacia la pantalla y hacia atrs, observando las variaciones en la pantalla.Anota lo que observas. Pon el filtro rojo en el foco de diafragmas de la caja luminosa, y mide las siguientes distancias:L = distancia de la rejilla a la pantalla,2e = distancia entre s de las dos lneas rojas que se encuentran en la izquierda y derecha del centro.Anota sus valores en la tabla 1 Cambia el filtro rojo por el verde, y obtn el valor 2e con luz verde. Desconecta la fuente de alimentacin.

IV. Observaciones y resultados de las medidasVariacin del espectro al desplazar la rejilla:..Tabla 1Color de la luzL /mm2e /mm /nm

Rojo

Verde

V. Evaluacin1. De qu color es la luz que mas se difracta en la rejilla, y de qu color la que menos?Calcula la longitud de onda de las luces roja y verde, segn la frmula:= e . d/L, y anote los valores en la tabla 1.( d = constante de la rejilla = 1/80 mm= 0.0125 mm )Figura 1Experiencia N 25:Polarizacin con filtros

I. EjercicioHaz pasar un haz de luz a travs de dos filtros de polarizacin, y estudia qu sucede al girar los filtros.

II. Material Caja luminosa, halgena 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 polarizacin 50 mm x 50 mm Fuente de alimentacin 312v - / 6v ~, 12v ~

III. Montaje y realizacin Monta el banco ptico con las dos varillas y el pie estativo variable. Coloca la caja luminosa en la base con varilla, y sujtala en la parte izquierda del pie estativo de manera que la parte de la lente quede hacia fuera del banco ptico. Pon un diafragma opaco en la caja luminosa, delante de la lente. Coloca la pantalla en el extremo derecho del banco ptico, y la lente a 4 cm de la caja luminosa. Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentacin, (12V ~ ), y encindela. Pon uno de los filtros de polarizacin ( el Polarizador ) en un portadiafragmas, y colcalo en el borde de la lente. Pon el soporte con escala en el banco ptico a 5 cm de la lente, y encaja en l el segundo portadiafragma ( figura 1). Coloca en este portadiafragmas el segundo filtro de polarizacin (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. Contina girando el portadiafragmas ms all de los 90o, hasta volver en su posicin inicial.Anote lo que observas en la tabla 1. Gira, finalmente, el filtro que est con la lente, y no muevas el otro.Qu observas? Desconecte la fuente de alimentacin.

Figura 1

IV. Observaciones Tabla 1Angulo de giroMancha de luzIgual que con el ngulo

0o

45o

90o

135o

180o

270o

360o

Giro del filtro de polarizacin con la lente:..V. Evaluacin1. Resume el resultado de tus observaciones:..2. Como se explica lo que has observado?..BLIOGRAFA

MANUAL DE PRCTICAS

1.- F. Tyler. A Laboratory Manual of physics (Edward Arnold. Londres 1985)2.- Rafael Mrquez, Manual de Laboratorio de Fsica 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,19877.- Physic. Physical Sciense Study Comit (P:S:S:C) Ed. Reverte S:A 19708.- Physic P:S:SC. Ed. Reverte, S.A., 19929.- Georg Schollmeyer Ralph Hepp, ptica: La Fsica en Experimentos de Alumnos

OBRAS DE FSICA GENERAL

10.- F.W. Sears y M.W. Zemansky, Fsica (Aguilar. Madrid 1980)11.- M. Alonso y E.J. Finn, Fsica (Aguilar, Barcelona 1980) 12.- Jean Rossel, Physique Gnerate (Ed. Griffon. Paris 1980)13.- A.L. Reimann, Fsica (C.E.C.S.