Angulo limite

ANGULO LIMITE

I.-OBJETIVO:

Medir experimentalmente el ángulo Limite (ángulo crítico) que corresponde a una

sustancia cuyo índice de refracción es n.

II.- EQUIPOS A UTILIZAR:

∀ 01 Varilla metálica grande

∀ 01 Puntero láser

∀ 02 Soportes bases

∀ 01 Varilla con platillo

∀ 01 Varilla con tornillo para sujetar el puntero láser

∀ 01Recipiente plástico transparente semicircular

∀ 01 Hojas de papel en blanco

∀ 01 Regla

∀ 01 Transportador

III.- FUNDAMENTO TEORICO

Consideremos dos medios caracterizados por índices de refracción [pic]y [pic]separados por una superficie S. Los rayos de luz que atraviesen los dos medios se refractarán en la superficie variando su dirección de propagación dependiendo delratio entre los índices de refracción [pic]y [pic].

Para un rayo luminoso con un ángulo de incidencia [pic]sobre el primer medio, ángulo entre la normal a la superficie y la dirección de propagación del rayo, tendremos que el rayo se propaga en el segundo medio con un ángulo de refracción [pic]cuyo valor se obtiene por medio de la ley de Snell.
[pic]
Obsérvese que para el caso de[pic](rayos incidentes de forma perpendicular a la superficie) los rayos refractados emergen con un ángulo [pic]para cualquier [pic]y [pic].
La simetría de la ley de Snell implica que las trayectorias de los rayos de luz son reversibles. Es decir, si un rayo incidente sobre la superficie de separación con un ángulo de incidencia [pic]se refracta sobre el medio con un ángulo de refracción [pic], entoncesun rayo incidente en la dirección opuesta desde el medio 2 con un ángulo de incidencia [pic]se refracta sobre el medio 1 con un ángulo [pic].

Reflexión interna total (Ángulo límite)

[pic]

Cuando el ángulo de incidencia es mayor o igual al ángulo crítico [pic], la luz no puede refractarse y se refleja totalmente en la frontera. Los ángulos del dibujo corresponden a la frontera aire-agua.los rayos dibujados en verde están en reflexión total.
Un rayo de luz propagándose en un medio con índice de refracción [pic]incidiendo sobre con un ángulo [pic]con una superficie sobre un medio de índice [pic]con [pic]puede reflejarse totalmente en el interior del medio de mayor índice de refracción. Este fenómeno se conoce como reflexión interna total o ángulo límite y se produce para ángulos deincidencia [pic]mayores que un valor crítico cuyo valor es:
[pic]
En la ley de Snell:
[pic]
si [pic], entonces [pic]. Eso significa que cuando [pic]aumenta, [pic]llega a [pic]radianes (90°) antes que [pic]. Es decir que el rayo refractado (o transmitido) sale paralelo a la frontera. Si [pic]aumenta aún más, como [pic]no puede ser mayor que [pic], no hay transmisión al otro medio yla luz se refleja totalmente.
La reflexión es realmente total (100%) y sin pérdidas. Es decir, mejor que los espejos metálicos (plata, aluminio) que solo reflejan 96% de la potencia luminosa incidente.

IV.- PROCEDIMIENTO:

Fotografía del Experimento

[pic]

Esquema del Experimento

[pic]

a) El diseño que se muestra, nos permitirá calcular el ángulo crítico para el sistema agua -aire

b) Utilizando una hoja de papel bond ó cuadriculado trazar sobre el un sistema de coordenados perpendiculares y luego extiéndala sobre el platillo; con cinta adhesiva pegar sus extremos al disco para que no se mueva.

c) Llene el recipiente plástico con agua hasta ocupar su mitad y colócala sobre el papel adosada al disco de tal manera que su lado plano coincida con el eje X y suraya vertical central de ese lado coincida con el origen del sistema coordenado.
El eje Y será la normal a la superficie de separación de los dos medios. d) El eje Y , es colineal con la varilla larga.
e) Lance un rayo de luz del puntero láser siguiendo la dirección de la normal y marque sobre la cinta pegada en la pared un punto

f) Gire el recipiente plástico semicircular...