Fisica

Experimentos y observaciones sobre refracción
A. Montaje de los ópticos.
Materiales: Conjunto de prismas y lentes de vidrio o acrílico. Trozos de cartón piedra de aproximadamente 30 × 30 cm. Cartulinas blancas de igual medida, pegamento. Un puntero láser. Herramientas: Tijeras para papel, cuchillo cartonero, lápiz, regla.

NOTA: Los montajes que se proponen son idealmente demostraciones paratoda la clase. Oscureciendo sólo un poco la clase, permitirá que todos los alumnos vean lo que ocurre con el camino que siguen los rayos de luz (el láser) en variadas situaciones.
Pegue la cartulina blanca en los cartones. En la zona central marque la forma del prisma o lente. Corte e introduzca el ótico lo mas ajustadamente posible. Por la parte que quede a ras del cartón ponga pegamentoprocurando no manchar los materiales ópticos. La figura siguiente muestra el aspecto que tendrán algunos de estos montajes. cartulina

cartón

En el semidisco es útil trazar un circulo goneométrico. En las lentes conviene trazar el eje óptico y algunas rectas paralelas a él. Algunos orificios en los bordes de los montajes pueden ser útiles para colgarlos de la pizarra y hacer con ellos experienciasdemostrativas para todo el curso.

B.

Doble refracción y reflexión
Dirija el rayo láser a ras de la cartulina haciéndolo incidir sobre una de las caras del prisma rectangular. Describa lo que ve. ¿Cómo es el rayo incidente en comparación al que emerge del prisma? Cuando miramos a través del vidrio de una ventana ¿están las cosas allí donde las vemos?

Observación: Siempre la refracción vaacompañada de una reflexión. Si el lugar en que se hace la observación esta muy oscuro, se podrá ver varias refracciones y las correspondientes reflexiones, debilitándose en intensidad de luz. Estas reflexiones obedecen la ley de reflexión: “el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión”, pero en la refracción la relación entre el ángulo de incidencia y el de reflexión no es evidente.Para analizar esto véase el experimento C. Por último debe destacarse el hecho que los rayos que emergen del otro lado del prisma son paralelos al rayo láser original. El estudiante debe considerar situaciones de la vida diaria en que estos efectos se producen. Debe advertir, por ejemplo, que la reflexión aquí observada es la que ha visto muchas veces cuando un vidrio traslucido se comporta como unespejo. También debe darse cuenta que, cuando mira a través del vidrio de una ventana, las cosas que ve no están exactamente donde las ve, están desplazadas una cierta distancia que depende del ángulo de observación y del espesor del vidrio.

C.

Reflexión total interna
Procede igual que en el caso anterior pero haciendo incidir el rayo láser bajo un ángulo grande. Observa las refracciones yreflexiones que se producen. ¿Sale siempre el rayo de luz por la otra cara del prisma?

Para complementar la observación anterior conviene utilizar también un prisma triangular.

¿Qué utilidades prácticas pueden tener un efecto como este? ¿Será más conveniente que un espejo convencional?

Observación: El rayo de luz que viaja dentro del agua, al llegar al límite que la separa del aire, nose refracta, se refleja totalmente hacia el agua. Se dice que en estas situaciones se produce “reflexión total interna”. El límite de separación se comporta como un espejo. El estudiante debe reconocer situaciones de la vida diaria en que se produce este fenómeno. Por ejemplo cuando bajo el agua en la piscina mira el techo de agua. Se comporta como un espejo. Sin necesidad de meterse en el agua,basta mirar un vaso o jarrón transparente con agua en el ángulo apropiado para descubrir el mismo fenómeno.

D.

Ley de Snell

Dirija el rayo láser hacia el centro de la cara plana del semidisco óptico. Cambiando el ángulo de incidencia (i) mida los correspondientes ángulos de refracción (r) y complete la tabla siguiente. i r 10 20 30 40 50 60 70 i

r

Observación: Ayudándose de una...