optica

DISPERSION Y REFLEXION TOTAL INTERNA

Maria Fernanda Robles Cifuentes
Fabio Hernando Corredor Alfonso


Objetivos


1. Verificar y observar el fenómeno de dispersión de la luz blanca.
2. Obtener Índices de refracción
3. Analizar el comportamiento de la reflexión total interna.


1. Introducción

Dispersión.

Una propiedad importante del índice de refracción η es que, para unmaterial dado, el índice varía con la longitud de onda de la luz que pase por el material, este comportamiento se denomina dispersión.
Como η es una función de la longitud de onda, la ley de la refracción de Snell indica que luces de diferentes longitudes de onda se doblan a diferentes ángulos cuando inciden sobre un material refractario.

En el gráfico 1 se muestra un haz de luz blanca(formada por la mezcla de todos los colores) atravesando desde el aire a un prisma transparente. Debido a que la luz de cada color componente de la luz blanca tiene distinta longitud de onda, cada color se desviará de la trayectoria incidente un ángulo diferente.
La forma del prisma hace que el proceso de refracción se repita en la otra cara por lo que se pueden separar muy bien los diferentes coloresque forman el espectro luminoso.


Fig. 1. Dispersión en un prisma

Este fenómeno de la dispersión da lugar al arco iris debido a la dispersión producida por las finas gotas de agua condensadas en la atmósfera en vísperas o después de una lluvia. [1]

Reflexión Total interna.

Cuando un haz de luz que se propaga en un dieléctrico de índice de refracción , incide sobre otro dieléctrico deíndice de refracción , formando un ángulo con la normal a la superficie entre ambos medios, parte del haz retorna al primer medio (haz reflejado) formando un ángulo con la normal (ley de la reflexión) y parte pasa al segundo medio, formando un ángulo con la normal, dado por la ley de Snell o de la refracción. (Fig. 1a)



(1)

Figura 1a Ley deSnell (haz incidente, reflejado y refractado)

Cuando > entonces < lo que implica que los ángulos de refracción son mayores que los de incidencia. En particular puede suceder que = π/2, con lo cual no se produce transmisión de energía al segundo medio. Se dice entonces que el haz sufre reflexión total. (Ver figura 2) El ángulo de incidencia para el cual = π/2 se llama ángulo crítico y vienedado por:

Π/2 (2)
(3)

(4)

(5)

Figura 1b reflexión total interna.

Para cualquier > se mantiene la situación de reflexión total interna en la que no hay rayo transmitido o refractado. [2]

Una aplicación de la reflexión interna total es el uso de varillasde vidrio o plástico transparente para transportar luz de un lugar a otro. Como se indica en la figura (2). La luz es confinada a moverse dentro de una varilla, incluso alrededor de curvas, como resultado de reflexiones internas totales sucesivas. Un tubo flexible de luz se denomina fibra óptica. Si se utiliza un cable de fibras paralelas para construir una línea de transmisión óptica se pueden transmitir imágenes deun punto a otro. Una fibra óptica prácticamente está formada por un núcleo transparente rodeado por un revestimiento, material que tiene un menor índice de refracción que el núcleo. [3]


Figura 2. Fibra óptica

2. Procedimiento.

1. Ensamblamos el equipo como se muestra en la figura No 3. Configuramos los componentes del equipo para que solo pase un rayo de luz a través de la tabla derayos. Alineamos la parte curva del lente cilíndrico para que el rayo incida perpendicular a la superficie.


Fig. No 3 Montaje del experimento.

2. Con la lente cilíndrica alineada rotamos la tabla de rayos hasta observar notablemente la dispersión de la luz y colores resultantes.
3. Medimos el ángulo de incidencia para el cual se ven claramente los colores, así como su ángulo de...