Quimica

Práctica 22

Determinación de Índices de Refracción

22. DETERMINACIÓN DE ÍNDICES DE REFRACCIÓN
OBJETIVOS
• • Determinación del índice de refracción de un cuerpo semicircular, así como del ángulo límite. Observación de la dispersión cromática . Determinación del ángulo de desviación mínima para un prisma óptico.

MATERIAL
(1) Banco óptico (metálico) con regla graduada. (2) Fuente dealimentación. (3) Lámpara de experimentación con pie magnético. (4) Lente convergente con pie magnético (f = 0.1 m). (5) Porta-diafragmas. (6) Diafragmas de rendija. (7) Disco óptico graduado con pie magnético. (8) Cuerpo semicircular de índice de refracción desconocido. (9) Prisma óptico de índice de refracción desconocido.

http://www.ucm.es/info/Geofis/practicas/prac22.pdf

1

Práctica 22Determinación de Índices de Refracción

FUNDAMENTO TEÓRICO
Definición de índice de refracción de un medio A: Se trata de la relación existente entre la velocidad de la luz en el vacío (c = 3 108 m/s), respecto a la velocidad que lleva la luz en dicho medio A.

na =

c va

[22-1]

Por tanto, el índice de refracción de la luz en el vacío es 1 (ya que vvacío=c). El valor del índice derefracción del medio es una medida de su “densidad óptica”: La luz se propaga a velocidad máxima en el vacío pero más lentamente en los demás medios transparentes; por tanto en todos ellos n > 1 . Ejemplos de valores típicos de n son los del aire (1.0003), agua (1.33), vidrio (1.46 – 1.66) o diamante (2.42). ¿Qué le pasa a la luz al llegar a la superficie de separación de dos medios transparentes?Cuando un rayo luminoso incide sobre la superficie de separación entre dos medios diferentes, el haz incidente se divide en tres: el más intenso penetra en el segundo medio formando el rayo refractado, otro es reflejado en la superficie y el tercero se descompone en numerosos haces débiles que emergen del punto de incidencia en todas direcciones, formando un conjunto de haces de luz difusa. Ley deSnell Nosotros nos vamos a centrar en el rayo refractado que penetra en el medio. La recta perpendicular a la superficie de separación entre medios diferentes, el rayo incidente, y el rayo refractado están en el mismo plano (Figura [22-1]). La ley de Snell establece que:

n 1 sen α = n 2 sen β

[22-2]

donde n1 y n2 son los índices de refracción del primer y segundo medio, respectivamente; yα y β son los ángulos de incidencia y de refracción medidos respecto a la normal a la superficie. Observa que si α = 0, entonces β = 0, por lo que el rayo no se desvía si incide perpendicularmente a la superficie de separación de los dos medios. Figura [22-1] (En el caso del rayo reflejado, n1 = n2 , por lo que β = α , y el ángulo de reflexión es por tanto, igual al de incidencia). En esteexperimento se aplicará la Ley de Snell para dos casos particulares: el de la refracción aire → vidrio y el de la refracción vidrio → aire.
http://www.ucm.es/info/Geofis/practicas/prac22.pdf

2

Práctica 22

Determinación de Índices de Refracción

NOTA: Como aproximación, tomaremos el índice de refracción del aire igual a 1.00.
Ángulo límite 1 Cuando se estudia el caso en que la luz pasa de unmedio menos refringente a otro más refringente (esto es, n2 > n1 , como p. ej. aire → vidrio o aire → agua), el ángulo de incidencia va a ser siempre mayor que el de refracción (α > β ). Sin embargo, cuando se produce la refracción entre un medio cualquiera y otro menos refringente que él (o sea, n1 > n2 , como p. ej. vidrio→ aire o agua→ aire), el ángulo de refracción va a ser siempre mayor queel incidencia (β > α). Se define el ángulo límite, α lím , como el ángulo de refracción a partir del cual desaparece el rayo refractado y toda la luz se refleja. Como el valor máximo del ángulo de refracción, a partir del cual todo se refleja, es βmáx= 90º, podremos conocer el ángulo límite por la ley de Snell (ec. [22-2]) :

β máx = 90º ⇒ n1 ⋅ senα lím = n2 ⇒ senα lím =
En el caso particular...