Quimica

MEDIDA DEL
ÍNDICE DE
REFRACCIÓN
DE UN
LÍQUIDO

Rubén Fernández Busnadiego
Óptica I.
Grupo C
rubencisv@hotmail.com

Índice
1. Objetivos e introducción
1.1. El índice de refracción
1.2. La ley de Snell
1.3. La luz láser
2. Montaje experimental
3. Resultados
4. Conclusiones
5. Bibliografía
6. Fotografías

1. OBJETIVOS E INTRODUCCIÓN
Objetivos: determinar el índice derefracción del agua, a temperatura ambiente
y mediante el empleo de un haz de luz láser. Hemos de diseñar un método que nos
proporcione no sólo un buen valor del índice, sino también un error no demasiado
grande.

1.1.- El índice de refracción
El índice de refracción, n¸es un parámetro propio de cada medio que indica el
comportamiento de la luz al atravesarlo.
Desde un punto de vista microscópico,n refleja las características eléctricas y
magnéticas del medio. Así, se define:
n = εµ
donde ε es la constante dieléctrica relativa del medio y µ la permeabilidad magnética
relativa. Como tanto ε como µ dependen de la frecuencia de la luz, n también lo hace:
n=n(ω)
Sin embargo, muchas veces tomaremos n=cte, ya que en ciertos medios y para
ciertos intervalos de frecuencia, las variacionesde n son despreciables. Estos medios se

denominan no dispersivos, por oposición a los dispersivos, que son aquellos en los que
la relación entre n y ω sí ha de ser tenida en cuenta.
En nuestro caso trabajaremos con un haz láser, de luz (cuasi-monocromática) de
λ=670nm, que es por tanto de color rojo, y tomaremos el índice de refracción del
líquido como una constante (de hecho se puede tomarn=cte para todo el espectro
visible).
Además de depender de la frecuencia de la luz, es también función de la
temperatura:
1
dn
= −0.0004
dT
ºC
Por otro lado, la clase de medio que tengamos es absolutamente determinante en
la forma de n. Para medios dieléctricos isótropos transparentes (no absorbentes), n será
siempre un número real (este es nuestro caso). Pero si, por ejemplo, elmedio fuera
absorbente, n tendría un parte imaginaria no nula. Si el medio fuera anisótropo (en estos
medios ε ya no es un escalar, sino un tensor), podrían asociársele más de un índice de
refracción, en función de la dirección de propagación de la luz en su interior.
r
d  dr 
Aplicando la ecuación de rayos:
 n  = ∇n , vemos que las trayectorias de
ds  ds 
luz correspondientes a mediosde n=cte son rectilíneas.
Más comunmente, entendemos el índice de refracción como el cociente entre la
velocidad (de fase) de la luz en el vacío y su velocidad en ese medio:
n = c/vf

1.2. La ley de Snell
La ley de Snell es una de las fórmulas fundamentales de la óptica geométrica,
y fue deducida en el sXVII por Willebrod Snell (1580-1626). René
Descartes también llegó a formularla, perose cree que posteriormente. No debemos
olvidar sin embargo el trabajo de Alhacén, que ya la formuló en el s.XI.
Esta ley permite cuantificar el fenómeno de la
refracción, o cambio de dirección de propagación de la luz al
pasar de un medio a otro. Relaciona el ángulo de incidencia
en la superficie de separación (θi), el ángulo de refracción
(θt) y los índices de refracción de ambos medios dela
manera que sigue:

n1senθi=n2sen
θt
Su deducción puede hacerse desde varios puntos de vista:
*Estrictamente geométrico, a partir del principio de Fermat.
*Considerando el carácter ondulatorio de la luz, a partir del principio de Huygens.

*Considerando la luz como una onda electromagnética, a partir de las condiciones de
frontera para E y H al pasar del medio con índice n1 al mediocon índice n2.

1.3. La luz láser

Como decíamos arriba, la luz que utilizaremos será un haz láser, que
identificaremos con un rayo geométrico.
Las características principales del láser son:
1.- Coherencia: las diferentes partes de un rayo láser guardan una relación de fase
constante entre sí. La luz es producida, al igual que en las fuentes ordinarias, por átomos
que pasan de un nivel...