Reflexion y refraccion de la luz

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL
FACULTAD REGIONAL CONCEPCIÓN DEL URUGUAY INGENIERÍA EN SISTEMAS DE INFORMACIÓN

Física I Comisión turno noche

Trabajo Práctico Nro. 6 Reflexión y Refracción de la luz

Profesores:

Bruhl, Sonia Cardozo, Claudia Pitter, Lucrecia

TRABAJO PRÁCTICO Nro. 6: Reflexión y Refracción de la luz

OBJETIVOS: Observar las leyes de la reflexión y refracción, ycalcular el índice de refracción de una sustancia sólida a partir de los ángulos de incidencia y refracción. MATERIALES: láser, haz de luz colimado, espejo, prisma, piezas de acrílico, disco de Hartl, transportador. LUGAR: Laboratorio de Física de FRCU-UTN EXPERIENCIA 1 En el primer experimento, enfocamos un haz de luz colimado sobre un disco de Hartl, el cual contiene como pieza de prueba, unespejo de superficie plana colocado frente al haz de luz. En primer lugar, orientamos el disco de forma tal que la normal del espejo estuviera paralelo al haz; con lo que esperamos visualizar un solo rayo; ya que si el ángulo de incidencia respecto a la normal es nulo, el rayo saliente debe coincidir con éste. A continuación giramos arbitrariamente la orientación del disco, con lo que conseguimosobservar que el haz de luz saliente describe un ángulo congruente y coplanar al de entrada respecto de la normal. Estas observaciones confirman las dos leyes de la reflexión: El rayo incidente, la normal, y el rayo reflejado son coplanares. El ángulo de incidencia es igual al de reflexión.

EXPERIENCIA 2 En la segunda experiencia nos proponemos verificar empleando una semicilindro de acrílicotransparente, al cual emplearemos como medio refringente.

Primeramente dirigimos un rayo de luz concentrado hacia el punto medio de la cara plana perpendicular a las bases del cuerpo de prueba de forma que la normal a dicha superficie resulte paralela al haz. Aquí pudimos ver que el rayo saliente después de atravesar la pieza de acrílico no se desvía de su dirección original. Seguidamente, rotamosla pieza y enfocamos el haz sobre la cara antes mencionada, de modo que el rayo incidente forma un ángulo con la normal. Consecuentemente el haz saliente se desvía de la dirección del rayo incidente con un ángulo menor al de incidencia respecto de la normal al plano, ya que el rayo pasa a un medio más refringente como lo es el acrílico respecto del aire. Estos fenómenos son consecuencia de lasleyes de la refracción:

1) El rayo incidente, el refractado y la normal pertenecen al mismo plano. 2) La razón entre el seno del ángulo incidente y el seno del ángulo de refracción es constante y es igual al cociente entre los índices de refracción del segundo medio respecto del primero.

sen i nr  sen r ni
De las observaciones realizadas generamos la siguiente tabla

È1= angulo deincidencia 10 16 30 43,5 62 73,5

È2= ángulo de refracción error absoluto Sen(è1) error relativo Sen(è2) error n2 indice de refracción del acrílico 8 0,25 0,17 2,51 0,14 3,14 1,25 10,5 0,25 0,28 1,58 0,18 2,39 1,51 20 0,25 0,5 0,87 0,34 1,28 1,46 28 0,25 0,69 0,63 0,47 0,93 1,47 35,5 0,25 0,88 0,49 0,58 0,75 1,52 39 0,25 0,96 0,46 0,63 0,69 1,52

n2

1,5 error relativo error absoluto

1,01 0,02A partir de las cuales, por medio de la segunda ley de la refracción nos proponemos obtener a mediante ajuste por mínimos cuadrados el coeficiente de refracción del acrílico, que estaría representado por la pendiente de la recta de ajuste, ya que el índice de refracción del aire es igual a 1. Cabe aclarar que en el análisis de los datos se ha desestimado la primer terna de valores de la tablacon el propósito de conseguir que los puntos de la gráfica estuvieran mejor alineados a la recta.
sen i  nr sen r ni

ni  1  sen i  nr sen r
1,0 0,9

sen(ang incidente)=n2sen(angsaliente)

seno del ángulo de incidencia

0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,2

seno del ángulo saliente

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

De esta última ecuación n2=1,47±0,01 EXPERIENCIA 3 En el...