Refraluz

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Refracción de la luz

I.- Objetivos del experimento.

1) Comprobar la ley de refracción.
2) Determinar el índice de refracción de un cuerpo.
3) Observar el fenómeno de reflexión total y determinar el valor del ángulo crítico.

II.- Equipo y materiales empleados.

Marco Básico FICER, Modelo SOMB-01
Fuente de Iluminación FICER, Modelo SOFI-01
Divisor de HazFICER, Modelo SODH-01
Mesa Giratoria FICER, Modelo SOMG-01
Lente Cilíndrica Plano Convexa SOLCPC-01
Hoja Circular Graduada SOHC1-01
Imanes SOI-01

III.- Análisis teórico.

Al cambio de dirección de la luz al pasar de un medio con ciertas propiedades ópticas a otro medio con propiedades diferentes, se le llama: Refracción de la luz. La propiedad óptica fundamentalde un medio es su índice de refracción n , definido como la relación entre el valor de la velocidad de la luz en el vacío (c) y el valor de la velocidad de la luz en ese medio (v), o sea:

[pic] (1)

Supongamos que un rayo de luz incide sobre la superficie plana de separación entre dos medios transparentes, cuyos índices de refracción son n1 y n2.. Si el rayo forma con la normal a lasuperficie de contacto entre ambos medios, un ángulo (i,, llamado ángulo de incidencia. El rayo que pasa al otro medio, llamado rayo refractado, formará con esta normal, un ángulo (rc llamado ángulo de refracción.

La ley de refracción plantea que la razón entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo de refracción es una constante que depende de los índices de refracción de ambosmedios. Es decir,

[pic] (2)

de donde se obtiene la siguiente ecuación:

[pic] (3)

El fenómeno de reflexión total ocurre cuando la luz incide desde un medio ópticamente más denso a un medio menos denso, es decir, cuando n1 es mayor que n2. Bajo estas circunstancias y de acuerdo con la ecuación (2), el ángulo de refracción ((rc ) es mayor que el ángulo de incidencia ((i). Por lo tanto,al ir incrementando el ángulo de incidencia, existirá un determinado valor de ese ángulo para el que desaparecerá el rayo refractado, a este ángulo se le llama ángulo crítico ((ic). Para ángulos superiores a éste, sólo observaremos el rayo reflejado, es decir, tendremos reflexión total.

IV.- Diseño del experimento.

Para comprobar el cumplimiento de la ley de la refracción vamos a utilizarcomo medios el aire y una lente cilíndrica plano convexa, de un material con un índice de refracción desconocido y que puede determinarse como resultado de las mediciones.

Se hará incidir un rayo de luz en la superficie de separación entre los 2 medios, esta superficie será el lado plano de la lente, y registraremos el ángulo de incidencia y el ángulo de refracción. El rayo de luz debe ser losuficientemente estrecho para que la medición de los ángulos sea exacta. En nuestra instalación las dimensiones transversales del rayo que se utilizará son pequeñas comparadas con las de los aditamentos que intervendrán en el experimento.

La lente se colocará de tal forma que la línea de cero grados sea perpendicular a su superficie plana y así se garantiza que la lectura de los ángulos se puedehacer directamente en la escala de la hoja graduada.

V- Procedimiento.

Parte I Refracción cuando la luz pasa del aire a un medio más denso.
1.- Repita los pasos del 1 al 6 del experimento SO-1 sobre la ley de la reflexión.

2.- Coloque la lente en el centro de la mesa circular de forma que la línea 90° coincida con su lado plano, como se muestra en la figura 1.

Figura 1.- LenteCilíndrica colocada en la Mesa Giratoria.

3.- Rote la mesa hasta que el rayo incida perpendicularmente sobre la superficie plana de la Lente. Cuando esto suceda, los rayos en ambos medios debe coincidir con la línea de 0° de la escala angular. Si este no es el caso, revise la posición de la lente en el plato y repita la acción hasta lograr la alineación de los rayos.

4.- Rote la...
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