EXPERIMENTO DE REFLEXIÓN Y REFRACCIÓN

Experimento 10
REFLEXIÓN Y REFRACCIÓN
Objetivos

1. Describir las leyes de reflexión
2. Verificar experimentalmente las leyes de reflexión
3. Describir la ley de refracción de Snell, también llamada de Descartes, para
materiales transparentes y
4. Verificar experimentalmente la ley de Descartes
Información preliminar

La reflexión y refracción de la luz son dos fenómenos que observamosen
nuestra vida diaria. La reflexión de la luz por superficies pulidas es responsable de la
formación de imágenes en espejos, superficies de agua, superficies limpias y lisas,
etc. Igualmente, la refracción, o desviación en la trayectoria de un haz de luz al pasar
de un medio transparente a otro, explica la formación de imágenes por lentes
Teoría

La reflexión
Cuando un haz de luz incidesobre una superficie pulida, sufre una reflexión
parcial. Mientras más pulida y limpia es la superficie, mayor es la intensidad del haz
reflejado. La reflexión producida por un espejo es llamada especular o regular,
mientras que la producida por una superficie porosa, o irregular, como la del papel, se
llama difusa. La reflexión difusa no produce imágenes. La reflexión especular se
describemediante las leyes de la reflexión:

Figura 1 La reflexión especular de una bombilla

El haz incidente, la normal a la superficie reflectora en el punto de incidencia, y el
haz reflejado están en el mismo plano, y

 

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El ángulo del rayo incidente θi, es igual al del rayo reflejado θr, ambos medidos
con respecto a la normal
Ver la figura 1. En ella notamos un objeto luminosofrente a un espejo. Un haz de
luz es emitido por el objeto e incide sobre el espejo para ser reflejado hacia el ojo del
observador. Este ve la imagen del objeto como si estuviera detrás del espejo. Los
ángulos θi y θr son iguales, como dijimos antes. El ángulo θi está definido entre el haz
incidente y la normal, o perpendicular al espejo, mientras el ángulo θr lo está entre la
normal y el hazreflejado. Las distancias do y di son iguales entre sí
La refracción
Cuando un rayo de luz pasa por la interfaz entre dos medios transparentes
tales como aire y agua o aire y vidrio, haciendo un ángulo θ1 con la normal, es
desviado de su dirección original de tal forma que, dentro del segundo medio, hace un
ángulo θ2 con la normal. Ver la figura 2. La relación entre estos ángulos está dada porla ley de Snell, o de Descartes, y se escribe como,
n1 senθi = n2 senθ2
Donde n1 y n2 son los llamados índices de refracción de los medios 1 y 2,
respectivamente. El índice de refracción es una propiedad óptica característica de los
materiales, como lo son la densidad, resistividad, calor específico, coeficiente de
expansión térmica, etc., y se define a través de la relación,

v=

c
nAquí c es la rapidez de la luz en el vacío y v, la rapidez de la luz en el medio
cuyo índice de refracción es n. Mientras mayor es el índice de refracción, menor es la
rapidez de propagación de la luz en el medio y mayor su desviación. Algunos índices
de refracción de materiales comunes se muestran en la tabla 1
Tabla 1. Algunos índices de refracción
Medio
Agua
Aire (1 atm, 20° C)
Cuarzofundido
Lucita (lexan)
Vidrio (crown)
Vidrio (flint)

Índice de refracción
1.33
1.0003
1.46
1.50
1.52
1.66

Cuando un haz de luz pasa de un medio como aire a agua, se desvía
acercándose a la normal porque el índice de refracción del agua es mayor que el del
aire. En el caso contrario, es decir, si pasa de agua a aire, se aleja de la normal. En la
figura 2, el haz se acerca a lanormal al pasar del medio 1 al 2, por lo tanto podemos
afirmar que n2 > n1. El fenómeno de refracción de un rayo luminoso es la
consecuencia del cambio en la rapidez de la luz en los diferentes medios transparentes
por los cuales viaja el rayo

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Figura 2 Reflexión y refracción
Materiales

Un espejo plano
Una pieza de cartón
Alfileres
Hojas de papel blanco
Regla
Transportador...