Fisica

Universidad Nacional de Tucumán
Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología
Departamento de Física “José Würschmidt”

Sistema de Enseñanza-Aprendizaje por Proyectos Experimentales Simples y
por Simulación en Computadora
Cátedra de Física Experimental II
Asignatura: Física III
Año: 2010

Proyecto:
Ley de Snell: Determinación experimental del índice de refracción del agua.

Autores:Cabral Leguizamón Julio César, Ingeniería Eléctrica, juliocabral_it@hotmail.com
Guaitima Leonardo Nicolás, Ingeniería Mecánica, leonardo_tuerca@hotmail.com

Descripción del proyecto:
En la primera parte del proyecto, dirigimos el haz de un laser a través
de un recipiente con agua, y debido a la ley de refracción el rayo al pasar a otro medio se refracta
con un ángulo distinto al de entrada.Gracias a este fenómeno realizamos distintas mediciones y
encontramos un valor del índice de refracción del agua.
En la segunda parte, medimos el ángulo de reflexión total interna
para determinar el índice. La manera escogida de dirigir el rayo desde el agua hacia el aire en este
método fue mediante la utilización de un espejo en el fondo del recipiente. Nuestros resultados son
los esperadosdebido a que concuerdan con el valor del índice dado en los libros.

Objetivos:
Encontrar experimentalmente el índice de refracción del agua valiéndonos de la Ley de
Snell con dos métodos distintos. Observar los efectos de las leyes de refracción y reflexión de la luz.

Materiales:
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Pecera: Hecha de vidrio de 5 mm de espesor. 370 mm x 15 mm de base y270 mm de altura.
Agua corriente.
Leche.
Desodorante en aerosol.
Cámara de fotos y trípode.
Soporte para el laser: Fabricado con una lámpara de brazo móvil y cartón.
Cinta adhesiva.
Laser: Clase 2. Longitud de onda: 630-680 nm
Cartulina negra y papel blanco.
Escuadra milimetrada pizzini.
Estilógrafo 0,2(mm).
Papel film.
Espejo de bolsillo.
Contrapeso para espejo y soporte(destapacorcho y caja de casette).

Imágenes

Soporte laser junto a la pecera.

Pecera con el espejo y su contrapeso en el interior.

Desodorante en aerosol, laser y escuadra.

Espejo y su contrapeso.

Experimento:
Fundamentos Teóricos
Reflexión y refracción
Si se ve la superficie de un estanque de agua calma y clara, uno puede observar los objetos que se
encuentran en el fondo, pero ademáspuede observar el reflejo del entorno. Este simple ejemplo
muestra claramente los efectos de las leyes de reflexión y refracción de la luz, y pueden observarse
siempre que esta viaje de un medio a otro. La óptica geométrica estudia este tipo de fenómenos.
Una forma conveniente y simple de estudiar la luz y su comportamiento dentro de la óptica
geométrica es mediante el concepto de rayos, loscuales están trazados como líneas rectas
perpendiculares a los frentes de onda (planos) e indican la dirección de movimiento de los frentes de
onda (figura 1).

Figura 1.
Así, cuando un haz luminoso pasa a través de una interfaz entre dos medios, se observa que parte
del rayo se refleja, vuelve al medio del que venía, y otra parte se refracta, pasa al otro medio.
Podemos ver este efecto enla figura 2:

Figura 2.

De este experimento se pueden deducir las leyes de reflexión y refracción de la luz, esta ultima
también conocida como ley de Snell.
Ley de Reflexión:
Ley de Snell:

Estas pueden deducirse de distintas maneras, como ser usando los principios de Huygens y de
Fermat, o también mediante las ecuaciones de Maxwell.
En la Ley de Snell las constantes
y
soncoeficientes adimensionales llamados índices de
refracción. El índice de refracción n de un medio es la razón de las velocidades de la luz en el vacio
c y en el medio v, respectivamente:

Otro aspecto importante para analizar es el comportamiento ondulatorio de la luz en el fenómeno
de refracción. Dentro de las características ondulatorias, la frecuencia f no varía al pasar de un
medio a otro dado...