Guia_Experiencia_1_Ley_de_Snell_leve_

LABORATORIO DE FÍSICA III
Experiencia 1: Ley de Snell
Objetivo
 Estudio experimental de las leyes de la reflexión y la refracción de
la luz.
 Determinar el índice de refracción de un prisma semicilíndrico
usando la Ley de Snell.
 Determinar en forma experimental el ángulo crítico para el prisma.
Equipamiento
• Prisma semicilíndrico
• Fuente luminosa (lámpara Pasco)
• Banco Óptico con DiscoGoniométrico
Figura 1
Introducción
Para un medio cualquiera, el índice de refracción n se define como:

n = c /v

Ec. 1

donde c es la velocidad de la luz en el vacío y v es la velocidad de la luz en el medio material. El índice de refracción
del aire es aproximadamente igual al índice de refracción del vacío: 1.
Cuando la luz incide sobre una superficie que separa dos medios, en los cuales la luz sepropaga a diferentes
velocidades, parte de la misma se trasmite, y parte se refleja como muestra la figura 1. Tanto el rayo incidente como el
reflejado se encuentran en el mismo medio de índice n i . El rayo que se transmite (rayo refractado) se encuentra en el
medio de índice n t . N es la NORMAL de la superficie de separación.
Dado el ángulo del rayo incidente respecto a la normal, θ i , elángulo del rayo reflejado respecto a la normal
es de igual magnitud, es decir:

θr = θi

Ec. 2

Esto se conoce como la ley de la reflexión.
Por otro lado, el rayo transmitido al segundo medio, no conserva la dirección original sino que es desviado de
tal forma que cumple la siguiente ecuación:

n i⋅sen  θ i  = nt⋅sen  θ t 

Ec. 3

Esto se conoce como la ley de la refracción o también como ley deSnell.
Estas dos leyes fueron deducidas empíricamente, es decir, mediante la experimentación, sin embargo, se
pueden deducir fácilmente del comportamiento ondulatorio de la luz.
Cuando un rayo de luz incide
desde un medio con menor
índice de refracción hacia
otro medio con mayor índice
de refracción, el rayo
refractado o transmitido, se
desvía acercándose a la
normal. En este caso, para
todo ánguloincidente que
esté entre 0º y 90º, existirá un
rayo refractado con un ángulo
que estará entre 0º y un valor
llamado ángulo crítico, θc
(Ver cuadro izquierdo de la
figura 2).
Figura 2: Rayo transmitido y reflejado en los dos casos posible.
Cuando un rayo de luz incide desde un medio con mayor índice de refracción hacia otro medio con menor índice de
refracción, el rayo refractado o transmitido, sedesvía alejándose de la normal (Ver cuadro derecho de la figura 2).. En
este caso se tiene un rayo transmitido solamente para ángulos incidente que sean menores que el ángulo crítico (rayo
violeta). Si el ángulo incidente es mayor que el ángulo crítico θc, (rayo naranja) no existe rayo transmitido, pero sí un
rayo reflejado llamándose a este fenómeno Reflexión Interna Total.

De la Ley de Snellse deduce el ángulo crítico como:

θ c = sen−1


nt
ni

PROCEDIMIENTO PRIMERA PARTE: determinación del índice de refracción de un prisma semicilíndrico.
En la figura 3, se muestra la lámpara, el prisma y el disco goniométrico que se usan en la experiencia de la Ley de
Snell.

Figura 3: Dispositivos usados en la experiencia
Monte la lámpara y el disco de tal forma que el haz de luz blanca ilumineun diámetro del disco como muestra la
Fig. 4.

Figura 4: Montaje de la lámpara.
Verifique que el haz de luz quede alineado con las flechas que indican ángulo 0°, como muestra la Fig. 5.

Figura 5: Alineación del haz de luz
Monte el prisma con su borde alineado con el diámetro de los 90° y con el centro del prisma coincidiendo con el
centro del disco. Verifique que el haz de luz continúe alineadocon las flechas de 0°, como muestra la figura 6. Si la
alineación es correcta, el rayo que se transmite al interior del vidrio seguirá la dirección radial que será la dirección
normal de la superficie curva.

Figura 6: Montaje del prisma para caso donde

n int

Para cada rayo incidente sobre la superficie plana, en un ángulo  i , el rayo transmitido al vidrio sigue una
dirección radial y no...