Informe Índice De Refraccion

Física, primer curso
Fecha de la práctica: 29/11/2012




Determinación de índices de refracción

Objetivos:
* Determinar el índice de refracción de un cuerpo semicircular y su ángulo límite.
* Observar la dispersión cromática y determinar el ángulo de desviación mínima para un prisma óptico tanto practica como teóricamente.
Montaje experimental:
* Superficie metálicagraduada con ± 0,001(m) de precisión donde se sitúan tanto el foco de luz como el disco óptico.
* Lámpara conectada a una fuente de alimentación con un pie magnético.
* Diafragma unido a la estructura de la lámpara con un porta-diafragma.
* Diafragma unido por un pie magnético con una lente convergente de distancia focal 0,1(m).
* Disco óptico graduado con pie magnético con precisión de± 0,017 (rad).
* Cuerpo semicircular de índice de refracción desconocido.
* Prisma óptico de refracción desconocido.

Introducción teórica:
Se denomina índice de refracción absoluto, n, a un medio material a la relación entra la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad en dicho medio. El índice de refracción depende de las características físicas de cada medio ydetermina algunas propiedades de los materiales transparentes como el brillo de los diamantes cuyos índices de refracción son los más altos.
Cuando un haz de luz incide sobre una superficie de separación de dos medios transparentes distintos una parte de refleja (sin variar la velocidad) y otra se refracta variando la dirección y la velocidad. Centrándonos en este último caso, las Leyes de Snell dicenque:
1. El rayo incidente, la normal y el rayo refractado están en el mismo plano.
2. La relación entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo de refracción es una constante característica de los dos medios llamada invariante de refracción.
De esta manera puede establecerse que cuanto más refringente sea un medio el ángulo formado respecto a la normal será menor. En el caso de quela luz pase de un medio más refringente a otro menos refringente (como por ejemplo de vidrio al aire o del agua al aire) existe un cierto ángulo de incidencia para el cual el ángulo de refracción es 90°y por lo tanto como sen 90° =1 se puede hallar el llamado ángulo límite. Aplicando la Ley de Snell queda la siguiente relación: sen límite =n2/n1
Cuando un haz de luz atraviesa un prisma óptico,es decir, medio transparente limitado por dos superficies planas no paralelas, el rayo que emerge sufre una desviación respecto a la dirección del ángulo incidente. Además en un prisma puede observarse la dispersión cromática que sufre la luz blanca. Esto es debido a que la mayor parte de los haces de luz están formados por una mezcla de distintas longitudes de onda, ; como dentro de un prismacada  tiene un índice de refracción distinto al refractarse se separan y se manifiestan los colores del espectro visible.
Una manera de determinar el índice de refracción de un prisma es midiendo la desviación a partir del ángulos observados del color rojo y violeta respecto a la dirección del incidente sabiendo que cuando el ángulo emergente es igual al incidente, es decir, cuando la trayectoriadel haz de luz en el interior del prisma es paralela a la base. En este caso se cumple que el ángulo diedro del prisma es dos veces el ángulo refractado y el incidente es la suma de la desviación y el ángulo del prisma todo ello partido por dos. Teniendo esto en cuenta se aplica la Ley de Snell.

Resultado experimental:
1. Cálculo del error en magnitudes calculadas indirectamente, es decir,en el índice de refracción. El método a utilizar es el de la suma de los cuadrados de las derivadas parciales.
A partir de la Ley de Snell: naire sen =nvidrio sen tomando como naire=1.
El error obtenido tanto en aire-vidrio, como vidrio-aire es el mismo en cuanto a la ecuación, sólo cambia el orden de los sumandos.
Δn=sen αsen βδαΔn2+sen αsen βδβΔn2→Δn=n1tan αΔn2+1tan βΔn2
2....