Introduccion Fisica 2
Páginas: 13 (3089 palabras)
Publicado: 25 de enero de 2013
Refracción y reflexión de la luz
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Refracción y reflexión de la luz Refracción de la luz. Introducción La refracción es el cambio de dirección que sufre la luz cuando atraviesa la frontera entre dos materiales. Provoca en ocasiones visiones extrañas, como la discontinuidad de un popote cuando parcialmente se introduce en agua. La refracción se debe a que la luz cambia de rapidez al pasar deun material a otro. Cada material permite a la luz cierta velocidad por ejemplo, en el aire la luz viaja aproximadamente a c ( 300,000 Km ), en el agua a 0.75 c , y s en el cristal a 0.66 c . Para determinar la rapidez de la luz que cada medio le permite se puede utilizar la siguiente expresión: VEN EL MEDIO = c n Donde, c es la rapidez de la luz en el vacío ( 300,000 Km ). s n es un número mayorque 1, el cual representa el índice de refracción del material. Su valor depende de la longitud de onda de la luz que se utilice. La Tabla 6.1 muestra valores de ( n ) medidos para distintos materiales, basados en una longitud de onda ( λ = 589 nm ) . Tabla 2.1 Medio Índice de refracción (n ) Medio Índice de refracción (n ) 1.501 1.628 1.461 1.361 1.473 1.333 1.000293 1.00045
Diamante......................... 2.419 Fluorita ............................ 1.434 Cuarzo fundido ................ 1.458 Vidrio Crown .................... 1.52 Vidrio Flint ....................... 1.66 Hielo ................................ 1.309 Poliestireno ..................... 1.49 Cloruro de sodio ............. 1.544 Circón ............................. 1.923
Benceno Disulfuro de carbono Tetracloruro decarbono Alcohol etílico Glicerina Agua Aire Dióxido de carbono
Puede apreciarse que de todos los materiales mostrados en la tabla anterior, la luz viaja más rápido en el aire y es mucho más lenta dentro de un diamante.
2.1 Ley de la refracción La Figura 2.1 muestra cómo los rayos luminosos sufren cambios en sus trayectorias cuando atraviesan la frontera entre dos materiales diferentes. Lasdesviaciones se producen porque la luz cambia de rapidez. En el medio1 las luz posee una velocidad V1 y en el medio 2 viaja a una rapidez V2 .
Refracción y reflexión de la luz
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Para determinar las velocidades de la luz en cada medio se emplea el índice de refracción ( n ) , el cual varía según la longitud de onda de la luz utilizada, es decir, si los rayos luminosos de la Figura 2.1fueran de diferente longitud de onda (λ ) , si unos rayos fueran de color rojo y otros de color azul, las desviaciones serían distintas, porque cada rayo alcanzaría diferente velocidad dentro del mismo medio. De hecho, este comportamiento de la luz le permitió a Newton descomponer un haz de luz blanca en un arco Iris.
n1 , n2 ⇒ índices de refracción de cada medio V1 , V2 ⇒ velocidad de la luz encada medio
medio 1
n 1,V
1
Frontera
medio 2
n2 , V
2
Figura 2.1
Las reglas que describen cómo es que la luz se refracta fueron descubiertas de manera separada por tres pensadores del siglo XVII, ellos fueron: Christian Huygens, Pierre de Fermat y Snell. 2.2 Ley de Snell A continuación se mostrará el proceso seguido por Snell para la obtención de la ley de la refracción dela luz. Para el análisis se empleará la figura 2.2, que muestra los detalles de las refracciones de dos rayos luminosos paralelos. El comportamiento es el siguiente:
Refracción y reflexión de la luz
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El rayo #1 entra en contacto con la frontera antes que el rayo # 2 , a partir de ese instante y después de un tiempo t , el rayo #1 se desplaza dentro del medio 2 una distancia queequivale a (V2 t ). Al mismo tiempo el rayo # 2 recorre otra distancia que equivale a (V1 t ). Lo suficiente para llegar a la frontera.
rayo # 2 medio1
90 o
normal V1 t
rayo #1
θ1 θ1 H θ2
θ1
frontera
medio 2 θ2
V2 t
90 o
θ2
Figura 2.2 Si se observa, se tienen dos triángulos rectángulos, que comparten la misma hipotenusa H , entonces si aplicamos la función seno a ambas...
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Refracción y reflexión de la luz Refracción de la luz. Introducción La refracción es el cambio de dirección que sufre la luz cuando atraviesa la frontera entre dos materiales. Provoca en ocasiones visiones extrañas, como la discontinuidad de un popote cuando parcialmente se introduce en agua. La refracción se debe a que la luz cambia de rapidez al pasar deun material a otro. Cada material permite a la luz cierta velocidad por ejemplo, en el aire la luz viaja aproximadamente a c ( 300,000 Km ), en el agua a 0.75 c , y s en el cristal a 0.66 c . Para determinar la rapidez de la luz que cada medio le permite se puede utilizar la siguiente expresión: VEN EL MEDIO = c n Donde, c es la rapidez de la luz en el vacío ( 300,000 Km ). s n es un número mayorque 1, el cual representa el índice de refracción del material. Su valor depende de la longitud de onda de la luz que se utilice. La Tabla 6.1 muestra valores de ( n ) medidos para distintos materiales, basados en una longitud de onda ( λ = 589 nm ) . Tabla 2.1 Medio Índice de refracción (n ) Medio Índice de refracción (n ) 1.501 1.628 1.461 1.361 1.473 1.333 1.000293 1.00045
Diamante......................... 2.419 Fluorita ............................ 1.434 Cuarzo fundido ................ 1.458 Vidrio Crown .................... 1.52 Vidrio Flint ....................... 1.66 Hielo ................................ 1.309 Poliestireno ..................... 1.49 Cloruro de sodio ............. 1.544 Circón ............................. 1.923
Benceno Disulfuro de carbono Tetracloruro decarbono Alcohol etílico Glicerina Agua Aire Dióxido de carbono
Puede apreciarse que de todos los materiales mostrados en la tabla anterior, la luz viaja más rápido en el aire y es mucho más lenta dentro de un diamante.
2.1 Ley de la refracción La Figura 2.1 muestra cómo los rayos luminosos sufren cambios en sus trayectorias cuando atraviesan la frontera entre dos materiales diferentes. Lasdesviaciones se producen porque la luz cambia de rapidez. En el medio1 las luz posee una velocidad V1 y en el medio 2 viaja a una rapidez V2 .
Refracción y reflexión de la luz
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Para determinar las velocidades de la luz en cada medio se emplea el índice de refracción ( n ) , el cual varía según la longitud de onda de la luz utilizada, es decir, si los rayos luminosos de la Figura 2.1fueran de diferente longitud de onda (λ ) , si unos rayos fueran de color rojo y otros de color azul, las desviaciones serían distintas, porque cada rayo alcanzaría diferente velocidad dentro del mismo medio. De hecho, este comportamiento de la luz le permitió a Newton descomponer un haz de luz blanca en un arco Iris.
n1 , n2 ⇒ índices de refracción de cada medio V1 , V2 ⇒ velocidad de la luz encada medio
medio 1
n 1,V
1
Frontera
medio 2
n2 , V
2
Figura 2.1
Las reglas que describen cómo es que la luz se refracta fueron descubiertas de manera separada por tres pensadores del siglo XVII, ellos fueron: Christian Huygens, Pierre de Fermat y Snell. 2.2 Ley de Snell A continuación se mostrará el proceso seguido por Snell para la obtención de la ley de la refracción dela luz. Para el análisis se empleará la figura 2.2, que muestra los detalles de las refracciones de dos rayos luminosos paralelos. El comportamiento es el siguiente:
Refracción y reflexión de la luz
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El rayo #1 entra en contacto con la frontera antes que el rayo # 2 , a partir de ese instante y después de un tiempo t , el rayo #1 se desplaza dentro del medio 2 una distancia queequivale a (V2 t ). Al mismo tiempo el rayo # 2 recorre otra distancia que equivale a (V1 t ). Lo suficiente para llegar a la frontera.
rayo # 2 medio1
90 o
normal V1 t
rayo #1
θ1 θ1 H θ2
θ1
frontera
medio 2 θ2
V2 t
90 o
θ2
Figura 2.2 Si se observa, se tienen dos triángulos rectángulos, que comparten la misma hipotenusa H , entonces si aplicamos la función seno a ambas...
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