Optica geometrica



Informe de prácticas
Física II
Grado en Ingeniería Mecánica


Óptica geométrica.
Leyes de la reflexión y la refracción. Reflexión total.
Objetivos:
Estudiar el comportamiento de un rayo de luz que incide sobre la frontera entre dos medios continuos de distinta densidad.
Familiarizarnos con la reflexión de la luz.
Familiarizarnos con la refracción de la luz.
Familiarizarnos con elfenómeno de la reflexión total de la luz.
Procedimientos:
Experimento 1:
Armar un sistema conformado por un panel circular, subdividido en ángulos (medidos en grados), y un láser cuyo rayo tendrá una trayectoria al panel.

Encender el láser y comprobar que el rayo pasa justo por el centro del panel, centrarlo si fuera necesario.
Poner la pieza transparente (Media luna) con la cara planamirando al láser, en perpendicular a la trayectoria del rayo. Ha de coincidir con la marca de cero grados.
Anotar en la tabla siguiente los valores de los tres ángulos: Incidencia, reflexión y refracción.
Repetir hasta alcanzar los 85º, de 5 en 5.
Mediante los datos obtenidos, verificar que los ángulos de incidencia y reflexión son prácticamente iguales.
Mediante los datos de la tabla, calcularlos senos de los ángulos de incidencia y refracción, anotándolos en la siguiente tabla:
Calcular los coeficientes a y b con sus respectivos errores.
Comprobar que a coincide con 0, dentro de su intervalo de error.
Mediante b, calcular el índice de refracción del medio.
Obtener el valor del coeficiente de correlación de Pearson R.
Hablar sobre la calidad de ajuste a partir del valor delcoeficiente de correlación de Pearson R.
Experimento 2:
Con el mismo sistema que en el experimento anterior, hacer que el punto medio del semicírculo de la media luna coincida con la trayectoria del rayo.

Encender el láser y comprobar que pasa por el centro del panel.
Comprobar que la cara curva está frente por frente al láser, y que el rayo sale por el centro de la cara plana. Verificar que elrayo pasa por la marca de cero grados.
Anotar en la siguiente tabla los valores de los ángulos de incidencia, reflexión y refracción.
Repetir hasta la marca de 85º (si fuese posible), de 5 en 5.
Verificar que los ángulos de incidencia y reflexión son prácticamente iguales.
Determinar experimentalmente el ángulo límite.
A partir de los datos de la tabla anterior, calcular los senos de losángulos de incidencia y refracción, y después, ajustarlos por el método de los mínimos cuadrados.
Calcular los coeficientes a y b, con sus respectivos errores.
Verificar que el valor de a coincide con 0, dentro de su intervalo de error.
A partir de b calcular el índice de refracción del medio, dentro de su intervalo de error.
Obtener el valor del coeficiente de correlación de Pearson R.
Calcular elvalor de (tita sub L) con su error, y comprararlo con el medido directamente.















Toma de datos y análisis:
Experimento 1:
Ɵ1
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
Ɵ3
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
Ɵ2
0
3
6
10
13
16
19
22
25
28
30
32
35
36
38
40
41
42

Siendo Ɵ1 el ángulo deincidencia, Ɵ3 el de reflexión y Ɵ2 el de refrección.

Ɵ1
sen (Ɵ3)
sen (Ɵ2)
0
0
0
5
0,087
0,052
10
0,173
0,104
15
0,258
0,173
20
0,342
0,224
25
0,422
0,275
30
0,5
0,325
35
0,573
0,374
40
0,642
0,42
45
0,707
0,469
50
0,766
0,5
55
0,819
0,529
60
0,866
0,573
65
0,906
0,587
70
0,939
0,615
75
0,965
0,642
80
0,984
0,656
85
0,996
0,669Identificando esta última ecuación con la ecuación de una recta (y=a+bx), obtendríamos a=0 y b=n1/n2. Además sabemos que n1=1, por tratarse del aire.
Despejando: n2=n1/b=1,5










Experimento 2:
Ɵ1
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Ɵ2
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Ɵ3
0
8
15
24
31
40
49
60
75

Siendo Ɵ1 el ángulo de incidencia, Ɵ3 el de reflexión y Ɵ2 el de...