Practica 5

Laboratorio 5 ´ Optica Geom´trica e
5.1 Objetivos

1. Descubrir el resultado de mezclar luces en diferentes combinaciones. 2. Verificar experimentalmente de la ley de Snell. 3. Determinar el ´ ındice de refracci´n y el ´ngulo de reflexi´n total interna de o a o un trapezoide de acr´ ılico 4. Medir el ´ngulo de reflexi´n interna total. a o 5. Determinar la distancia focal de un lente convergente ymedir la magnificaci´n al combinar las distancias entre el objeto y su imagen. o

5.2

Preinforme

1. ¿ Cu´les son las leyes fundamentales de la optica geom´trica? a ´ e 2. Describa en qu´ consiste el fen´meno de reflexi´n total interna e o o 3. Haga un diagrama de rayos para la formaci´n de la imagen en una lente o convergente y en una lente divergente 4. Estudie la ecuaci´n para las lentesdelgadas, entendiendo el significado de o cada una de las variables y establezca una convenci´n de signos apropiada. o

5.3

Fundamento Te´rico o

La optica geom´trica se refiere al comportamiento de los haces luminosos en los ´ e instrumentos ´pticos. Se basa en cuatro leyes fundamentales las cuales son el o 39

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´ ´ LABORATORIO 5. OPTICA GEOMETRICA

Figura 5.1: Ley de reflexi´n. oresultado de los primeros estudios que se hicieron a cerca del comportamiento de la luz:

5.3.1

Ley de propagaci´n rectil´ o ınea de la luz

Esta ley se enuncia de la siguiente manera: En un medio homog´neo la luz se propaga en linea recta. e Las sombras y penumbras observadas en una pantalla provenientes de un objeto iluminado con una fuente puntual de luz o la obtenci´n de im´genesutilizando o a una c´mara oscura, constituyen evidencia pr´ctica de esta ley. Su validez est´ a a a restringida al caso en el cual las dimensiones del objeto sean mucho mayores a la longitud de onda de la luz utilizada. Cuando la luz interact´a con objetos que u son comparables con su longitud de onda, la luz no se propaga rectil´ ıneamente, presentandose el fen´meno de difracci´n de la luz1 el cual haceparte del campo o o de la optica f´ ´ ısica

5.3.2

Ley de reflexi´n de la luz o

Cuando un rayo de luz llega a una superficie reflectora formando un angulo de ´ incidencia θi con la normal a dicha superficie, se refleja en la superficie formando un ´ngulo de reflexi´n θr con la misma normal (ver figura 4.1). La ley de reflexi´n a o o de la luz establece que: 1. El rayo incidente, el rayo reflejado yla normal a una superficie reflectora est´n en un mismo plano a
1

ver cap´ ıtulo 6 de este texto

´ 5.3. FUNDAMENTO TEORICO

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Figura 5.2: Ley de refracci´n. o 2. El ´ngulo de incidencia θi entre el rayo incidente y la normal es igual al a a ´ngulo de reflexi´n θr entre el rayo reflejado y la normal (θi = θr ) o

5.3.3

Ley de refracci´n de la luz o

Cuando un rayo de luz llega auna superficie que separa dos medios transparentes formando un angulo de incidencia θi con la normal a dicha superficie, parte del ´ rayo de luz incidente se transmite al segundo medio formando un a´gulo de ren fracci´n θt con la misma normal (ver figura (5.2)). La ley de refracci´n establece o o que 1. El rayo incidente, el rayo refractado y la normal se encuentran en un mismo plano 2. La relaci´nentre los senos de los ´ngulos de incidencia y refracci´n es igual o a o a una constante dada por la relaci´n entre las velocidades de la luz entre los o medios incidente y refractante, es decir: Sen θi vi = . Sen θt vt (5.1)

Lo anterior significa que cuando la luz pasa de un medio homog´neo transparente e a otro medio homog´neo transparente, se observa un cambio en la direcci´n de la e o luz comoproducto del cambio de la velocidad.

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´ ´ LABORATORIO 5. OPTICA GEOMETRICA

La relaci´n entre la velocidad de la luz cuando esta pasa del vac´ a cualquier otro o ıo medio se conoce como ´ ındice de refracci´n absoluto, notado con la letra n, se o escribe como: c n= . v Con esta relaci´n es claro que: o vi nt λi = = , vt ni λt con lo cual la ley de refracci´n podr´ escribirse como o a...