REFLEXIÓN Y REFRACCIÓN DE UN HAZ DE LUZ

REFLEXIÓN Y REFRACCIÓN DE UN HAZ DE LUZ

1. OBJETIVOS

Describir las leyes de reflexión.
Verificar experimentalmente las leyes de reflexión.
Describir la ley de refracción de Snell, también llamada de Descartes, para materiales transparentes.

2. INTRODUCCIÓN

La reflexión y refracción de la luz son dos fenómenos que observamos en nuestra vida diaria. La reflexión de la luz porsuperficies pulidas es responsable de la formación de imágenes en espejos, superficies de agua, superficies limpias y lisas, etc. Igualmente, la refracción, o desviación en la trayectoria de un haz de luz al pasar de un medio transparente a otro, explica la formación de imágenes por lentes.

MATERIALES

Agujas


Espejo apoyado a una madera

Papel polar


Recipiente de plastico

Punterolaser


3. FUNDAMENTO TEORICO


A. Naturaleza de la luz.-

Hasta la época de Isaac Newton (1642-1727), la mayoría de los científicos pensaba que la luz consistía en corrientes de partículas (llamadas corpúsculos) emitidas por fuentes de luz. Alrededor de 1665 comenzaron a descubrirse indicios de las propiedades ondulatorias de la luz. En 1887, Heinrich Hertz demostró de forma concluyente quela luz es en efecto una onda electromagnética.
Sin embargo, la concepción ondulatoria de la luz no ofrece una visión completa sobre su naturaleza. Varios efectos asociados con la emisión y absorción de la luz ponen de manifiesto un aspecto corpuscular, en cuanto a que la energía transportada por las ondas de luz está contenida en paquetes discretos llamados fotones o cuantos. Desde 1930 ha sidoposible conciliar estas propiedades ondulatorias y corpusculares, aparentemente contradictorias, gracias al desarrollo de la electrodinámica cuántica. La propagación de la luz se describe mejor mediante un modelo ondulatorio, pero para comprender la emisión y absorción se requiere de un enfoque corpuscular.
B. La reflexión.-

Cuando un haz de luz incide sobre una superficie pulida, sufre unareflexión parcial. Mientras más pulida y limpia es la superficie, mayor es la intensidad del haz reflejado. La reflexión producida por un espejo es llamada especular o regular, mientras que la producida por una superficie porosa, o irregular, como la del papel, se llama difusa. La reflexión difusa no produce imágenes. La reflexión especular se describe mediante las leyes de la
reflexión:

El hazincidente, la normal a la superficie reflectora en el punto de incidencia, y el haz reflejado están en el mismo plano.
El ángulo del rayo incidente θi, es igual al del rayo reflejado θr, ambos medidos con respecto a la normal.
Ver la figura 1. En ella notamos un objeto luminoso frente a un espejo. Un haz de luz es emitido por el objeto e incide sobre el espejo para ser reflejado hacia el ojo delobservador. Este ve la imagen del objeto como si estuviera detrás del espejo. Los ángulos θi y θr son iguales, como dijimos antes. El ángulo θi está definido entre el haz incidente y la normal, o perpendicular al espejo, mientras el ángulo θr lo está entre la normal y el haz reflejado. Las distancias do y di son iguales entre sí.
Reflexión total interna
Un fenómeno interesante se presentacuando la luz pasa de un medio ópticamente más denso a otro menos denso, como cuando la luz pasa desde el agua y entra al aire, en ese caso un rayo se refractara alejándose de la normal, es decir, el ángulo de refracción es más grande que el ángulo de incidencia. La ley de Snell establece que mientras mayor sea el ángulo de incidencia, el ángulo de refracción será mayor. Sin embargo hay un límite. Paracierto ángulo de incidencia llamado ángulo crítico (θc), el ángulo de refracción es 90° y el rayo refractado se dirige a lo largo de la interface entre los medios. Si el ángulo de incidencia es mayor que el ángulo critico (θ1>θc), la luz ya no se retracta, si no se refleja internamente, a esta condición se le llama reflexión interna total.
A partir de la ley de Snell se puede producir una...