UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO DEPARTAMENTO ACADEMICO DE FISICA
REFLEXIÓN TOTAL O EFECTO PFUND
”
ASIGNATURA: “Laboratorio
DOCENTE: Juvenal
de Física C ”
Perez Huallpa
ALUMNO: German Huamanrayme Bustamante CARRERA PROFESIONAL: ING. Metalúrgica CODIGO: 080657 GRUPO:
HORA: 13:00 – 15:00 15:00
SEMESTRE: 2017 – I I
CUSCO
-
PERU
PRACTICA N° 2 REFLEXION TOTAL. EFECTO DE PFUND INTRODUCCION. Sea una lámina plano .paralela cuya superficie inferior es difusora de luz. un haz de luz incide sobre un punto P donde reflejara de forma difusa, en todas las direcciones. Parte de ella alcanzara la superficie superior de la lámina y será transmitida al aire (rayo 1). Otra porción de la misma será reflejada , volviendo a incidir sobre la superficie difusora (rayo2). Este fenómeno situación solo ocurre para ángulos de incidencia inferiores al Angulo limite de reflexión total. Para valores superiores a este , no habrá componente transmitida en la interface superior, siendo reflejada toda la luz incidente (rayo 3), volviendo a incidir nuevamente sobre la superficie difusora, convirtiéndose en focos difusores secundarios, de intensidad muy inferior a la del foco principal.
A.
CAPACIDADES
B.
EQUIPO Y MATERIALES.
C.
Estudiar la reflexión total de la luz. Determinar el índice de refracción empleando el fenómeno de reflexión total, mediante el método de Pfund para la reflexión en láminas planoparalelas.
Laminas plano-paralelas 1 vernier o pie de rey Papel milimetrado 1 puntero laser 1 estanque de agua
DIAGRAMA DE INSTALACIÓN
D. DATOS EXPERIMENTALES. C.1 TOMA DE DATOS TABLA 1
E.
Diámetro D(cm)
Altura H (cm)
0.55
0.24
0.915
0.305
1.25
0.43
2.0
0.625
2.51
0.77
OBSERVACIONES EXPERIMENTALES. 1. Qué ocurre si la luz incidente no incide perpendicularmente? El siguiente diámetro formado por la refracción de la luz se conforma de deformación ovoide pero esta es grande, la intensidad de su nitidez baja notablemente, por consiguiente a la vez el vidrio se convierte en espejo y refleja la luz.
2. Repita los pasos del procedimiento utilizando el recipiente con ¾ de agua, ¿Qué ocurre? Se aprecia que al ingresar la luz de forma perpendicular la luz atraviesa el estanque con toda normalidad, sin embargo si inclinamos la incidencia de luz, el estanque de agua se convierte en un espejo, por lo que refleja la luz incidente.
F. ANÁLISIS DE DATOS EXPERIMENTALES 1. Con los datos obtenidos en la tabla 1. Halle el índice de refracción del vidrio n, para cada caso, considerando el índice de refracción del aire (≈1). Complete la tabla 2
DIÁMETRO D(cm)
ALTURA H (cm)
Índice de Refracción n
Angulo Critico
0.55
0.24
2.0116
29.809º
0.915
0.305
1.6667
36.869º
1.25
0.43
1.7010
36.0074º
2.0
0.625
1.6008
38.659º
2.51
0.77
1.5829
39.1795º
Hallamos el índice de refracción
Utilizando la formula
4 = 4 Despejando n vidrio:
∗ 4 4 = .+. ∗ = . =2.0116 .+. ∗ = . =1.6667 .+. ∗ = . =1.7010 .+. ∗ = . =1.6008
.+. ∗ = . =1.5829 Hallamos el Angulo crítico utilizando:
= 4 = = 4 ) =( = = 29.809º = . = = 36.869º = . = = 36.0074 = . = = 38.659 = . = = 39.1795 = . 2. Halle el valor promedio del índice de refracción n ± ∆n
2.01161.66671.70101.60081.5829 8.563 ∑ ∆ = 5 = = 5 5 ∆ =1.7126
3. Grafique D en función de H. escriba la ecuación de la curva que se ajusta mejor a su gráfica.
DIÁMETRO VS ALTURA 3 2.5 2
o r t e m1.5 a i D
1
0.5
y = 3.6113x - 0.2668 R² = 0.996
0 0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
Altura
= . − . D = AH+B
Donde: Y=D A B X=H
: Diámetro : Pendiente : -0.2672 intersección de y : altura
4. Obtenga el valor de los parámetros de la curva mediante el método de mínimos cuadrados.
H(cm)
D(cm)
x.y
x2
1
0.24
0.55
0.132
0.0576
2
0.305
0.915
0.279075
0.093025
3
0.43
1.25
0.5375
0.1849
4
0.625
2
1.25
0.390625
5
0.77
2.51
1.9327
0.5929
∑
2.37
7.225
4.1313
1.3190
54.1313 −2.37∗7.225 = ∑−∑∑ = ∑ − ∑ 51.3190 −2.372
=3.6123 = 3.6123 →
Calculando la intercepción en y Hallamos las medias de x y Y
∆ = ∑5 ∆ = ∑5 ∆ = ∑ = . =0.474 ∆ = ∑ = . =1.445 Utilizando la fórmula: b= – m b= 1.445 – (3.6123)0.474 b= -0.2672
∆ ∆
5. Cual es el significado físico de dichos parámetros?.
= . − . D = AH+B
Donde: Y=D A B X=H
: Diámetro : Pendiente : -0.2672 intersección de y : altura
6. Escriba el valor final del índice de refracción n del vidrio con su respectiva incertidumbre hallada por mínimos cuadrados Utilizando la fórmula:
Despejando n v:
= 4 − 1
1 = 16 = 163.6123 3.6123 =0.4506
Tomando la Tabla 2 tenemos que el promedio de nv hallado experimentalmente es:
2.01161.66671.70101.60081.5829 8.563 ∑ ∆ = 5 = = 5 5 ∆ =1.7126
Hallamos la incertidumbre 2.0116 – 1.7126 = 0.299 1.6667 – 1.7126 = -0.0459 1.7010 – 1.7126 = -0.0116 1.6008 – 1.7126 = -01118 1.5829 – 1.7126 = -0.1297
∑ = 2.99 −0.0459 −0.0116 −0.1118 −0.1297 5 5 0. 1 209 = 5 =0.0242 ∆= √ 0.0242 ∆ = 0.1555 Entonces las medidas reales serán
= 2.0116 ± 0.1555 = 1.6667 ± 0.1555 = 1.7010 ± 0.1555 = 1.6008 ± 0.1555 = 1.5829 ± 0.1555 7. De los valores hallados para el índice de refracción n del vidrio ¿Qué valor ud. daría como respuesta? ¿porque? De manera experimental que fue como hallamos el índice de refracción utilizaría el valor promedio obtenido, porque influye bastante el margen de error en la toma de medidas y otros factores que ocurren durante el laboratorio.
8. Que valor toma el Angulo correspondiente al
Ɵ
DI METRO D(cm)
ALTURA H (cm)
ndice de Refracción n
Angulo Critico
0.55
0.24
2.0116
29.809º
0.915
0.305
1.6667
36.869º
1.25
0.43
1.7010
36.0074º
2.0
0.625
1.6008
38.659º
2.51
0.77
1.5829
39.1795º
Ɵ Ɵ > Ɵ ?
9. Que observas para Ɵ< y Cuando Ɵ< :
Ɵ
Si la luz incidente es menor al Angulo crítico, la luz atraviesa el medio y este se refracta cambiando su dirección.
Cuando
Ɵ > Ɵ :
Si la luz incidente es mayor al Angulo crítico, la luz sufre 2 efectos, la primera es que parte del rayo atraviesa el medio ocasionando que este se refracte, la segunda es que la luz incidente se refleja.
G.
CUESTIONARIO APLICACIONES DEL EFECTO PFUND La Serie de Pfund fueron experimentalmente descubiertas en 1924 por August Herman Pfund, y corresponden al electrón que salta desde el 6º y más altos niveles de energía del átomo de hidrógeno, hasta llegar al nivel 5. n2≥ 6 a n1= 5. Las longitudes de onda (nm) de las líneas de la serie de Pfund se encuentran en el infrarrojo. Además debemos tener en cuenta que: Cuando se vaporiza una sustancia y se calienta observamos que emite luz de diversas longitudes de onda que, tras separarlas en un prisma óptico, pueden registrarse, constituyendo el espectro de emisión de la sustancia estudiada. Es posible que predomine un único color, como el amarillo de las lámparas de vapor de sodio, el rojo de las lámparas de neón o el azul verdoso de mercurio. En cualquier caso, el espectro está formado por varias líneas de longitudes de onda determinadas, separadas por regiones de oscuridad total y, lo más importante, características de cada elemento, por lo que es un método de análisis químico, ya que lo identifica inequívocamente. El grosor
(intensidad) de las líneas espectrales es proporcional a la concentración de dicho elemento en la muestra, su aplicación en análisis cuantitativo también está muy extendida.
H.
CONCLUSIONES.
I.
Cuando un haz de luz incide sobre un medio este sufre un cambio en la dirección cuando se refracta. Si la incidencia del haz de luz se realiza perpendicularmente como se vio en el laboratorio la refracción de la luz sobre el vidrio ocasiona que se forme una circunferencia con el haz de luz refractado y reflejado. A mayor altura o espesor del vidrio mayor es el diámetro que se forma y este es más nítido. Se notó experimentalmente que al cambia el medio de vidrio a vidrioagua la formación del diámetro cambio totalmente, en el primer caso se nota el diámetro de reflexión y refracción, mientras que en el segundo caso no se logra divisar muy bien el diámetro, pero si se nota como se refleja a los costados. Cuando el haz de luz incide con un ángulo mayor al ángulo crítico se nota en ambos ejemplos que la luz se refleja en su mayor parte.
COMENTARIOS Y SUGERENCIAS.
Tomar los datos correctamente para no tener muchos errores en el momento del análisis de datos. Leer detenidamente la guía de laboratorio para poder realizar la práctica de laboratorio de manera eficiente. Verificar el buen estado de todos los materiales, para tener menor margen de error.
