UNIVERSIDAD NACIONAL SAN ANTONIO ABAD DELCUSCO
PRACTICA DE LABORATORIO Nro.2
REFLEXION TOTAL- EFECTO DE PFUND Curso: EXPERIMENTOS DE FISICA IV Carrera: ING. ELECTRICA Nombre: JOSE LUIS HUAMAN GASPAR Código: 133671 GRUPO: 425-A
CUSCO – PERÚ PERÚ
2017-I
PRACTICA DE LABORATORIO Nro.2
REFLEXION TOTAL EFECTO DE PFUND
A. CAPACIDADES Estudiar la reflexión total de la luz Determinar del índice de refracción empleando el fenómeno de reflexión total, mediante el método de Pfund para reflexión en láminas plano-paralelas.
B. FUNDAMENTO TEORICO Sea una lámina plano-paralela cuya superficie inferior es difusora d e la luz. un haz de luz incide sobre un punto p donde reflejara de forma difusa, en todas las direcciones. Parte de ella alcanzará la superficie superior de la lámina y será transmitida al aire. En óptica la reflexión interna total es el fenómeno que se produce cuando un rayo de luz atraviesa un medio de índice de refracciónn2 menor que el índice de refracción n1 en el que éste se encuentra, se refracta de tal modo que no es capaz de atravesar la superficie entre ambos medios reflejándose completamente. Este fenómeno solo se produce para ángulos de incidencia superiores a un cierto valor crítico, θc. Para ángulos mayores la luz deja de atravesar la superficie y es reflejada internamente de manera total. La reflexión interna total solamente ocurre en rayos viajando de un medio de alto índice refractivo hacia medios de menor índice de refracción. La reflexión interna total se utiliza en fibra óptica para conducir la luz a través de la fibra sin pérdidas de energía. En una fibra óptica el material interno tiene un índice de refracción más grande que el material que lo rodea. El ángulo de la incidencia de la luz es crítico para la base y su revestimiento y se produce una reflexión interna total que preserva la energía transportada por la fibra.
La ley de Snell permite calcular el ángulo limite en función de los índices de refracción de los medios que separa la interface.
Para nuestro caso, podemos obtener el ángulo limite en función de H: espesor de la lámina y D: diámetro de la zona de iluminación débil.
= 11/4 +14 Obteniendo una relación para H y D:
= 21/4 1 1
C. EQUIPO Y MATERIALES
Laminas plano-paralelas de vidrio 1 Vernier o pie de rey Papel milimetrado. 1 puntero laser 1 estanque de agua
D. TOMA DE DATOS Diámetro D(mm) 5 11 15 22 27
Altura H(mm) 1 2 3 5 30
E. OBSERVACIONES EXPERIMENTALES 1. ¿Qué ocurre si la luz incidente NO incide perpendicularmente? Varia diferencialmente es decir que cambia minuciosamente. 2. ¿repita los pasos del procedimiento utilizando el recipiente con ¾ de agua, ¿Qué ocurre? La luz incide se transmite en gran parte por la cua l no se puede observar con mucha claridad el cual solo observamos el ángulo de transmisión en el agua.
F. ANALISIS DE DATOS EXPERIMENTALES 1. Con los datos obtenidos, halle el índice de refracción del vidrio n, para cada caso, considerando el índice de refracción del aire (n=1)
Diámetro D(mm)
Altura H(mm)
Índice de refracción n
Angulo critico( )
5 11 15 22 27
1 2 3 5 10
1.28 1.24
51.34° 53.97°
1.28
51.34°
1.35
47.73°
1.79
34.02°
1= 11/4 +14 5 1= 1 +4 5 = √ 21..526255 =0.78087 4 1=51.34° 2, 3, 4 5: 22=190° ; 1=1 1 = 51.1 34° =1.28 = 1
a) Hallando el ángulo critico (
) de la fórmula:
Con este mismo paso hallamos
b) Hallando el índice de refracción
Con el mismo ecuación hallamos
, , ,
2. Halle el valor promedio del índice de refracción n
Índice de refracción n
±∆
=|
|
1
1.28
0.108
0.0117
2
1.24
0.148
0.0219
3
1.28
0.108
0.0117
4
1.35
0.038
0.0014
5
1.79
0.402
0.1616
6.94
0.804
0.208
∑
∑ 6. 9 4 = 5 = 5 =1.388 = ∑1 = 0.2408 =0.228
Calculo del error estándar
Calculo de error probable
Valor verdadero
:
=∆ = √ 5 = 0.2.222836 =0.102 ƞ= ̅ƞ± =1.338±0.102
3. - Grafique D en función de H. Escriba la ecuación de la curva que se ajusta mejor a su gráfica
f(D)=H
Y=6.409x+0.228
35 30 25
) D ( 20 o r t e m15 a i D
10 5 0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
Haltura(H)
D=AH+B La que mejor se ajusta con los datos es la ecuación lineal.
4. Obtenga el valor de los parámetros de la curva mediante el método de los mínimos cuadrados. n
D=X(mm)
H=Y(mm)
1 2 3 4 5
5 11 15 22 27
1 2 3 5 7
∑
81
18
XY(
)
5 22 45 110 196
25 121 225 484 729
378
1584
∑ ∑ 5 378 18 81 = ∑∑ = ∑ 51584 81 =6.409
∑ ∑ = ∑ ∑∑∑ = 181584 813782 =0.228
5158481
5. ¿cuál es el significado fisco de dichos parámetros? A: está en función de los índices de refracción del vidrio (n) y del aire (n1) D=AH+B
= 4 1 +
B: representa el error cometido en la toma de datos.
6. Escriba el valor final del índice de refracción ƞ del vidrio con su respectiva incertidumbre.
=. = ∑ 2 ∑ 2 × = 51584 812 × . =. =1.368±0.128
7. De los valores hallados para el índice de refracción del vidrio ¿qué valor Ud. Daría como respuesta? 1.368, porque es el valor que más se aproxima al índice de refracción ya establecido del vidrio.
Ɵ
8. ¿Qué valor toma el ángulo correspondiente al ? 51.34° 53.97° 51.34° 47.73°
=1 = =− (1.3188)=48.36° < > Ɵ Ɵ
9. ¿Qué observas para
Ɵ
34.02°
?
Para Ɵ˂ ocurre el fenomeno de la reflexion total y para rayo solamente se refleja.
˃
el
G. CONCLUSIONES Cuando la luz incide sobre un medio de mayor incide de
refracción el rayo se desvía de la normal de tal manera que el ángulo de salida es mayor que el Angulo incidente. Se pudo determinar la reflexión total de la luz, se vio y comprobó cómo funciona el experimento
H. COMENTARIOS Que debería de utilizarse diferentes superficies, para aprender y
observar cómo actúan la intensidad luminosa. Sería interesante que agregáramos más materiales para el experimento
I. CUESTIONARIO APLICACIONES La fibra óptica es un medio de transmisión, empleado habitualmente en redes de datos y telecomunicaciones, consistente en un hilo muy fino de material transparente, vidrio o materiales plásticos, por el que se envían pulsos de luz que representan los datos a transmitir. El haz de luz queda completamente confinado y se propaga por el interior de la fibra con un ángulo de reflexión por encima del ángulo límite de reflexión total, en función de la ley de Snell. La fuente de luz puede ser un láser o un diodo led. Las fibras se utilizan ampliamente en telecomunicaciones, ya que permiten enviar gran cantidad de datos a una gran distancia, con velocidades similares a las de la radio y superiores a las de un cable convencional. Son el medio de transmisión por cable más avanzado, al ser inmune a las interferencias electromagnéticas, y también se utilizan para redes locales donde se necesite aprovechar las ventajas de la fibra óptica sobre otros medios de transmisión.