UNIVERSIDAD DE ATACAMA Facultad de Ciencias Naturales Departamento de Física
INFORME DE LABORATORIO “Espejos Planos y Esféricos”
Asignatura: Física III Profesor: Profesor: Américo Cuchillo Flórez Integrantes: _Gabriel Olivares _ bfvm _hvsv Gru!o: "unes A Fecha "A#$: %&'()'%(*% Fecha entrega: '()'%(*%
INTRODUCCION.
Como sabemos, la luz perceptible no es más que una pequeña porción del espectro electromagnético. Aunque, según la Teoría Corpuscular propuesta por Isaac e!ton, según la cual la luz consiste en un "lu#o de partículas luminosas $corpúsculos%, que e&plican su propagación rectilínea en un medio 'omogéneo, cuando la luz incide sobre un cuerpo, este la de(uel(e al medio dependiendo de las características propias de éste ) de las ambientales, ) este "enómeno es denominado re"le&ión la cual inter"iere en las super"icies opacas ) gracias a este "enómeno podemos (er las cosas que se encuentran a nuestro alrededor. *ntonces la le) de la re"le&ión nos e&plica dos cosas las cuales son de gran importancia para nuestro e&perimento que debemos conocer, cuando la super"icie re"lectante es mu) lisa, ocurre una re"le&ión de luz llamada especular o regular. +ara este caso tenemos lo siguiente *l ra)o incidente, el ra)o re"le#ado ) la recta normal, deben estar en el mismo plano $mismo medio%, con respecto a la super"icie de re"le&ión en
el punto de incidencia. *l ángulo "ormado entre el ra)o incidente ) la recta normal es igual al ángulo que e&iste entre el ra)o re"le#ado ) la recta normal. θi = θr
*ntonces como resultado de esta le) podemos comprobar que en cualquier espe#o plano su imagen es (irtual $no es in(ertida% ) en e"ecto la distancia del ob#eto $s% ) la distancia de la imagen $-s% son iguales, algo seme#ante ocurrirá con los espe#os es"éricos donde la "ormación de la imagen cumplirá con la ecuación de descartes ) de la cual obtendremos una imagen real e in(ertida si $s% tiene una distancia de imagen de (alor positi(o ) en otro caso obtendremos una imagen (irtual ) derec'a si $s% tiene una distancia negati(a.
*n consecuencia (eremos el resultado e&perimental a lo largo de este in"orme en el cual logramos probar la le) e&plicada anteriormente ) en la cual logramos obtener la "ormación de imágenes tanto en espe#os es"éricos como en espe#os planos.
DESARROLLO EXPERIMENTAL DE ESPEJOS PLANOS Y ESFERICOS. OBJETIVOS:
- /eri"icar la le) de 0e"le&ión en los espe#os planos - /eri"icar la teoría de la "ormación de imágenes en espe#os planos. - /eri"icar la teoría de la "ormación de imágenes en espe#os es"éricos. ACTIVIDAD EXPERIMENTAL PARA ESPEJOS PLANOS
*s este e&perimento (eri"icaremos la le) de la re"le&ión en los espe#os planos ) la teoría de la "ormación de imágenes tanto reales como (irtuales. MATERIALES
1 1 1 4
*spe#o plano 2oque de madera 3o#a de papel de tamaño o"icio Al"ileres
1 Tabla plana blanda 1 0egla 1 Transportador
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Colocar una 'o#a de papel sobre una tabla blanda. Trace una recta por el centro ) paralela al borde de la 'o#a, $(ertical% en la mitad de la recta, trace una perpendicular a ella desde un borde de la 'o#a a otro $'orizontal%. 5u#ete un espe#o en posición (ertical a un bloque de madera. Coloque el espe#o ) el bloque sobre la 'o#a de papel, con el borde in"erior del espe#o sobre la recta que se trazó por el centro de la 'o#a. Cla(e un al"iler en posición (ertical en la 'o#a, de modo que se a"irme en la tabla que está deba#o de ella, ) sobre la recta (ertical, a unos 6 centímetros "rente al espe#o. *l al"iler representa el espe#o $7% cu)a imagen $I% "ormada detrás de espe#o se desea localizar. Cla(e sobre la 'o#a otro al"iler, A, a la derec'a del al"iler ob#eto 7 ) "rente al espe#o. Con un o#o a ni(el de la super"icie del papel, mire por la base del al"iler A, mo(iendo la cabeza a la izquierda o a la derec'a 'asta que el al"iler A parezca la imagen $I% del al"iler 7 que se (e en el espe#o. 8antenga la cabeza en la misma posición 'asta que se "i#e otro al"iler C, en la línea recta que une A con I. 9e la misma manera, coloque en línea los al"ileres 2, 9 ) *, a la izquierda de 7, de tan manera que estos ) la imagen I queden en línea recta. 0etire el espe#o ) los al"ileres. Trace las rectas por los ori"icios de#ados por los al"ileres A ) C, : ) *, 2 ) 9 'asta la línea del espe#o ) prolónguenlas 'asta que
se intercepten $la prolongación de estas rectas debe trazarse con línea punteada% la intersección de las líneas punteadas muestra la ubicación de la imagen I del al"iler colocado en 7. ;na con rectas el ori"icio del al"iler 7 con los puntos en que la línea del espe#o corta a las rectas ACI, 29I ) :*I respecti(amente, como se muestra en la "igura <. =as rectas que parten de 7 representan ra)os de luz que se originan en 7. =os trazos 0>C, 09 ) 0* representan las direcciones en que estos ra)os luminosos son re"le#ados por el espe#o. ?bser(e que los ra)os de luz re"le#ados aparentan pro(enir de la imagen I, pero que en realidad (ienen del ob#eto 7. *n otras palabras, el o#o del obser(ador interpreta los ra)os re"le#ados como tu(ieran su origen en el punto I, en el otro lado del espe#o. +or lo tanto, se dice que la imagen está detrás del espe#o. *n tal caso, la imagen es una IMAGEN VIRTUAL. Con el ob#eto de 'acer mediciones para determinar el cumplimiento de la =e) de la 0e"le&ión, se traza la normal, una perpendicular a la línea del espe#o en los puntos donde se re"le#a cada ra)o de luz, esto es, 0, 0>, ) 0>>. *l ángulo "ormado por la normal ) el ra)o que incide en el espe#o es el ángulo de incidencia. *l ángulo "ormado por la normal ) el ra)o re"le#ado es el ángulo de re"le&ión. 8ida estos ángulos, así como la distancia del ob#eto al espe#o ) la distancia del espe#o a la imagen. Identi"ique esos ángulos ) distancia en el diagrama ) tabule los (alores. TABLA I
. Rect
Ɵi
Ɵr
Rect AC
<@.6
<@ <
Rect DB
Err!r
S
S"
6 cm. 6 cm.
6.76 cm. 6.76 cm.
Err!r
1B 1B
C.O.O
16. cm 1D. cm
C.O.I
16.4cm 1D.4cm
A#$%i&i& 'e 't!&
-
*n el diagrama, trace la tra)ectoria de cada uno de los 'aces de luz. /eri"ique en cada caso la =e) de la 0e"le&ión, midiendo ) comparando los ángulos ɵi ) ɵr para cada 'az de luz. /eri"ique la concurrencia de la prolongación de los tres ra)os luminosos re"le#ados en el punto imagen. 8ida las distancias imagen ) ob#eto ) (eri"ique si son iguales o distintas. Eusti"ique. 8ida el camino óptico de cada uno de los 'aces de luz. Compruebe la equi(alencia de las tra)ectorias desde la imagen.
Experimento de Espejos Esféricos
Materiales a sar! " Bancos #pticos $ Mesa Porta pris%as $ Espejo Esférico $ Pantalla Transl&ci'a ( )inetillos $ Pie 'e %etro $ *inc+a 'e %e'ir $ Fente L%inosa Desarrollo Experimental
$, Monte el -anco .ptico/ con la pantalla/ la fente l%inosa y fije el espejo esférico a n e0tre%o 'el riel/ 'on'e co%ien1a la n%eraci.n/2en ese or'en,3 ", Deter%ine el centro 'e cr4atra 'el espejo3 Para ello -i5e/ con la pantalla translci'a/ la i%a6en 'a'a por el o-jeto l%inoso3 Me4a la pantalla translci'a 5e tiene la i%a6en 'e %o'o 5e esta se 4ea n7ti'a3 Me4a si%lt8nea%ente el o-jeto y la pantalla %antenien'o la i%a6en n7ti'a/ 'e %o'o 'e encontrar la posici.n 'on'e a%-os/ o-jeto e i%a6en/ se encentran so-re el riel .ptico 29 : 9;,3este pnto correspon'e e0acta%ente al centro 'e cr4atra 'el espejo/ y la 'istancia 'es'e el espejo a este pnto/ correspon'e al ra'io R 'el espejo esférico3 La %ita' 'e esta 'istancia correspon'e a la 'istancia focal “f” 'el espejo3 Radio del espejo! <= c% Distancia focal: "< c%3 Error de Medición! >3? %%
(, Mi'a el ta%a@o “y” 'el o-jeto3 Tamaño del objeto! < c%3
Mi'a la 'istancia 'es'e el espejo +asta 'on'e se for%a la i%a6en 2s;, y el ta%a@o 'e esta 2y;, can'o el o-jeto se encentra en las si6ientes posiciones! a, Entre el foco y el 4értice 'el espejo3 -, En el foco3 c, Entre el foco y el centro 'e cr4atra ', 9o-re el centro 'e cr4atra3 e, Entre el centro 'e cr4atra y el infinito3
TABLA II
+aso a +aso b +aso c +aso d +aso e
!cm"
#!cm"
M$ %s&'s
(# medida ima)en !cm"
M $ *#'*
$? "< (? <= >
I%a6en 4irtal <(" = <= <$
M$ $= "3"" $ >3=
A%enta'a ?> C < "3?
%$ $"3? "3"? $ >3"?
3De la ta-la III a"
Deter%ine el 4alor pro%e'io 'e f/ la 'es4iaci.n est8n'ar n y el error ∆f GEste 4alor 'e f es el %is%o o-teni'o en el pnto "H G8l es la %8s cre7-le y por 5éH
b" Deter%ine el 4alor pro%e'io 'e R/
la 'es4iaci.n est8n'ar n y el error ∆R G Este 4alor 'e R es el %is%o o-teni'o en el pnto "H G8l es la %8s cre7-le y por 5éH
=, Jrafi5e 9 4Ks 9; ee caso es asi la ta-la 05 parece esta n al re4es los 'atos co%para'o con el 6rafico y si esta -eno 5; asi 05 en este no se ponen ecaciones333 + ,cm)( )) )2 )0 /* /2 2% 22 20 &% 3( 0( 4/ **( *%( */(
+.,cm*%/ 0012 3212 &3 &( 2% /& /% /*12 )0 )& )/12 )%12 )(12 )( %012
C3 a, Jrafi5e : $K9 4erss :$K9 aca ,an las ec-aciones en el )rafico falta la tabla
Ajste la recta 5e reslta en el 6r8fico C3a Por el %éto'o 'e los %7ni%os ca'ra'os 2%%c, 2y:%0 -,3 b".%
Pen'iente! >3>>$=
Tér%ino li-re! >3<>C c".% o%pare la ecaci.n 'a'a por el MM con la ecaci.n 'e Descartes GE0iste al6na relaci.n entre ellasH GTiene al6na si6nifica'o la pen'ienteH G el tér%ino li-reH G la intersecci.n 'e la recta 'e los MM con los ejes cartesianosH La relaci.n 5e e0iste entre la Ecaci.n 'e Descartes y la Ecaci.n 'a'a por MM es 5e las 'os 'an na recta/ .sea a%-as son e5i4alentes/ y se co%pre-a a continaci.n! $K9 $K9; : $Kf 2Ecaci.n 'e Descartes, y : %0 - 2con 0 : $K9, 2Ecaci.n 'e MM, o%o y : $K9 Q 0 : $K9/ entonces 'espejan'o la f.r%la 'e la Ecaci.n 'e Descartes nos 'a lo si6iente! - : $Kf La pen'iente in'ica 5e al a%entar la 'istancia 'el o-jeto 29,/ la 'istancia 'e la i%a6en 29;, 4a 'is%inyen'o/ o sea a%-as son in4ersa%ente proporcionales3 El tér%ino li-re 'e la Ecaci.n 'e MM - correspon'e a f$/ y se co%pre-a a continaci.n! 9ien'o y : >/>>$=0 >3<>C2Ecaci.n 'e MM, o%o - : f$ / entonces! - : >3<>C $ : "(3<$ c% " : <3=$ c% 2Ra'io, o%o f e0peri%ental fe 'e "(3? c% y - fe "(3<$ c% son si%ilares/ entonces se co%pre-a la i6al'a' afir%a'a 3 o%pare los 4alores 'e R encontra'os en los pntos "/ ? y C3 G8l esti%a 5e es el 4er'a'eroH )stifi5e3 R en el pnto " R en el pnto ? R en el pnto C El 4alor ,erdadero entre
: < c% : <3=$ c% : <3>$ c% los tres 4alores 'e R es el o-teni'o en el pnto / ya 5e se aplic. MM a los $= 4alores o-teni'os con las 'istintas 'istancias 'el o-jeto 29,/ lo cal +ace 5e ese 'ato sea %8s representati4o 5e los otros 'os restantes3 o%pare los 4alores 'e f encontra'os en los pntos B/ E y *3 G8l es el 4er'a'eroH f en el pnto " f en el pnto E f en el pnto *
: "(3? c%3 : "(3
El 4alor ,erdadero entre los tres 4alores 'e R es el o-teni'o en el pnto / ya 5e al i6al co%o se 'ijo anterior%ente/ a los $= 4alores o-teni'os 'e las 'istintas %e'iciones se les aplic. MM/ el cal 'io na ecaci.n/ 'e 'on'e se p'o calclar y 'espejar R a partir 'el tér%ino li-re b3
$", Jrafi5e 99 4Ks 9
+01+L2I01E.
•
El espejo plano es no 'e los espejos %8s sencillos en el cal se c%plen na serie 'e caracter7sticas! La i%a6en en estos espejos sie%pre ser8 4irtal/ sin a%ento y 'erec+a/ la i%a6en esta tan atr8s 'el espejo co%o el o-jeto esta 'elante 'e él y esta 'erec+a3
•
9e 4erifico e0peri%ental%ente la ley 'e la refle0i.n3
•
La l1 se propa6a sie%pre en l7nea recta a no ser 5e el %e'io ca%-ie o al6o la 'es47e3
•
Los rayos 'e l1 pe'en to%ar 'istintas 'irecciones 'epen'ien'o 'e la sperficie con 5e c+o5en/ si esta fera lisa ser7a na refle0i.n especlar y si fera r6osa refle0i.n 'ifsa3
•
En n espejo esférico la for%aci.n 'e la i%a6en 'epen'er8 'e 'on'e se -i5e el o-jeto p'ién'ose clasificar en i%86enes 4irtales/ reales/ in4erti'as o en el infinito3
