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REFRACCIÓN DE LA LUZ AL PASAR DEL VIDRIO AL AIRE I.
OBJETIVO Estudia el comportamiento de un haz estrecho al pasar la luz de cristal a aire, y mide el ángulo de refracción en función del ángulo de incidencia.
II.
MATERIALES
Fuente de rayo L.A.S.E.R Cuerpo óptico, semicircular Disco óptico
OBSERVACION Cuida que en todos los pasos del experimento (figura 1) el haz de Rayo LASER pase siempre exactamente en dirección al centro del disco óptico ("pie de la normal"), y que el cuerpo óptico no varíe su posición al mover la c aja.
III.
Montaje
Coloca el disco óptico en la mesa delante de ti y el cuerpo óptico, con la superficie mate hacia abajo, sobre la línea vertical, dentro de las marcas, como se muestra en la figura 1. Coloca la fuente de Rayos LASER sobre la parte de la lente, y ponla aproximadamente a 1 cm del disco óptico. El lado semicircular del cuerpo óptico queda frente a la fuente de rayo LASER (figura 1). Figura 1: 1 – ajuste, 2 – primera medición
IV.
PROCEDIMENTO
Desplaza la fuente de rayo láser (figura 1: 1 - ajuste) hasta que el haz estrecho discurra exactamente sobre el eje óptico (línea 0°, "normal al plano de incidencia"). Si la posición del cuerpo óptico y la caja es correcta, el haz de luz estrecho continuará discurriendo sobre el eje óptico después de atravesar el cristal. Desplaza la fuente de rayos laser (figura 1: 2 – primera medición) hasta que la luz incida sobre el cuerpo óptico formando un ángulo de 10° (con respecto a la normal del plano de incidencia). Observa el comportamiento del haz de luz estrecho, después de atravesar el cuerpo óptico, al salir por la superficie de separación vidrio/aire; anota lo que observas. Compara el ángulo de incidencia con el ángulo entre el haz de luz saliente (refractado) y el eje ó ptico (ángulo de refracción β). Anota de nuevo lo que compruebas.
Mide el ángulo de refracción y anota su valor en la tabla 1. Desplaza la fuente de rayos laser hasta que el haz de laser incidente forme exactamente un ángulo de 20° con la normal al plano de incidencia (línea 0°). Lee el ángulo de refracción β correspondiente y anota de nuevo su valor en la tabla 1. Repite este procedimiento con los ángulos de incidencia α dados en la tabla 1, anotando los ángulos de refracción β correspondientes. Observa el comportamiento del haz de luz estrecho en l a superficie de separación vidrio/aire, con el ángulo de incidencia α = 40°; anota lo que observas.
V.
OBSERVACIONES Y RESULTADOS DE LAS MEDIDAS
Comportamiento del haz de luz estrecho al atravesar oblicuamente la superficie de separación vidrio/aire (α = 10°):
Se ve el haz reflejado y el transmitido. El haz incidente con mayor intensidad que el reflejado y el transmitido.
Comparación entre el ángulo de incidencia y el ángulo de refracción: Los ángulos son distintos, se nota que el ángulo incidente siempre es menor que el reflejado.
Comportamiento del haz de luz estrecho al atravesar oblicuamente la superficie de separación vidrio/aire (α = 40°):
Casi solo hay reflexión, ya que en 41. 8º se cumple la reflexión total, es el ángulo crítico.
TABLA 1
VI.
Angulo de incidencia α
Angulo de refracción β
10°
14,5°
20° 30°
30° 47,5°
40°
68°
42,5
Solo hay reflexión
EVALUACION
1. Describe, de acuerdo con lo que has observado, como se comporta el haz de luz estrecho al atravesar oblicuamente una superficie de separación vidrio/aire. Se comporta tal que el ángulo incidente es menor que el refractado
2. Compara entre si los ángulos de incidencia a y los correspondientes de refracción b de la tabla uno. Di el resultado. El resultado como en el laboratorio anterior se demostró que n 1sen(ángulo de incidencia) = n2sen(ángulo de transmisión)
3. Compra las observaciones del haz de luz estrecho con a=10º y a=40º ¿Qué diferencia puedes comprobar? Para a = 10, b = 14.5 y para a = 40º, b = 68º, se ve que en estos dos datos el ángulo incidente siempre es menor que el transmitido. Y de aquí se deduce como en el laboratorio anterior, que n 2 = 1,5. Donde n 2 = índice de refracción del vidrio.
4. Trata de explicar como se comportaría un haz de luz estrecho enviado por una fuente de luz bajo agua, al atravesar la superficie de separación agua/aire. Se refractaria el haz y desde debajo del agua podríamos tener una falsa percepción de un objeto fuera del agua.
5. Trata de explicar, observando la figura 2, por que parecen estar elevados los objetos dentro del agua. Figura 2: A – Moneda en el fondo de una cubeta con agua B – Imagen de la moneda
Esto es debido a la refracción, es una ilusión, en realidad el objeto no esta ahí, sino más al fondo. Esto se debe a que el ángulo de incidencia es mayor que el de transmisión.
