Informe Laboratorio Luz

UNIVERSIDAD LOS LIBERTADORES Educación Superior

ONDAS Y OSCILACIONES LUZ

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LUZ Ari&a c'rdena( )i**ia+ Ferne, -arc.a +oreno /ona0han 1ar0.ne& 2erdo+o 3hon /ai+e Na4arre0e Var5a( /ai+e A*e6ander 7uiro5a F*au0ero N8(0or -io4an, RESU RESU1 1EN: En el pres presen ente te labo labora rato tori rio o estu estudi diar arem emos os los los fenó fenóme meno nos s de refl reflex exió ión n y refr refrac acci ción ón de la luz, luz, por por medi medio o de un pequ pequeñ eño o sist sistem ema a que que mostraremos a continuación conformado por varios elementos, y para realizar exitosamente esta práctica es necesario tener la luz apagada para que se observen mejor los rayos de reflexión y refracción que se observan como líneas conformadas de partículas.

INTROD INTRODUCC UCCION ION:: la idea principal de este este labo labora rato tori rio o cons consis iste te en observar las gráficas que describen cada línea de reflexión para difere diferente ntes s ángul ángulos os y observ observar ar las principales características del comp compor ortam tamie ient nto o para para dife difere rent ntes es medios medios de propag propagaci ación ón espe espejos jos planos!.

rayos luminosos cambian de dirección al llegar al espejo siguiendo las leyes de la reflexión$

Re9*e6ión e(pecu*ar:

1ARCO TEORICO: For+ación de e(pe3o( p*ano(

i+'5ene(

en

"a forma formació ción n de imágen imágenes es en los espejos espejos son una consecue consecuencia ncia de la reflexión de los rayos luminosos en la suprficie del espejo la óptica geom geom#t #tric rica a expl explic ica a este este fami familia liar r fen fenóme ómeno supon poniend iendo o que los los jjmartinezp&libertadores.edu.co janavarretev&libertadores.edu.co janavarretev&libertadores.edu.c o jgarciam'(&libertadores.edu.co ngquirogaf&libertadores.edu.co )farizac&libertadores.edu.co cemendoza&libertadores.edu.co

θ θr =

%onde$ θ angulodeincidencia =

θr angulo angulo dere de reflexi flexion on =



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N normal =

Re9*e6ión di9u(a:

θ θr =

Leyes de la refracción

%onde$

-

2ri+era *e,: El rayo incidente, la

normal

θ angulodeincidencia =

y

el

refractado

se

encuentran en un mismo plano.

θr angulo angulo dere de reflexi flexion on =

-

N = normal

Se5unda *e,: +i un rayo incidente

pasa de un medio a otro de mayor *efracción de la luz es el cambio de direcc dirección ión que sufre sufre la luz cuando cuando pasa de una sustancia transparente a otra tra. Ejem Ejemp plo, lo, el aire, ire, a otro tro,

dens densid idad ad,, el rayo rayo refr refrac acta tado do se acerca a la normal. ero, si pasa a otro otro de meno menorr dens densid idad ad,, el rayo rayo refractado se aleja de la normal.

como el agua. "os rayos de luz que cambian de dirección

se

llaman rayos

refractados.

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E*e+en0o( de *a re9racción En

toda

refracción

podemos

distinguir los siguientes elementos$


ONDAS Y OSCILACIONES LUZ inciden0e$ es el rayo - Ra,o inciden0e rayo que que incide sobre la superficie de ambos medios en forma oblicua. - Ra,o re9rac0ado$ es el rayo que atra atravi vies esa a el medi medio o y camb cambia ia su dirección y velocidad. - Nor+a*: es la líne línea a imag imagin inar aria ia perpendicular a la superficie superficie

 ;n5u*o de incidencia
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óptica ópticamen mente te más denso denso por cuyo cuyo interior se propaga. ara que este fenómeno ocurra es necesario que el ángulo del rayo de luz incidente respecto a la normal sea sea mayor ayor o igu igual al áng ángulo ulo de inci incide denc ncia ia crít crític ico o 1c 1c.. para para este este ángulo, el ángulo de salida del rayo refl reflej ejad ado o alca alcanz nzará ará los 2'3, 2'3, para para todo todos s los los ángu ángulo los s de inci incide denc ncia ia mayor que este ángulo la luz deja de atra atrave vesa sarr la supe superf rfic icie ie entr entre e ambos medios y es reflejada internamente de manera total.

y la normal. - ;n5u*o ;n5u*o de re9racción
Re9*e6ión 0o0a* In0erna: uando la luz pasa de un medio óptimamente más denso, con índice de refracción n(, a otro otro medi medio o óptim timamen amente te menos denso, con índice de refracción n/, el rayo de luz incidente, se refracta de tal modo que que no es capaz capaz de atra atrave vesa sarr la supe superf rfic icie ie entr entre e ambo ambos s medi medios os refl reflej ejá ándos ndose e compl omplet eta amente ente y quedando quedando confinado confinado totalmente totalmente el 0az luminoso en el medio


"a reflexión interna total solamente ocur ocurre re en rayo rayos s viaj viajan ando do de un medio de alto índice refractivo 0acia medios de menor índice de refracción.


ONDAS Y OSCILACIONES LUZ 2RE-UNTAS ORIENTADORAS: >Cu'* e( e* ca+ino ?ue (i5ue un ra,o de *u& de(pu8( de chocar con una (uper9icie p*ana@ +e produce la reflexión cuando un rayo rayo inci incide de sobr sobre e una una supe superf rfic icie ie plana, pulida y lisa y 4rebota4 0acia el mism mismo o medi medio o deci decimo mos s que que se refleja y cumple las llamadas$ leyes de la reflexión. El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal están en un mismo plano. El rayo rayo inc inciden idente te form forma a con la normal un ángulo de incidencia que es igual al ángulo que forma el rayo refl reflej ejad ado o con con la norm normal al,, que que se llama ángulo reflejado.

>Có+o (e de9ine e* .ndice de re9racción de un +a0eria*@ +e denomina índice de refracción al cociente de la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de la luz en el medio cuyo índice se calcula. +e simboliza con la letra n y se trata de un valor adimensional.

%ónde$ $ la velocidad de la luz en el vacío jjmartinezp&libertadores.edu.co janavarretev&libertadores.edu.co janavarretev&libertadores.edu.c o jgarciam'(&libertadores.edu.co ngquirogaf&libertadores.edu.co )farizac&libertadores.edu.co cemendoza&libertadores.edu.co

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5$ velocidad de la luz en el medio cuyo índice se calcula agua, vidrio, etc.!. "a letra 6n6 representa el índice de refracción del medio. El índice de refracción de un medio es una medida para saber cuánto se reduce la velocidad de la luz o de otras otras ondas ondas tales como como ondas ondas ac7sticas! dentro del medio.

>Có+o ca+ia *a 4e*ocidad de *a *u& cuando pa(a de un +edio con un .ndice de re9racción a*0o , uno a3o@ >Có+o ca+ia *a 9rec 9recue uenc ncia ia de *a onda onda@ @ >Có+ >Có+o o ca+ia *a *on5i0ud de *a onda@ El recorrido de un rayo de luz que incide incide sobre sobre una superf superficie icie plana plana que separa separa dos dos medio medios s ejemp ejemplo, lo, aire y agua!. 8 partir del rayo r ayo incidente, emergen de la superficie de separación dos rayos$ reflejado y refractado.

El rayo reflejado se atiene a la ley de la reflexión el ángulo de inci incide denc ncia ia es igua iguall al ángu ángulo lo de refl reflex exió ión! n! y el rayo rayo refr refrac acta tado do se desvía con respecto al rayo inci incide dent nte e sigui iguien endo do la ley ley de la


ONDAS Y OSCILACIONES LUZ refracción o ley de +nell. %ic0a ley implica que cuando la luz pasa de un medi medio o en el que que tien tiene e mayo mayor r velocidad en este ejemplo, el aire! a otro medio en el que tiene menor velocidad en este ejemplo el vidrio!, el rayo refractado se acerca a la dire direcc cció ión n norm normal al áng ángul ulo o de incidencia menor que el ángulo de refra refracc cció ión! n!,, tal tal como como mues muestr tra a el dibujo. En el caso contario el rayo refractado se alejaría de la dirección normal ángulo de incidencia mayor que el ángulo de refracción!.

9n 0az de luz viaja entre dos medios medios con difere diferente ntes s índice índices s de refracción, como se relacionan los ángulos ángulos de incidenci incidencia a y refracción refracción en función de$ "os índices de refracción "a velocidad de la luz en los diferentes medios 8 partir de la ley de +nell$ una fórm fórmul ula a utili utiliz zada ada para para calc calcul ular ar el ángu ángulo lo de refr refrac acci ción ón de la luz al atravesar la superficie de sepa separa raci ción ón entre entre dos dos medi medios os de propagación de la luz o cualquier jjmartinezp&libertadores.edu.co janavarretev&libertadores.edu.co janavarretev&libertadores.edu.c o jgarciam'(&libertadores.edu.co ngquirogaf&libertadores.edu.co )farizac&libertadores.edu.co cemendoza&libertadores.edu.co

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onda electromag electromagn#tic n#tica! a! con índice índice de refracción distinto

"a misma afirma que la multiplicación del índice de refracción por el seno del ángulo de incidencia es constante para cual cualqu quie ierr rayo rayo de luz inci incidi dien endo do sobr sobre e la supe superf rfic icie ie sepa separa rara ras s de dos medios. 8unque la ley de +nell fue fue form formul ulad ada a para para expl explic icar ar los los fenómenos de refracción de la luz se pued puede e apli aplica carr a todo todo tipo tipo de ondas ondas atravesan atravesando do una superficie superficie de separación entre dos medios en los que la velocidad de propagación de la onda varíe.

Expl Expliq ique ue la form formac ació ión n del del arco arco iris. 9n arco iris ocurre cuando las gotas de lluv lluvia ia y los los rayos ayos del sol se atra atrav vies iesan. an. "a luz luz del del sol está está compuesta de todos los colores, los cuales mezclados producen iluminación. uando la luz del sol penetra las gotas de agua, se refleja en las superficies interiores. :ientras pasa a trav#s de las gotas, la luz se separa en sus colores que


ONDAS Y OSCILACIONES LUZ la comp compon onen en,, lo que que prod produc uce e un efecto muy similar al de un prisma. ; por por un inst instan ante te,, cada cada gota gota de lluvia destella sus colores al observador, antes que otra gota de lluvia tome su lugar 9sualmente, un arco iris se puede observar en la dirección opuesta del sol. "a luz del arco iris es reflejada al ojo, a un ángulo de

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1ATERIALES: i0 de óp0ica 1ONTA/E E2ERI1ENTAL: 1on0a3e e6peri+en0a* omo omo se ilus ilustr tra a en la imag imagen en el montaje experimental esta comp compue uest sto o por por >it >it óptic óptico o para para la formación de imágenes en espejos planos.

2ROCEDI1IENTO E2ERI1ENTAL: *eal *ealiz izam amos os

el

mont montaj aje e

experimen experimenta ta ya ilustrado ilustrado en la figura (



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8lineamos el rayo central central con la líne línea a norm normal al del del disc disco o y alineamos la parte plana del lente en forma de media luna con con la lín línea denom enomin inad ada a componente omenzamos a girar el disco graduado 0asta (' grados ?omamo amos una foto fotogr gra afía fía

Lu& ro3a 4erde , a&u* ara

el

mismo

montaje

anterior de la figura / @ijamos un ángulo

de

desde la parte superior *eal *ealiz izam amos os los los ante anteri rior ores es

incidencia superior ior a =' grados olocamos la rendija de una

pasos para diferentes.

sola rendija, y colocamos e filtro de color rojo

=

ángulos

REFLEION Y REFRACCION DE LA LUZ 1on0a3e e6peri+en0a*:

ANALISIS Y RESULTADOS Fotos de prueba:

•

armamos

el

montaje

•

experimenta de la imagen / tomamos la misma configuración procedimiento anterior @uimo imos

gira irando

el

del

disc isco

grad gradua uado do cada cada (' grad grados os 0asta llegar a 2' grados ?omamo mamos s foto fotos s para para cada cada ángulo *epetimos

este

procedimiento cambiando lo posición de la lente jjmartinezp&libertadores.edu.co janavarretev&libertadores.edu.co janavarretev&libertadores.edu.c o jgarciam'(&libertadores.edu.co ngquirogaf&libertadores.edu.co )farizac&libertadores.edu.co cemendoza&libertadores.edu.co

1. Angulo 10°

DISCUSIN

DE



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2. Angulo 20°

3. Angulo 30°

4. Angulo 40°

5. Angulo 50° jjmartinezp&libertadores.edu.co janavarretev&libertadores.edu.co janavarretev&libertadores.edu.c o jgarciam'(&libertadores.edu.co ngquirogaf&libertadores.edu.co )farizac&libertadores.edu.co cemendoza&libertadores.edu.co

omo omo pode podemo mos s obse observ rvar ar en las las fotos nos damos cuenta la aplica aplicació ción, n, tambi# tambi#n n que tenemo tenemos s que tener un 8ngulo 8ngulo diferente al de la norm normal al para para que que se form forme e un 8ngulo de refracción por esta razón nues nuestr tra a prue prueba ba come comenz nzó ó con con un 8ngulo de ('Ay que el 8ngulo que existe entre el incidente y la normal es igual al de la normal y el reflejado. ?ambi#n pudimos observar que el rayo de luz inc inciden idente te el rayo rayo refl refle ejado jado y la normal se encuentran en el mismo plano.

>7u8 indican *o( pun0o( en *o( cua*e( (e in0ercep0an *o( ra,o( inciden0e( , re9*e3ado(@



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En este punto se forma la normal la cual cual se encu encuen entr tran an en el mism mismo o plano con el rayo de luz incidente y el rayo reflejado

>Cu' >Cu'** e( *a re*ac e*ació ión n en0r en0ree *a di(0 di(0an anci ciaa o3e o3e0o 0o , *a di(0 di(0an anci ciaa i+a5 i+a5en en para para un e( e(pe pe3o 3o p*an p*ano@ o@ 2ara un e(pe3o p*ano *a di(0ancia i+a5en (er' *a +i(+a di(0ancia o3e0o "o primero que sabemos es que la imagen se encuentra a una dista istanc ncia ia d del espe espejo jo y que que el 0ombre mide una altura 0. 80ora si observamos el triángulo B%C B%C es seme semeja jant nte e al triá triáng ngul ulo o formado formado por la altura 0, la distancia del objeto a la imagen y la 0ipotenusa DB!.

! Ca+io de *en0e para pruea de re9racción , re9*e6ión

Rojo incidente incidente Refejado Refejado grosor grosor (mm) 50

64

2

Verde incidente incidente Refejado Refejado grosor grosor (mm) 50

64

2

Azul incidente incidente Refejado Refejado grosor grosor (mm) 50

64

2

° i Vs ° R 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0

° R ca ra cu rva

° R ca c a ra p l a n a

Rea*ice una 5r'9ica de (in Gr 4( Sin Gi de(cria *o ?ue o(er4a jjmartinezp&libertadores.edu.co janavarretev&libertadores.edu.co janavarretev&libertadores.edu.c o jgarciam'(&libertadores.edu.co ngquirogaf&libertadores.edu.co )farizac&libertadores.edu.co cemendoza&libertadores.edu.co


ONDAS Y OSCILACIONES LUZ "o que podemos observar tanto en los los dato datos s obte obteni nido dos s como como en la grá gráfic fica que en la cara ara plana lana el ángulo incidente es cada vez menor con respecto al ángulo refractado, en cambio en la cara curva es al contrario.

>E( >E( po(i* (i*ee iden iden0i 0i9i 9ica carr en *a 5r'9 5r'9ic icaa an0e an0eri rior or cuan cuando do *a *u& *u& 4ia3a de(de un +edio de +enor <+a,or= .ndice re9racción a uno +a,or <+enor=@ +i es posible saberlo por el cambio de ángulo en el cambio de medio con lo cual cual podrem podremos os detect detectar ar de cual a cual medio va

>Ca+ia e* .ndice de re9racción (e5H (e 5Hn n *a (upe (uper9 r9ic icie ie por por dond dondee in5re(a e* ra,o de *u& *anca a *a *en0e@ +eg7n la tabla si cambia y es mayor en la cara plana.

>para *o( 'n5u*o( de incidencia en cada una de *a( do( con9 con9i5 i5ur urac acio ione ne(( (e pre( pre(en en0a 0a re9racción de *u&@ +i medi median ante te los los dato datos s pode podemo mos s obse observ rvar ar que que mien mientr tras as el ángu ángulo lo inc incide idente nte se encue ncuent ntra ra de una


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forma perpendicular al medio este va ser una refracción.

>E* An5u*o de re9racción (e da cuando *a *u& 4ia3a de un +edio de +enor a +a,or .ndice de re9racción o (e +a,o a +enor@

Este pas Este pasa a cuan cuando do viaj viaja a de un medi medio o de índi índice ce de refra refracc cció ión n de mayor a menor

Lu& ro3a 4erde , a&u* >O >O(e (er4 r4ee a*5H a*5Hn n ca ca+ +io io en e* 'n5u 'n5u*o *o de re9r re9rac acci ción ón de *a *u& *u& depe depend ndie iend ndo o de* de* co*o co*orr ?ue ?ue (e e+p*ee@ En ca(o de (er a9ir a9ir+a +a0i 0i4a 4a (u re(p re(pue ue(0 (0aa >7u8 >7u8 co*ore( pre(en0an +a,or o +enor de(4iación de *a nor+a*@ >Ca+ia e* .ndice de re9racción de* +a0eria* (e5Hn e* co*or de *a *u&@ En el experimento con luz de color, la refracción que se nota es de (

-

Dbtuvimos que la refracción es un fenómeno óptico natu natura rall que que se prod produc uce e al pasar la luz de un medio a otro dependiendo del medio cambia la refracción del rayo

-

%eter eterm mina inamos que que cada ada materi material al tiene tiene su respec respectiv tivo o índice índice de refrac refracció ción n lo cual cual depende de las características de este.



-

Dbservamos que la velocidad velocidad es menor cuando la luz pasa de un medio transparente a otro se produce un cambio en su dirección debido a la distinta velo veloci cida dad d de prop propag agac ació ión n que tiene la luz en los diferentes medios materiales

BIBLIO-RAFIA (. *.ser) *.ser)ay ay,,j .je)ett .je)ett físic física a para para ciencias e ingeniería /. F. Gils Gilson on,, 8 buff buffa, a, físic física a A edición.


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