Laboratorio8 Ondas

CURSO: ONDAS Y CALOR CODIGO: PG1014 LABORATORIO N° 05

REFLEXIÓN, REFRACCIÓN DE LA LUZ, LENTES Y ESPEJOS.

A pellidos y Nombr N ombres es Villasante Cumpa, Romina Challco Sacachipana, Cristhian Flores Portugal, André Alonso Quispe Turpo, ErlyYefry

Alumno (s):

Julio Rivera Taco

Profesor: Programa Profesional: Fecha de entrega :

N ota

P.F.R 13

06

16

Especialidad/Grupo: Mesa de Trabajo :

C-2 C

3

MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA PESADA

REFLEXIÓN, REFRACCIÓN DE LA LUZ, LENTES Y ESPEJOS

TEMA:

SEMESTRE GRUPO FECHA DE ENTREGA MESA

I C 13/06/2016 3

1. Introducción. La reflexión y refracción de la luz permite al experimentador experimentador entender entender cuál es la naturaleza que toma la luz al verse reflejada en diferentes superficies es por eso que en este laboratorio se procederá a estudiar estos estos fenómenos en que consiste y cuáles son sus elementos o componentes. En este laboratorio de física se estudiara el comportamiento de la luz artificial que precisamente es creada por por instrumentos eléctricos eléctricos visto de una manera experimental, los diferentes comportamientos comportamientos de de la luz se dan por las las diferentes formas de obtener esta ya sea de manera manera natural (el sol), como la obtención de luz de manera artificial que es lo que el hombre más usa en estos estos tiempos. Realizaremos experiencias experiencias con espejos de los cuales hallaremos ángulos de incidencia y reflexión usando transportador, el aprendizaje de este laboratorio nos dará el beneficio de conocer los fenómenos de la luz y aprender las aplicaciones de las lentes para mejorar la visión de las personas, bueno la física podemos definirla de todas las experiencias realizadas como la ciencia natural que descubre y analiza las leyes de los fenómenos de modo que posteriormente sean utilizadas para satisfacer necesidades de la humanidad.

2. Objetivos. 2.1 Objetivos generales.    

Estudiar las imágenes formadas formad as en un espejo plano. Deducir las leyes de la reflexión y refracción refracc ión de la luz. Comprobar experimentalmente experimentalmente la distancia focal de diversas lentes. Ser capaz de configurar e implementar implementa r equipos para para toma de datos experimentales. experiment ales.

3. Análisis de trabajo seguro. ii



TEMA:


I C 13/06/2016 3

1. Introducción. La reflexión y refracción de la luz permite al experimentador experimentador entender entender cuál es la naturaleza que toma la luz al verse reflejada en diferentes superficies es por eso que en este laboratorio se procederá a estudiar estos estos fenómenos en que consiste y cuáles son sus elementos o componentes. En este laboratorio de física se estudiara el comportamiento de la luz artificial que precisamente es creada por por instrumentos eléctricos eléctricos visto de una manera experimental, los diferentes comportamientos comportamientos de de la luz se dan por las las diferentes formas de obtener esta ya sea de manera manera natural (el sol), como la obtención de luz de manera artificial que es lo que el hombre más usa en estos estos tiempos. Realizaremos experiencias experiencias con espejos de los cuales hallaremos ángulos de incidencia y reflexión usando transportador, el aprendizaje de este laboratorio nos dará el beneficio de conocer los fenómenos de la luz y aprender las aplicaciones de las lentes para mejorar la visión de las personas, bueno la física podemos definirla de todas las experiencias realizadas como la ciencia natural que descubre y analiza las leyes de los fenómenos de modo que posteriormente sean utilizadas para satisfacer necesidades de la humanidad.

2. Objetivos. 2.1 Objetivos generales.    

Estudiar las imágenes formadas formad as en un espejo plano. Deducir las leyes de la reflexión y refracción refracc ión de la luz. Comprobar experimentalmente experimentalmente la distancia focal de diversas lentes. Ser capaz de configurar e implementar implementa r equipos para para toma de datos experimentales. experiment ales.

3. Análisis de trabajo seguro. ii



TEMA:

N°

PASOS BASICOS DEL TRABAJO

I C

SEMESTRE GRUPO FECHA DE ENTREGA

13/06/2016

MESA

RIESGO PRESENTE EN CADA PASO Tropezarse y posible caída del material, posterior deterioro de ello. Colocar los materiales en lugares inadecuados y dañarlos por no saber su ubicación. Ruptura de objetos delicados por mala manipulación, lesiones leves o graves por caída de objetos. Daño en los ojos por la emisión de los rayos laser

3

CONTROL DE RIESGO

1.

Recepción del material de trabajo.

2.

Reconocimiento de los materiales y equipos

3.

Instalación de equipos y materiales de trabajo

4.

Realizar las observaciones de la reflexión de la luz con espejos planos

5.

Armar el montaje experimental para la experiencia de la luz usando una lente

Lesiones por caídas de los lentes u otros objetos.

Colocar los lentes en un lugar seguro, donde se puedan manipular con facilidad pero que no se puedan caer.

6.

Observaciones de la reflexión de la la luz con los diferentes espejos

Mantener ordenada la mesa de trabajo. Usar los lentes de manera permanente.

7.

Verificación y entrega de materiales usados

Tropezar con alguna silla, o lesiones por caída de los espejos. Daño en la vista por la incidencia directa con los ojos. Caídas, tropezarse y recibir un daño físico. C-12

grupo

C

especialidad

iii

Recoger el material con cuidado y ayuda de un compañero para evitar cualquier accidente. Tener mucho cuidado con materiales de hierro manejarlos adecuadamente porque son muy peligrosos. Seguir adecuadamente las instrucciones de la guía e indicaciones del tutor, tener cuidado al manipular los objetos. Utilizar lentes de protección al momento de usar usar el laser laser ray box.

Verificar que el recorrido esté libre de obstáculos y tener cuidado al caminar. Coordinador Cristhian del grupo Challco



TEMA:


I C 13/06/2016 3

4. Fundamentos teóricos. REFLEXIÓN Cuando la luz se propaga a través de un un medio, encuentra en su camino camino la superficie de separación con otro medio, puede rebotar y volver al mismo medio en que se propaga, cambiando su dirección pero conservando la misma velocidad. Es la reflexión de la luz. Las superficies pulimentadas que reflejan totalmente la luz se denominan espejos. Los rayos paralelos que llegan a un espejo siguen paralelos después de reflejarse y se dice que se ha producido una reflexión especular. Si la superficie es irregular, un haz de rayos paralelos se refleja en varias direcciones. Es una reflexión difusa. Los parámetros necesarios necesarios para estudiar la reflexión reflexión de la luz son los siguientes:     

Rayo Incidente Rayo Reflejado Normal Angulo de Incidencia Angulo de Reflexión

Se llama rayo incidente i ncidente al rayo luminoso que llega al espejo procedente de la fuerza luminosa; rayo reflejado es el que sale del espejo una vez producida la reflexión; se llama normal, a la recta perpendicular al espejo en el punto de contacto; ángulo de incidencia, es el ángulo que forma el rayo incidente con la normal; y el ángulo de reflexión, el ángulo que forma el rayo reflejado con la normal.

LEYES DE REFLEXIÓN Estas leyes sirven para entender como se forman la figuras f iguras en los espejos. Digamos antes que un espejo esta formado por una superficie de vidrio cubierta por detrás con una fina película de plata, también puede consistir en una simple placa de metal pulido.

Primera Ley: El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal se encuentran todos en en el mismo plano.

Segunda Ley: El ángulo de incidencia es igual al de reflexión.

iv



TEMA:

I C


13/06/2016

MESA

3

Los espejos, según la forma de la superficie, se clasifican en Planos y Curvos. Los espejos que se curvan hacia afuera se llaman espejos convexos, y los que se hunden por el centro son espejos cóncavos.

REFRACCIÓN De seguro hemos observado alguna vez que la piscinas parecen más profundas de lo que realmente son, o que un lápiz introducido en un vaso con agua parece roto o torcido. Estos fenómenos son debidos a la refracción de la luz: Es el cambio de velocidad que experimenta la luz al pasar de un medio (como aire) a otro distinto (como el vidrio o el agua). Los elementos que intervienen en la Refracción son los siguientes:     

Rayo Incidente Rayo Refractado Normal Angulo de Incidencia Angulo de Refracción

Se llama rayo incidente el que se propaga en el primer medio; el ángulo refractado es el que se propaga en el segundo medio; se llama normal la recta perpendicular a la superficie de separación de ambos medios en el punto de incidencia; ángulo de incidencia, el formado por el rayo incidente y normal; y ángulo de refracción el que forman el rayo refractado y el normal.

LEYES DE REFRACCIÓN Las leyes de la refracción explican el comportamiento de luz al pasar de un medio a otro.

Primera Ley: El Rayo Incidente, la normal, y el rayo refractado están en un mismo plano.

Segunda Ley: La relación entre el seno del ángulo de Incidencia y el seno del ángulo de refracción es una cantidad constante, llamada Índice de refracción del segundo medio con relación al primero. Podemos representar matemáticamente esta ley como:

v

GRUPO


TEMA:

sen i sen r



I C

SEMESTRE


FECHA DE ENTREGA

13/06/2016 3

MESA

n

Donde n es el índice de refracción del segundo medio, n 2 con relación al primero, n1. Puesto que conocemos los índices de refracción de todos los medios, utilizaremos como ecuación fundamental para el estudio del fenómeno de la refracción la siguiente: sen i sen r



n2 n1

De donde: sen i

n

1

 r  n2

 sen

H a z i n c i d e n t e

d o j a e f l r e z H a

H a z i n c i d e n t e

n1 i

i

r

n2 r

Refracción en un medio transparente

Reflexión especular

H a z r e f r a c t a d o

De la expresión anterior podemos deducir que si un rayo pasa de un medio de menor índice de refracción (aire, n1 = 1) a otro de mayor índice de refracción (agua, n 2 = 1,3), se acerca a la normal. Por el contrario, cuando pasa por un medio de mayor índice de refracción (agua) a otro de menor índice (aire), se aleja de la normal.

LENTES DELGADAS

Una lente es un sistema refringente que consiste en dos o más superficies de separación, de las cuales una por lo menos es curva. Una lente simple, consiste de un elemento solamente, lo cual a su vez significa que tiene solamente dos superficies de separación refringente. Una lente compuesta se forma de dos o más lentes simples. Una lente delgada, compuesta o simple, es aquella en

vi

TEMA:

I C

SEMESTRE


GRUPO


FECHA DE ENTREGA

13/06/2016 3

MESA

donde el espesor de los elementos no desempeña un papel importante y como tal es despreciable. La figura ilustra la nomenclatura asociada con las lentes esféricas simples.

nm

S

C2

V1

V2

C1

P

nl R2

R1

so

si

Figura 3.2. Lente esférica simple.

Se puede trazar la trayectoria que sigue la luz al pasar a través de ambas superficies de separación, cuando el espesor ( V V ) es realmente despreciable y además se trata solamente de rayos paraxiales, se puede demostrar que 1

1 s0



1 si

2

 1 1   (nlm  1)    R1 R2 

(4)

En donde, como de costumbre, n lm = n l/nm. Esta es la llamada ecuación de las lentes delgadas, que se conoce también como la formula del fabricante de lentes. Obsérvese que si s 0 = , 1/f i se igual a la cantidad en el segundo miembro y lo mismo es cierto para 1/f 0 cuando si = . En otras palabras, f 0 = f i = f, donde  1 1   (nlm  1)   f  R1 R2  1

(5)

Entonces la ecuación de las lentes puede replantearse en la forma que se conoce como fórmula de las lentes de Gauss: vii

SEMESTRE

MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA PESADA TEMA:

GRUPO


1

s0

FECHA DE ENTREGA MESA

1 

si

1 

f

I C 13/06/2016 3

(6)

Una onda esférica que sale del punto S como lo muestra la figura 3.3 incide sobre una lente positiva, esto, es una que es más gruesa en su centro que en sus bordes. La zona central del frente de onda es rebajada más que sus regiones exteriores y el frente en si mismo queda invertido, convergiendo de aquí en adelante hacia el punto P. En forma más que razonable, un elemento de esta clase se llama lente convergente y la luz se dobla hacia el eje central debido a ésta. Como se muestra en la figura 3.3, la descripción anterior supone que el índice del medio, nm es menor que n l. Sin embargo, si nm > nl una lente convergente seria mas delgada en su centro. Hablando en términos generales (n m < nl), una lente que es más delgada en su centro se conoce por diversas denominaciones: lente negativa, cóncava o divergente. La luz que pasa a través de la lente tiende a doblarse hacia fuera del eje central, por lo menos mas de lo que estaba cuando entraba.

CONVERGENTE

DIVERGENTE

viii



TEMA:

nl

I C


13/06/2016 3

MESA

> nm

nl

> nm

nl

> nm

nl

< nm

F0

F0

nl

> nm

Fi

Fi

nl

< nm

Fi

Fi

Lentes convergentes y divergentes.

CLASES DE LENTES: 

Lentes convergentes o convexas: se caracterizan por hacer converder (juntar) en un punto, los rayos paralelos que inciden en una de las caras de la lente. El punto donde convergen los rayos refractados en la lente, se denomina FOCO.

ix



TEMA:




I C 13/06/2016 3

Lentes divergentes o cóncavas: son aquellas que se caracterizan por hacer divergir (separar) los rayos paralelos que inciden en una de sus caras. La prolongación de los rayos divergidos concurren en un punto llamado foco.

Las primeras se llaman así porque tienden a unir (converger) los rayos que la atraviesan, mientras que las segundas tienden a separarlos (divergir). Las lentes convergentes son más gruesas en el medio que en los extremos. Pueden ser de tres tipos:   

Biconvexas Planocovexas Cóncavo-Convexas

Elementos Geométricos de una Lente Los elementos principales de una lente son:       

Centro de Curvatura Centro Óptico Eje Principal Eje Secundario Focos Distancia Focal Potencia de una Lente

Centros de curvatura, los centros de las superficies esféricas que forman las caras; centro óptico, el centro geométrico de la lente; eje principal, la recta que une los centros de la curvatura; eje secundario, cualquier recta que pase por el centro óptico; focos, los puntos donde concurren los rayos paralelos al eje principal después

x



TEMA:


I C 13/06/2016 3

de atravesar la lente o sus prolongaciones; distancia focal, la que va desde el foco al centro óptico; y potencia de una lente, la inversa de su distancia focal.

5. Materiales y equipos de trabajo.

Materiales 1 -

Emisor laser

-

2

Juego de lentes de acrílico

xi



TEMA:

- Lente acrylico

-Espejo plano

5 - Transportador

xii


I C 13/06/2016 3



TEMA:

-

Regla metálica

-

Transportador polar

6

11

5.1 implementos de seguridad 12 - Gafas

xiii


I C 13/06/2016 3

SEMESTRE


GRUPO


TEMA:

-

13


I C 13/06/2016 3

Zapatos de seguridad

6. Procedimiento. Reflexión de la luz usando en un espejo plano. Por ningún motivo permita que el haz de luz incida sobre la vista, pues podría causar un daño irreparable. No intente ver directamente el haz de luz láser. 

Coloque el espejo en posición vertical con la ayuda de la madera y la liga, luego céntrelo en el papel polar, alineando la superficie externa del espejo con la línea correspondiente a 0 .



Nuestro objetivo en esta parte era poder determinar el ángulo de incidencia, para lo cual ubicamos el espejo plano en el centro del transportador, colocamos el emisor de luz en el borde del transportador a un determinado ángulo iniciando en 10º y apuntamos la luz a su origen. Tomamos datos desde 10 a 80º avanzando de 10 en 10 midiendo también el ángulo de reflexión, y para cada ángulo calculamos el margen de error con la fórmula: E % 



 i



 i

 r



100

Repita los dos últimos procedimientos para todos los ángulos.

xiv

SEMESTRE


GRUPO



L a R s e r B a o x y o a d j f l e r e z H a

H a z i n c i d e n t e i

r

Espejo

Figura: Esquema experimental.

Para 10°:

Para 20°:

Para 30°:

Para 40°:

xv

I C 13/06/2016 3



TEMA:

Para 50°:

GRUPO FECHA DE ENTREGA

I C 13/06/2016 3

MESA

Para 60°:

Para 70°:



SEMESTRE

Para 80°:

Para 10°

−      = |  |100    = |10°10°− 9.8 °|100   = 2% xvi



TEMA:




I C 13/06/2016 3

Para 20°:

−      = |  |100    = |20°20°− 20° |100   = 0% 

Para 30°:

−      = |  |100    = |30°30°− 29°|   = 3.3% 

Para 40°:

−      = |  |100    = |40°40°− 39°|   = 2.5% −      = |  |100    = |50°50°− 50°|   = 0% 

Para 50°:

xvii



TEMA:




I C 13/06/2016 3

MESA

Para 60°:

−      = |  |100    = |60°60°− 59° |100   = 1.66% −      = |  |100    = |70°70°− 69°|   = 1.42% −      = |  |100    = |80°80°− 79° |100   = 1.25% 

Para 70°:

Para 80°:

r

Er (%)

10 20 30 40

9.8

2

20

0

29

3.3

39

2.5

50 60 70 80

50

0

59

1.66

69

1.42

79

1.25

i

xviii



TEMA:


I C 13/06/2016 3

Refracción de la luz usando una lente. 







Coloque el recipiente semicircular de plástico lleno con agua, alinee la superficie plana con la línea correspondiente a 0, haga coincidir el centro de esta cara plana con el origen del papel polar. Alinee el puntero láser a lo largo de una de las líneas (tal como se indica en la figura 4.2.1) para uno de los ángulos sugeridos en la tabla 4.2.1, active el puntero y diríjalo hacia el origen. Se puede observar la traza del haz de luz refractado en el papel dando una ligera inclinación al láser, observe y mida el ángulo que forma el haz refractado y anótelo en la tabla 2 Repita los dos últimos procedimientos para todos los ángulos indicados en la tabla 2

FIG. 9 FUENTE: GUIA FISICA I

xix




1∗ ∗ 0.17 ==  ∗∗0.12  = 1.41

1∗ ∗ 0.34 ==  ∗∗0.24  = 1.41 xx

I C 13/06/2016 3




1 ∗∗0.5= = ∗ ∗0.37   = 1.35

1∗ ∗ 0.64 ==  ∗∗0.46  = 1.39

1∗ ∗ 0.76 ==  ∗∗0.55 xxi

I C 13/06/2016 3




 = 1.38

1∗ ∗ 0.86 ==  ∗∗0.62  = 1.38

1∗ ∗ 0.93 ==  ∗∗0.69  = 1.34

1∗ ∗ 0.98 ==  ∗∗0.73  = 1.34 xxii

I C 13/06/2016 3



TEMA:

I C


13/06/2016 3

MESA

Tabla 4.2. Refracción de la luz (Aire – lente) i

(º)

10

20

30

40

50

60

70

80

Promedio

r

(º)

7°

14°

22°

28°

34°

39°

44°

47°

28.375°

Sen i

0.17

0.34

0.5

0.64

0.76

0.86

0.93

0.98

0.65

Sen r nagua % error n

0.12 1.41

0.24 1.41

0.37 1.35

0.46 1.39

0.55 1.38

0.62 1.38

0.69 1.34

0.73 1.34

0.47 1.37

3 7 |1.33−1. 1.33 | = 3%

Observación: Considere que n aire  1, y que la frecuencia no varia al pasar de un medio a otro. El subíndice “lente” en la tabla 4.2.1 hace referencia al medio

refractante. 

Repita los tres últimos procedimientos observando la figura 4.2 y complete la tabla 4.2. Encuentre el ángulo crítico (a partir del cual se produce el fenómeno reflexión total interna, t = 90)

r e s y x L a R a o B e n t e i d i n c i z H a d o a t c r a f r e z a H

r

Figura 4.3. Esquema experimental.

xxiii




1∗ ∗ 0.24 ==  ∗∗0.17  = 1.41

1∗ ∗ 0.45 ==  ∗∗0.34  = 1.32

xxiv

I C 13/06/2016 3



TEMA:

I C


13/06/2016 3

MESA

1 ∗∗0.68 ==  ∗∗ 0.5   = 1.36

1∗ ∗ 0.86 ==  ∗∗0.64  = 1.34

 1∗∗1= = ∗ 0.∗ 76   = 1.31 Tabla 4.3. Refracción de la luz (Lente – aire) i

(º)

10

20

30

40

50

Promedio

r

(º)

14°

27°

43°

60°

90

46.8°

0.24

0.45

0.68

0.86

1

0.646

Sen

i

xxv



TEMA:

Sen

r

nagua

I C


13/06/2016 3

MESA

0.17

0.34

0.5

0.64

0.76

0.482

1.41

1.32

1.36

1.34

1.31

1.34

% error n

3 4 |1.33−1. 1.33 | = 0.75%

Observación : Considere que naire  1, y que la frecuencia no varia al pasar de un medio a otro. El subíndice “lente” en la tabla 4.2.1 hace referencia al medio refractante.

Lentes delgadas y espejos. ♣ Tomas las diferentes lentes que te proporcione el profesor y con ayuda del

láser traza 5 rayos como en la figura 4.4 y halla la distancia focal para cada caso trazando los haces láser transmitidos. ♣ Haz lo propio con los espejos y sus haces reflejados. 

Espejo convexo



Espejo cóncavo

xxvi

SEMESTRE


GRUPO


TEMA:

Laser Ray Box


Laser Ray Box

xxvii

I C 13/06/2016 3



TEMA:

Laser Ray Box

Laser Ray Box

Laser Ray Box

Laser Ray Box

Laser Ray Box

Laser Ray Box

xxviii


I C 13/06/2016 3



TEMA:


Figura 4.4 Diversas configuraciones para las lentes. Reflexión de la luz por prismas. ♣ Haz la configuración de la grafica y traza los rayos transmitidos.

Laser Ray Box

xxix

I C 13/06/2016 3



TEMA:


I C 13/06/2016 3

Laser Ray Box

Figura 4.5. Prismas. 7. Cuestionario. 7.1 Con respecto al proceso de reflexión de la luz usando en un espejo plano responde: 7.1.1 Explique debido a que factores en nuestra experiencia el ángulo de incidencia no es exactamente igual al ángulo de reflexión (tabla 4.1). Puede originarse un error en esta experiencia debido a que el espejo plano no este exactamente formando 90º con la normal de referencia, que el rayo de luz no incida exactamente en el punto (se ve errores en la toma de datos de los ángulos mayores), entre algunos motivos.

7.2 Con respecto al proceso de refracción de la luz usando una lente responde: xxx




I C 13/06/2016 3

7.2.1 Con los datos de las tablas 4.2 y 4.3 construya la gráfica del ángulo de refracción en función del ángulo de incidencia, es decir, r = r ( i). Interprete las gráficas.

Al introducir las coordenadas se obtiene una pendiente, el ángulo de reflexión es proporcional al ángulo de incidencia.

7.2.2 Con los datos de las tablas 4.2 y 4.3 grafique (Sen /i Sen r ) en función del ángulo de incidencia. Interprete las gráficas.

xxxi

GRUPO


TEMA:

I C

SEMESTRE


FECHA DE ENTREGA

13/06/2016 3

MESA

Al introducir las coordenadas se obtiene una pendiente, el ángulo de reflexión es proporcional al ángulo de incidencia.

7.2.3 Calcule el índice de refracción promedio para el agua y su respectivo error absoluto, para cada una de las tablas 4.2 y 4.3. i

(º)

10

20

30

40

50

60

70

80

Promedio

r

(º)

7°

14°

22°

28°

34°

39°

44°

47°

28.375°

Sen i

0.17

0.34

0.5

0.64

0.76

0.86

0.93

0.98

0.65

Sen r nagua % error n

0.12 1.41

0.24 1.41

0.37 1.35

0.46 1.39

0.55 1.38

0.62 1.38

0.69 1.34

0.73 1.34

0.47 1.37

3 7 |1.33−1. 1.33 | = 3%

i

(º)

10

20

30

40

50

Promedio

r

(º)

14°

27°

43°

60°

90

46.8°

Sen

i

0.24

0.45

0.68

0.86

1

0.646

Sen

r

0.17

0.34

0.5

0.64

0.76

0.482

1.41

1.32

1.36

1.34

1.31

1.34

nagua % error n

3 4 |1.33−1. 1.33 | = 0.75%

−  |∗ 100%  = | 3 7 |1.33−1. 1.33 | = 3% 3 4 |1.33−1. 1.33 | = 0.75%

7.2.4 Cite 2 ejemplos de aplicación del fenómeno de reflexión total interna y 1 ejemplo de la aparición del fenómeno en la naturaleza.

xxxii



TEMA:


I C 13/06/2016 3

Un claro ejemplo de reflexión interna es el que sucede en la fibra óptica y en una impresora láser, este fenómeno aparece en la naturaleza en caídas de agua o piletas.

7.2.5 ¿A qué sustancias usadas o solamente conocidas en su especialidad podría Ud. Determinar su índice de refracción mediante esta experiencia? Teniendo en cuenta que el fenómeno de reflexión total interna es el principio de funcionamiento de las fibras ópticas, podemos decir que dos aplicaciones de esta son en los campos de: 

Militares Los beneficios de esta tecnología para los militares radican fundamentalmente en la seguridad de este medio de t ransmisión frente a las comunicaciones por radio y cables convencionales. De este modo se reduce notablemente la necesidad de la codificación de mensajes en virtud de la seguridad antidetección inherente a las fibras. Otra ra zón de tanta importancia como la anterior, y que justifica su aplicación militar, es el poco peso de los cables de fibras, lo que proporciona importantes ahorros logísticos de material de campaña y personal.



Medicina En este campo son evidentes las ventajas que puede aportar el uso de la fibra óptica como ayuda a las técnicas endoscópicas clásicas y, de hecho, están siendo sustituidos los sistemas tradicionales por los modernos fibroscopios. Diversos aparatos como laringoscopios, rectoscopios, broncoscopios, gastroscopios, incluyen ya esta tecnología, la cual nos permite con gran precisión la exploración de cavidades internas del cuerpo humano.

Además este fenómeno aparece en la naturaleza cuando se forma un arco iris.

7.3 Con respecto al proceso de lentes delgadas y espejos responde: 7.3.1 Determina todas las formas de formación de imágenes en las lentes biconvexa y bicóncava. (use diagramas)

xxxiii



TEMA:




I C 13/06/2016 3

Lentes cóncavas

Se caracterizan por ser más delgadas en el medio y más gruesas en los bordes. En lugar de unir los rayos de luz, los aleja. Las lentes cóncavas, también son llamadas divergentes; porque desvían los rayos de luz hacia afuera (divergen). A diferencia de las convexas, éstas no producen imágenes reales. Su foco de imagen está a la izquierda, a diferencia de las lentes convexas que lo tienen a la derecha. 

Lentes convexas

Estas lentes se caracterizan por ser más gruesas en la parte central que en las partes laterales o bordes. También se les llama convergentes, porque enfocan o unen los rayos de luz (hacen que converjan) en un punto focal que se denomina foco de imagen.

7.3.2 En los casos en los cuales se deja un espacio hueco para formar las lentes. ¿Es normal el comportamiento del rayo transmitido? ¿Por qué? xxxiv



TEMA:


I C 13/06/2016 3

Si, puesto que la media lente consecutiva es de la misma configuración, lo que ocasiona que el patrón no varíe. La forma de los lentes hace que varié la dirección en que se proyecta intersección de las líneas es decir de que el punto de intersección.

7.3.3 Describa la utilización de las lentes en los instrumentos (microscopio y telescopio). Descripción matemática. MICROSCOPIO:

Está formado por dos lentes convergentes:  

lente objetivo, situado muy cerca del objeto. lente ocular, al otro extremo del tubo, está situado más cerca del ojo y hace la función de lupa sobre la imagen que produce la lente objetivo.

La lente objetivo es muy convergente (f=2 cm la de la siguiente figura) y el objeto debe colocarse más allá de su punto focal, pero cerca de él.

Flecha amarilla caiga sobre el punto focal de ella, F2. En la figura está un poco más cerca de la lente. Cuando una imagen se forma en el foco, F2, la luz emerge del ocular en forma de un haz de rayos paralelos y forma la imagen en el infinito, pero el ojo, sin esfuerzo de acomodación, la concentra en la retina. El ocular logra que veamos la imagen del objetivo con un ángulo aparente mayor que si el objeto estuviera en el punto próximo del ojo. La lente objetivo produce una imagen mayor, real e invertida, y la lente ocular, actuando sobre ella, la hace más grande pero la deja invertida y virtual. xxxv




I C 13/06/2016 3

La imagen que da el microscopio es mayor, virtual e invertida. La imagen final después de pasar por el ojo se forma en la retina.

El telescopio Un telescopio es básicamente un instrumento óptico que recoge cierta cantidad de luz y la concentra en un punto. La cantidad de luz colectada por el instrumento depende fundamentalmente de la apertura del mismo (el diámetro del objetivo). Para visualizar las imágenes se utilizan los oculares, los cuales se disponen en el punto donde la luz es concentrada por el objetivo, el plano focal. Son los oculares los que proporcionan los aumentos al telescopio: al intercambiar oculares se obtienen diferentes aumentos con el mismo instrumento.

Una de las ventajas de los telescopios refractores sobre los reflectores es que carecen de obstrucción central (debida al espejo secundario, el cual hace sombra al primario) Esto hace que las imágenes sean más nítidas, y eso se vuelva especialmente adecuado para la observación planetaria y lunar, donde los detalles más finos son los más apreciados.

7.4 Con respecto al proceso de reflexión de la luz por prismas responde: 7.4.1 ¿A qué se debe este comportamiento de los haces de luz?

xxxvi



TEMA:

I C


13/06/2016

MESA

3

Que al incidir el haz de luz sobre el prisma parte de este se refracta y otra se refleja originando un cambio de dirección de este y rebotando dentro del prisma en cada cambio de cuerpo, se aprecia eso ya que según cambia de sentido merma su intensidad.

7.4.2 ¿Qué aplicación tecnológica pueden tener? Menciona 2. Se utiliza sobre todo en los grandes telescopios para el estudio de la astronomía que les ayuda a identificar todos los cuerpos existentes en la vía láctea Este efecto se aplica en impresoras láser, para ver transmisión de datos entre otras aplicaciones.

8. PROBLEMAS 8.1 Una lámina de grosor D, cuyas dos caras son paralelas, tiene índice de refracción n. Un rayo de luz proveniente del aire incide sobre una cara de la lámina con un ángulo incidente θ1 y se divide en dos rayos, A y B. El rayo A se refleja directamente de regreso al aire, mientras que B recorre una distancia total l dentro de la lámina antes de salir de la cara de la losa a una distancia d de su punto de entrada. a) Deduzca expresiones para l y d en términos de D, n y θ1.

4 =  + 4 4 = 4  ∗  xxxvii



TEMA:


I C 13/06/2016 3

    = 4 −   = √  − 4  =   =    =   ∗(2 ) =    ∗ 2 =    =  ∗ 2 ∗ 4

:

8.2 A material having an index of refraction n is surrounded by a vacuum and is in the shape of a quarter circle of radius R. A light ray parallel to the base of the material is incident from the left at a distance L above the base and emerges from the material at the angle θ. Determine an expression for θ.

xxxviii




I C 13/06/2016 3

[  √  −  +  √  − ] = ∅

9. APLICACIÓN A LA ESPECIALIDAD (Se presenta dos aplicaciones del tema realizado, aplicados a su especialidad). Lentes convexos de los vehículos. Los espejos convexos se encuentran con frecuencia en los lados de pasajeros de los vehículos motorizados. Estos espejos hacen que los objetos parezcan más pequeños de lo que realmente son. Debido a esta compresión, estos espejos reflejan un área de imagen más amplia, o campo de visión. Un espejo retrovisor es un tipo funcional de espejo que poseen los automóviles y otros vehículos, que están diseñados para permitirle al conductor ver el área que se encuentra detrás del vehículo a través de la ventana posterior. Los espejos retrovisores a veces son confundidos con los espejos laterales, que son un tipo diferente de espejos que se ubican sobre los laterales izquierdos y derecho de muchos vehículos modernos. Si bien este tipo de espejos miran hacia atrás, su propósito es mostrarle al conductor el estado del tráfico a la derecha y a la izquierda del automóvil. Los espejos retrovisores internos y el espejo lateral del lado del conductor son específicamente requeridos por la legislación que no sean provistos de magnificación y por lo tanto son convexos.1 El conductor se encuentra ubicado tan próximo a estos espejos como para con un desplazamiento de su cabeza poder expandir en forma apropiada su campo de visión. En cambio el espejo lateral del lado del acompañante se encuentra ubicado lo suficientemente lejos como para que el campo visual sea fijo, por más que el conductor mueva su cabeza y por lo tanto un espejo convexo es deseable para expandir el campo visual. En su configuración típica, el espejo retrovisor se encuentra fijado a la parte superior del parabrisas en un montaje universal que permite que pueda ser rotado. Algunos modelos de vehículos poseen el espejo retrovisor montado en la parte superior del tablero. Para ajustar la posición del espejo se recomienda sentarse en el asiento del conductor en la misma posición que se utiliza para conducir. La utilidad de los espejos puede verse disminuida

xxxix




I C 13/06/2016 3

en vehículos que poseen grandes spoilers o ventanas posteriores de dimensiones reducidas, obstrucciones en el asiento trasero o arrastran un remolque. Los espejos retrovisores interiores están diseñados para desprenderse fácilmente durante un choque de manera de minimizar el daño a un ocupante del vehículo que fuera desplazado y golpeara contra el espejo.

El periscopio Las maquinarias pesadas, mineras, maquinas industriales, maquinas en plantas, de procesamiento están relacionadas con el uso del periscopio. Un periscopio es un instrumento que se utiliza para la observación desde una posición. En su forma sencilla es un tubo con un juego de espejos en los extremos, paralelos y en un ángulo de 45º respecto a la línea que los une. Se puede usar para ver sobre la cabeza de la gente en una multitud. Esta forma de periscopio, con la adición de simples lentes, fue usado para propósitos de observación en trincheras durante la Primera Guerra Mundial. Los periscopios más complejos usan prismas en vez de espejos, y disponen de aumentos, como los usados en los submarinos.

xl



TEMA:


I C 13/06/2016 3

Principio del periscopio. Los dos periscopios difieren en la manera de poner derecha la imagen. El izquierdo usa prismas mientras que el derecho utiliza un sistema de lentes de inversión de la imagen. a) Objetivo b) Lente de campo c) Lentes para colocar imagen derecha d) Ocular e) Lente ojo del observador f) Prisma óptico de ángulo recto g) Sistema de prismas para colocar imagen derecha

10. Observaciones 

Para realizar el presente laboratorio se debe prever el uso de lentes de seguridad como medio de protección ante la presencia de los rayos laser emitidos por el dispositivo: Laser Ray Box.



Al momento de realizar las diferentes experiencias leer adecuadamente las indicaciones, para poder trabajar con la cantidad de rayos que requiere cada experimento.



No se debe manipular los lentes con todos los dedos de la mano y con mayor razón las lunas por donde pasaran los rayos.

xli



TEMA:


I C 13/06/2016 3



Al realizar la experiencia con agua, se recomienda no llenar por completo el espacio que debe ser llenado con agua, ya que se puede derramar y malograr las hojas de trabajo.



Para poder tomar las medidas adecuadamente de los rayos emitidos, se puede hacer en hojas de tamaño A4 para los espejos.

11. CONCLUSIONES 

Se logró observar e interpretar las imágenes formadas con los espejos planos, concluyendo que en ángulo formado por los rayos incidentes con la normal tienen la misma medida de los ángulos formados con los rayos reflejados. Ambos ángulos se encuentran en la zona real.



Se concluyó que la refracción se produce cuando un rayo de la luz que viaja en un medio transparente encuentra un límite que lo lleva a otro medio transparente, este se refracta cumpliendo así la ley de Snell.



Se logró encontrar el índice de refracción del agua haciendo uso de lentes, en los cuales se encontraba dos medios uno el agua y el otro el aire. Por medio de un despeje de la ley de Snell se puede hallar los índices de refracción de cualquier medio.



Se observó la trayectoria que siguen los rayos de luz de inciden en espejos cóncavos o convexos, ubicando de manera eficaz los focos o foco que se forma en las figuras. Llegando a concluir que la dirección de los rayos de luz depende del tipo de espejo.



Se logró encontrar la trayectoria de los rayos de luz que inciden en un prisma, comprobando la reflexión que estos generan, dependiendo de la forma y ubicación de los prismas es que la trayectoria de los rayos cambiará

12. BIBLIOGRAFIA (según formato de la APA) 

Fisica. (2009). 2016, de google Sitio web: http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/ondas/acustica/tubos/tubos.htm



PHYSISCS. (2014). resonance-problem.92357. 2016, de GOOGLE Sitio web: https://www.physicsforums.com/threads/resonance-problem.92357/



TRANSTUTORS. (2014). an-aluminum-rod. 2016, de google Sitio web: http://www.transtutors.com/questions/an-aluminum-rod-1-60-m-long-isheld-at-its-center-it-is-stroked-with-a-rosin-coated--705703.htm xlii

Laboratorio8 Ondas

Recommend Documents