UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, Decana de América)
Prácticas de Laboratorio N°3 y 4
2014
PERMEABILIDAD A LA LUZ DE SOLIDOS I. MATERIALES
Caja luminosa, halógena 12V/20W con 3 diafragmas de cierre hermético
Cuerpo óptico trapezoidal
Fuente de alimentación
Filtro rojo
Papel blanco y papel bulky
Cuerpos diversos
II.
MONTAJE Y REALIZACION
Se sigue las instrucciones según la figura 1. Se conecta la caja luminosa a la salida de tensión continua de la fuente de alimentación, ajustando la tensión. Se sujeta el cuerpo trapezoidal delante del orificio de la caja, a unos 15 cm aprox. ; se observa a través del cuerpo hacia la fuente de luz para poder observar su transparencia. Este experimento se repite sosteniendo el cuerpo trapezoidal delante del orificio de la caja luminosa, pero en esta ocasión colocarlo de tal manera que la que pase a través de la luz sea la superficie mate. Siguiendo la posición observada en la figura 1 se prosigue a realizar el mismo experimento cambiando el cuerpo a una goma de borrar, a dos tipos de papel y el filtro a uno rojo. Terminada la práctica se desconecta la fuente de alimentación.
Figura 1
III.
OBSERVACIONES
Permeabilidad a la luz en función del tipo de m aterial (sólidos)
TABLA 1 CUERPO
OBSERVACIONES
Cuerpo trapezoidal (horizontal) Cuerpo (vertical)
trapezoidal
Filtro (rojo) Goma de borrar Papel blanco Papel bulky
El cuerpo es impermeable debido a q esa zona está cubierta La luz atravesaba por las dos caras que no se encontraban tapadas La luz se observaba de color rojo No llega a pasar la luz En ambos la luz llega a pasar pero con poca intensidad
CLASIFICACIÓN CUERPO
DEL
Impermeable
Permeable Permeable Impermeable Semipermeable
IV.
EVALUACION
1.
Compara tus observaciones sobre la permeabilidad a la luz de los distintos
cuerpos. ¿Qué tres grupos de permeabilidad se pueden señalar? Compara la última columna de la tabla 1 Según lo que pudimos observar en la experiencia, se podrían clasificar en 3 grupos: permeables, impermeables y semipermeables. El cuerpo trapezoidal era impermeable y permeable a la vez, ya que dos de sus caras tenían una superficie mate por la cual no podía pasar la luz; todo lo contrario con las otras dos caras, a través de las cuales si dejo pasar la luz. El filtro rojo también dejo pasar la luz, solo cambio el color, por lo que se considero como permeable. La goma de borrar, por su parte, no dejo pasar la luz por lo que se le considero como totalmente impermeable. En el caso de los papeles ambos dejaban pasar la luz pero no intensamente, por lo que se le clasifico como semipermeable.
2.
Clasifica otros objetos de tu ambiente e n estos tres grupos.
Permeable:
Un objeto de vidrio, como un vaso por ejemplo.
Semipermeable:
Un pedazo de tela delgado, una bolsa.
Impermeable:
Una caja de cartón, un libro.
Reflexión de espejo plano I.
Ejercicio
Estudio si hay relación entre la dirección del haz de luz que incide en un espejo plano y la dirección del haz reflejado. Estudia como colocarlas una hoja de papel para ver en toda su longitud el haz reflejado.
II.
Material
Caja luminosa, halógena 12V/20W
Con 3 diafragmas de cierre hermético
Con diafragma, ½ rendijas
Espejo sobre taco
Disco óptico
Fuente de alimentación 3…12 v/6V-,12v-
Papel blanco
Libro con dorso ancho
III.
Montaje
1. Dirección de los haces de luz incidente y reflejado
Coloca el disco graduado sobre la hoja de papel como se indica en la figura 1.Escribe ‘’o’’ en la hoja, junto a la línea horizontal, y marca sobre esta hoja también otros ángulos (figura 1).
Coloca el espejo plano en el ce ntro del disco, exactamente sobre la línea v ertical.
Coloca el diafragma de una rendija en la caja luminosa, en el lado de la lente.
Conecte la caja luminosa a la fuente (12v-).
Coloca la caja luminosa de forma que el haz de luz estrecho incida en el espejo 0
exactamente con un ángulo de 60 (figura 1). Cuida que el haz de luz de la caja luminosa incida en el espejo exactamente en el punto de intersección de las líneas del disco óptico.
Lee el ángulo del haz de luz reflejado. Este es el ángulo β (ángulo de reflexión) entre 0
la línea 0 (llamado normal al plano de incidencia) y el haz reflejado; mira también la figura 1.
Anota su valor en la tabla 1; repite este experimento con todos los ángulos de incidencia α dados en la tabla, y otros tres ángulos a tu elección. Anota todos los valores medidos en la tabla.
0
Haz finalmente incidir la luz a lo largo de la línea 0 (la normal al plano de incidencia). Observa el haz reflejado; ¿Qué valor tiene ahora el ángulo β? Anótalo también en la tabla.
Desconectar a la fuente de alimentación.
2. Posición de los haces de luz incidente y reflejado Cambia el montaje del experimento conforme a la figura2. Para esto dobla una hoja de
papel por la mitad y colócala sobre un libro grueso, de modo que la doblez coincida con el borde del libro. El espejo está en la parte inferior de la hoja, coincidiendo con el doblez y el borde del libro. Conecta de nuevo la caja luminosa (con el diafragma de una rendija en el lado de la
lente) a la fuente de alimentación, y colócala sobre la hoja de papel y el libro, como en la figura 2. Haz que incida oblicuamente sobre el espejo un haz de luz estrecho, de modo que el
punto de incidencia sobre el espejo este unos 2cm delante del doblez de la hoja (figura 2.) Observa el haz de luz reflejado. Mueve la otra mitad de la hoja con cuidado hacia
0
arriba (hasta 90 ) y hacia abajo, sin que el espejo se mueva. ¿Qué observas con respecto a la visibilidad de toda la longitud del haz reflejado en esta mitad de hoja de papel? Anota tus observaciones; desconecta la fuente de alimentación y quita la caja
luminosa del papel.
IV.
Observaciones y resultados de las medidas
1. Dirección de los haces de luz incidente y reflejado
Angulo de incidencia α 0
Angulo de reflexión β 650 0 22.5 0 43 0 74 0 17 0 32.5 0 0
60 0 20 0 45 0 75 0 15 0 30 0 0
1. Posición de los haces de luz incidente y reflejado; Visibilidad del haz reflejado: Papel horizontal Mitad de la hoja levantada, mientras se va alzando la hoja la longitud del haz reflejado va disminuyendo.
2. Evaluación
1. Compara los valores de los ángulos de reflexión β de la tabla 1 con los ángulos de incidencia α. ¿Qué puedes comprobar? Los ángulos de incidencia son parecidos a los ángulos de reflexión esto se da en la ley de reflexión establece que el ángulo que forma el rayo incidente con la normal, es igual al ángulo que se forma entre el rayo reflejado y la normal.
2. ¿Cómo se refleja un haz de luz que incide en el espejo sobre la línea 0 0 (la normal al plano de incidencia)? ¿Cuáles son, este caso, los ángulos de incidencia α y reflexión β? Reflexión especular se produce en superficies totalmente pulimentadas como ocurre con los espejos. En este caso la reflexión se produce en una sola dirección gracias a lo cual es posible formar imágenes. Este tipo de reflexión obedece a la ley de reflexión por lo que ángulo de incidencia de los rayos es igual a ángulo de reflexión.
3. ¿En qué posición del papel (2da parte del experimento) se ve el haz de luz reflejado con mayor claridad y en toda su longitud? 4. ¿Qué conclusión puede sacar de esto, sobre la posición relativa de los haces de luz incidente y reflejado (y la normal al plano de incidencia)?
5. ¿Por qué se puede ver con un espejo detrás de una esquina? En la propagación de la luz con la suposición de que esta viaja en línea recta conforme atraviesa un medio uniforme y cambia de dirección cuando se encuentra con una superficie o su cambio de dirección al pasar de un medio a otro que difieren sus propiedades o su composición.
6. ¿En qué momento del día y en qué posición del sol se ve brillar la ventana de un edificio lejano, y por qué no en otro momento? Si suponemos condiciones normales (ventana vertical, suelo horizontal, no el edificio en la cima de una montaña y tú en el fondo de un valle, etc) el hecho de que el edificio esté lejano hace que la pendiente de la recta que une la ventana y tus ojos tiende a la horizontal. Y eso conlleva a que el sol también debe estar cerca de la horizontal (amanecer o anochecer) para que su reflejo e n la ventana llegue hasta ti
