FACULTAD DE CIENCIAS DEPARTAMENTO DE FISICA

Experiencia n1: Refraccin de la luz

OBJETIVOS

1.- Estudiar las propiedades de la refraccin de la Luz. 2.- Comprobar experimentalmente la Ley de Snell. 3.- Calcular el ndice de refraccin de un prisma semicilndrico de acrlico. MATERIALES

Prisma semicilndrico

Fuente luminosa (lmpara Pasco)

Banco ptico con Disco Goniomtrico

Transformador

Riel ptico

MARCO TERICO

Un rayo luminoso se propaga rectilneamente en un medio transparente y uniforme. Sin

embargo, si incide oblicuamente sobre la superficie de separacin de un segundo medio, cuyas

caractersticas difieren del primero, el rayo sufre cambios en su RAPIDEZ y en su DIRECCION de

propagacin. Estos cambios son ms o menos evidentes, segn sean las propiedades del

segundo medio (ndice de refraccin), la superficie de separacin ( lisa, rugosa, etc. ), y el ngulo

con que el rayo incide sobre ella.

Cada medio se caracteriza por lo que se conoce como ndice de refraccin, el cual se

define como la razn entre la velocidad de la luz e el vaco y la velocidad del rayo luminoso en el

medio. Esto es

Notemos que el ndice de refraccin determina cun rpido se propaga el rayo en el medio.

Mientras mayor sea en ndice, ms denso es el medio y ms lento ser la propagacin. El ndice de

refraccin del aire es 1, ya que a rapidez de la luz en dicho medio es aproximadamente c.

El cambio en la direccin de propagacin de la onda recibe el nombre de Refraccin de la

luz, el cual se origina debido al cambio de rapidez del rayo. La ley emprica que rige dicho

fenmeno se conoce como Ley de Snell, nombrada as en honor a su descubridor, el matemtico

holands Willebrord Snel van Royen.(1580-1626).

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S: Superficie de separacin N: Normal

ri: Rayo incidente ri rr rt: Rayo transmitido

rr: Rayo reflejado i r medio 1 i: ngulo de incidencia n1

r: ngulo de reflexin n2 t: ngulo de transmisin t medio 2 n1: ndice de refraccin del medio 1 n2: ndice de refraccin del medio 2

rt Experimentalmente se cumple que:

(1)

Ley de Reflexin:

Reflexin total interna

Se denomina Reflexin total interna al fenmeno que ocurre cuando un rayo luminoso

proveniente de un medio con , incide sobre un segundo medio con , tal que , se

refracta de modo que la luz no se transmite al segundo medio, reflejndose completamente.

Dicho fenmeno slo ocurre para ngulos de incidencia sobre cierto ngulo crtico. ste puede ser

calculado a partir de la Ley de Snell teniendo en cuenta que el ngulo de transmisin del rayo

luminoso es 900, en otras palabras para cierto ngulo de incidencia crtico el rayo luminoso se

transmite paralelamente a la superficie S de separacin de los medios.

(2)

PROCEDIMIENTO

PRIMERA PARTE

1.- Monte los materiales como lo indica la figura a continuacin:

1 2

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Note que en esta primera configuracin estamos haciendo incidir el rayo luminoso desde el aire (1) hacia el acrlico (2), de modo que . 2.- Complete la siguiente tabla variando el ngulo de incidencia sobre el prisma de acrlico. Identifique el rayo incidente, reflejado y transmitido. Verifique que se cumple la Ley de Reflexin, comprobando que . Al calcular los senos de los ngulos considere 4 decimales.

100

200

300

400

500

600

700

800

ANLISIS

1.- Grafique v/s . Realice un ajuste lineal. Obtenga la pendiente y el intercepto de la

recta.

2.- Encuentre la ecuacin de la recta. Identifique las variables. Escriba la ecuacin experimental.

Cul es la dependencia funcional de las variables?

3.- Cul es el significado fsico de la pendiente?Por qu? Ayuda: Comparar la Ec. Experimental

con la Ley de Snell. Con este resultado obtenga un valor experimental para el ndice de refraccin

del prisma de acrlico.

SEGUNDA PARTE

1.- Monte materiales como lo indica la figura

a continuacin: 1 2

Note que ahora estamos haciendo incidir el rayo luminoso desde el acrlico (1) hacia el aire (2), de

modo que: . Entonces vamos a ser capaces de observar el fenmeno de Reflexin total

interna.

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2.- Complete la siguiente tabla variando el ngulo de incidencia al aire, hasta encontrar el ngulo

crtico.

ANLISIS

1.- Utilice el ndice de refraccin del prisma de acrlico encontrado en la pregunta 3, y la Ec. (2)

para encontrar el ngulo critico y comprelo con el valor anteriormente encontrado.

100

200

300

400