Leyes de la óptica geométrica

objetivos

1. Comprobar las leyes de la Reflexión y la Refracción de la luz2. Determinar el índice de refracción del vidrio

acrílico3. Determinar el ángulo crítico del sistema vidrio-aire

Fundamento Téorico

Optica geométrica:

concepto básico : rayo: haz luminoso rectilíneo de sección despreciable (dirección de propagación de la luz). La longitud de onda de la onda electromagnética es muy pequeña con relación al tamaño de los objetos con los que interactúa

Propagación de la Luz

medio 1

rayo incidente

rayo reflejado

1'1

normal

medio 2

Superficie reflectante

Ley de la reflexión: 1 = 1'

Reflexión

c = 1

oo

medio 1 aire (n1)

rayo incidente

rayo reflejado1'1

normal

medio 2 agua( n2)

2 rayo refractado

Ley de Snell : n1senθ1 = n2senθ2

n = c v

Refracción de la Luz

c = 3108 m/s

Reflexión total interna, ocurre cuando el rayo pasa de un medio mas denso a otro menos denso con un ángulo de incidencia mayor que el ángulo crítico

n1

haz reflejado

c

normal

(aire) n2

haz refractado

(vidrio)

θi

Fibra óptica: conductor de luz, hecho de vidrio o plástico de gran transparencia en forma de filamentos de pequeño diámetro

i > c

C

R. Refractado

R. Reflejado

R. Límite

C = ángulo crítico del sistema vidrio-aire

Reflexión total interna en la superficie plana del cristal semicilíndrico

Vidrio aire

90o

n1senθ1 = n2senθ2

nv senc = na sen 90°

Sistema vidrio-aire

senc = na

nv

Aire: na ≈ 1 senc = 1nv

El ojo como sistema óptico

ejevisual

cristalino

humor acuoso

córnea

mácula lútea

humor vítreo

retina

iris

fóvea central

Nervio óptico

INDICES DE REFRACCION DE LAS PARTES DEL OJO

Córnea 1,37Humor acuoso 1,33Superficie del cristalino 1,38Centro del cristalino 1,41Humor vítreo 1,33

Materiales e Instrumentos

MaterialesMateriales Instrumentos Instrumentos precisiónprecisión

Triple espejo metálico

Lente semicilíndrica de acrílico

0 10 20 30 40 50 60 70

Fuente de luz

Procedimiento y datos experimentales

Rejilla múltiple

Lente de +75 mm

Disco de Hartl

Girando el disco 30° en sentido horario

Girando el disco 60° en sentido horario

Girando el disco 30° en sentido antihorario

Girando el disco 60° en sentido antihorario

Rayo de luz pasando del vidrio al aire

≈42°

90°

Angulo límite

60°

60°

Reflexión total

Procedimiento y datos experimentales

Tabla 1 : Refracción

i 1 2 3 4 5 6 7 8

Ang. de Incid.

1(°)

Ang. de Refrac.

2h(º)

2a(º)

2(º)

Tabla 2 : Reflexión total interna

i 1 2 3 4 5 6 7 8

Ang. de Incid.

1(°)

1010 2020 3030 3535 4040 4141 41.41.

554242

Ang. de Refrac.

1(°)

Procesamiento y análisis

nn 11(°)(°) 22(°)(°) sen sen 11(°)(°) sen sen 22(°)(°)

11 1010

22 2020

33 3030

44 4040

55 5050

66 6060

77 7070

88 8080

Tabla 3 : Refracción

A = …………

B = ………...

Ecuación: sen1 = ……… + ……… sen2

sen1

sen2

nv = ………

Grafica sen1 vs sen2

Análisis estadístico

A = ………….. B = ……………

Ecuación Empírica: sen1 = ……… + …….. sen2

Indice de refracción nv = …………………

nn 11(°)(°) 22(°)(°) sen sen 11(°)(°) sen sen 22(°)(°)

11 1010

22 2020

33 3030

44 3535

55 4040

66 4141

77 41.541.5

88 4242

Grafica sen1 vs sen2

A = …………

B = ………...

sen1

sen2c = ……..

Ecuación: sen1 = ……… + ……… sen2

Gráfica sen1 vs sen2

Análisis estadístico

A = ………….. B = ……………

Ecuación Empírica: sen1 = ……… + …….. sen2

Angulo límite del sistema vidrio-aire: c = …………

Análisis Análisis gráficográfico estadísticoestadístico

Ec. Empírica Ec. Empírica

sensen11 vs sen vs sen22

Ind. de ref. vidrio Ind. de ref. vidrio acrílicoacrílico

e(%) ne(%) nvv

Angulo critico Angulo critico interfase vidrio-aireinterfase vidrio-aire

e(%) ne(%) ncc

Resultados

Conclusiones

Bibliografía