PRACTICA N° 1 TÍTULO:
REFRACCION DE LA LUZ
FIS – 200 LABORATORIO FÍSICA BÁSICA III
NOMBRES Y APELLIDOS
GRUPO: G-8 DÍA:
JUEVES HORA: 07:45-10:00
Univ. :
JHENNY GUISELA
SUB – GRUPO
A
VARGAS BRAVO
CARRERA:
INGENIERIA CIVIL
CALIFICACIÓN RESUMEN PRACTICA: ………. /10% OBTENCIÓN DE DATOS: ………. /15% PROCESAM. DE DATOS: ………. /35% CUESTIONARIO: ………. /10% CONCLUSIONES: ………. /30% TOTAL: ………. /100%
FECHA DE REALIZACIÓN: 08/11/2018
FECHA DE ENTREGA: 15/11/2018
DOCENTE: Lic. WILSON BELGRANO
AUXILIAR: Univ. RODOLFO QUISPE APAZA
OBJETIVOS:
Investigar la relación entre el ángulo de reflexión y el ángulo de refracción en función del ángulo de incidencia. Estudiar experimentalmente las leyes de reflexión y refracción de la luz. Determinar experimentalmente el índice de refracción de una sustancia. Determinar experimentalmente el índice de re fracción RESUMEN:
La refracción como hemos visto anteriormente es un fenómeno que se produce al pasar un haz de luz a través de una superficie que posee propiedades diferentes al medio en que se está propagando la misma, lo cual ocasiona desviación en la trayectoria de dicho haz. Haciendo un recuento de las características de este fenómeno, debemos aclarar un concepto como lo es, el índice de refracción, que es la propiedad de los materiales que ocasiona la reducción de la velocidad de propagación de la luz. Esta característica da origen al efecto de refracción, ya que si efectuamos experiencias como las que observamos en este laboratorio nos podemos percatar que cuando el índice de refracción del lugar de incidencia es menor que el material sobre el cual recae el haz de luz, la velocidad de esta disminuye y por lo tanto su ángulo de inclinación cambia al cruzar la segunda superficie. De esta manera ocurre la refracción. Esta experiencia como se muestra en el informe resultó de gran interés, ya que estudiamos un fenómeno muy común en nuestra vida diaria. Para este laboratorio se emplearon procesos sencillos
los cuales nos permitieron tomar una serie de datos a través de la realización de cálculos; y como se podrá percatar dichos cálculos nos facilitaron la elaboración de gráficos para explicar con mayor claridad los efectos observados. Uno de los fenómenos ópticos más importantes que ocurren en la naturaleza es el de la refracción de la luz al pasar de un medio a otro. Se nota claramente que los rayos cambian de dirección al pasar por ejemplo del aire al agua. Resulta conveniente estudiar la refracción de la luz en función del ángulo de incidencia y el ángulo de refracción. En esta experiencia investigaremos la relación que existe entre estos dos ángulos cuando la luz pasa de un medio a otro y también calcularemos el índice de refracción de varias sustancias empleando la ley de Snell. La luz viaja a diferentes velocidades en medios distintos. Cuando los rayos luminosos pasan a determinado ángulo de un medio a otro, se refractan o desvían de la frontera entre los dos medios. Si un rayo luminoso entra a cierto ángulo en un medio óptico más denso, se desvía hacia la normal. Si un rayo luminoso entra a cierto ángulo en un medio óptico menos denso, al desviarse, se aleja en la frontera de los medios. Todos los índices de refracción son mayores que uno, porque la luz siempre viaja más lento en un medio diferente al vació. El índice de refracción también se obtiene mediante la ley de Snell, la cual establece que un rayo de luz se desvía de manera que el cociente entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo de refracción es constante. La ley de Snell puede escribirse como: sin sin
=
CUESTIONARIO:
Especifique las propiedades y características de la luz
1- Es ondulatoria y corpuscular Son dos grandes modelos que se han empleado históricamente para explicar cuál es la naturaleza de la luz. Tras distintas investigaciones, se ha determinado que la luz es, a la vez, ondulatoria (debido a que se propaga a través de ondas) y corpuscular (porque está formada por diminutas partículas llamadas fotones). Distintos experimentos en el área dieron a conocer que ambas nociones podían explicar las diferentes propiedades de la luz. Esto llevo a la conclusión de que los modelos ondulatorio y corpuscular son complementarios, no excluyentes. 2- Se propaga en línea recta La luz lleva una dirección recta en su propagación. Las sombras que genera la luz a su paso, son pruebas evidentes de esta característica. La teoría de la relatividad, propuesta por Albert Einstein en 1905, introdujo un nuevo elemento al afirmar que, en el espacio-tiempo, la luz se desplaza en curvas al ser desviada por elementos que se interponen en su camino. 3- Velocidad finita La luz tiene una velocidad que e s finita y puede ser extremadamente rápida. En el vacío, ésta puede llegar a desplazarse a cerca de 300.000 km/s. Cuando el ámbito en el que se desplaza la luz es distinto del v acío, la velocidad de su desplazamiento dependerá de las condiciones del ambiente que afecten su naturaleza electromagnética. 4- Frecuencia Las ondas de desplazan en ciclos, es decir se mueven desde una polaridad a la siguiente y luego retornan. La característica de la frecuencia tiene que ver con la cantidad de ciclos que ocurren e n un tiempo determinado. Es la frecuencia de la luz la que determina el nivel de energía de un cuerpo: a mayor frecuencia, mayor energía; a menor frecuencia, menor energía. 5- Longitud de onda
Esta característica tiene que ver con la distancia que existe entre puntos de dos ondas consecutivas que ocurren en un tiempo determinado. El valor de la longitud de onda se genera de la división entre la velocidad de las ondas entre la frecuencia: mientras más corta sea la longitud de onda, la frecuencia será más alta; y mientras más larga sea la longitud de onda, la frecuencia será más baja. 6- Absorción La longitud de onda y la frecuencia permiten que las ondas tengan un tono específico. El espectro electromagnético contiene dentro de sí todos los colores posibles. Los objetos absorben las ondas de luz que inciden sobre ellos, y aquellas que no absorben son las que son percibidas como color.
El espectro electromagnético tiene un área visible para el ojo humano, y otra que no lo es. Dentro del área visible, que va desde 70 0 nanómetros (color rojo) a 400 nanómetros (color violeta), pueden encontrarse los diferentes colores. En el área no visible pueden encontrarse, por ejemplo, los rayos infrarrojos. 7- Reflexión Esta característica tiene que ver con el hecho de que la luz es capaz de cambiar de dirección cuando se refleja en un área. Esta propiedad indica que, cuando la luz incide sobre un o bjeto de superficie lisa, el ángulo en el que se reflejará corresponderá al mismo que tenía el rayo de luz que incidió en primer lugar en la superficie. Mirarse en un espejo es el ejemplo clásico de esta característica: la luz se refleja en el espejo y origina la imagen que se percibe. 8- Refracción La refracción de la luz está relacionada con lo siguiente: en su recorrido, las ondas de luz pueden atravesar superficies transparentes perfectamente. Cuando esto sucede, la velocidad de desplazamiento de las ondas se r educe y esto genera que la luz cambie de dirección, lo que genera un efecto de doblez. Un ejemplo de la refracción de la luz puede ser colocar un lápiz dentro de un vaso con agua: el efecto quebrado que se genera es consecuencia de la refracción de la luz.
9- Difracción La difracción de la luz es el cambio en la dirección de las ondas cuando éstas pasan a través de aberturas, o cuando rodean un obstáculo en su camino. Este fenómeno ocurre en distintos tipos de ondas; por ejemplo, si se observan las ondas ge neradas por el sonido, la difracción puede notarse cuando las personas son capaces de percibir un ruido aun cuando provenga, por ejemplo, desde detrás de una calle. Aunque la luz se desplaza en línea recta, como ya se ha visto antes, también en ella puede observarse la característica de la difracción, pero sólo con relación a objetos y partículas con longitudes de onda muy pequeñas. 10- Dispersión La dispersión es la capacidad que tiene la luz de separarse al atravesar una superficie transparente, y mostrar como consecuencia todos los colores que forman parte de ella. Este fenómeno sucede porque las longitudes de onda que forman parte de un haz de luz son ligeramente distintas entre sí; entonces, cada longitud de onda formará un ángulo ligeramente diferente al atravesar una superficie transparente. La dispersión es una característica de las luces que tienen varias longitudes de onda. El ejemplo más claro de la dispersión de la luz es el arcoíris.
Que estudia la óptica física y la óptica geométrica
La óptica geométrica se basa en el concepto de rayo luminoso como trayectoria que siguen las partículas materiales emitidas por los cuerpos luminosos sin preocuparse de estudiar cual es la naturaleza de la luz. La óptica física estudialos fenómenos luminosos e investiga cual es la naturaleza de la luz.
Como cambia la dirección de la luz cuando este pasa de un medio menos denso a otro de mayor densidad
Refracción de la luz Cuando la luz pasa de un medio a otro, su velocidad cambia. Eso hace que pueda variar la dir ección del rayo (si no incide de forma perpendicular). El fenómeno se llama refracción. La dirección del rayo en el nuevo medio se explica mediante las leyes de la refracción: 1.- El rayo incidente, el rayo refractado y la normal están en el mismo plano. 2.- Ley de Snell:
n1 · sen i = n2 · senr
n1 es el índice de refracción del primer medio y n2del segundo, i es el ángulo de incidencia y r el de refracción. Si la luz pasa de un medio de menor índice de refracción a otro de mayor índice de refracción (por ejemplo, del aire al agua) se acerca a la normal, y cuando la luz pasa de un medio de mayor índice de refracción a otro de menor índice de refracción (por ejemplo, del agua al aire) se aleja de la normal.
Explique el principio de Huygens para el movim iento ondulatorio de la luz
A partir del principio de Huygens puede demostrarse la ley de la refracción. Supongamos que un frente de onda avanza hacia la superficie refractante I1I2 que separa dos medios en los cuales las velocidades de la luz son v y v´. Si consideramos I1 como emisor, en el tiempo Dt en que la perturbación llega de A a I2, la perturbación originada en I1 habrá alcanzado la esfera de radio r´= v´Dt. En el mismo tiempo la perturbación correspondiente llega a todos los puntos de la envolvente BI2, y tomando los rayos normales a los frentes de onda, de la figura se deduce que:
Þ n1 sen ai
= n2 sen ar
Lo cual está de acuerdo no solo a la experiencia no sólo en cuanto a direcciones de propagación sino también en que en el medio de mayor índice de refracción la velocidad es m enor contrariamente a lo que suponían Descartes y Newton. La teoría ondulatoria no pudo progresar en a quella época debido a la gran autoridad de Newton que la combatía arguyendo que dicha teoría no podía explicar la propagación rectilínea.
Cual diferencia entre la luz solar y la luz proveniente de las bombillas eléctricas o del LASSER
La luz natural consta de energía electromagnética generada desde la fuente; contiene un espectro saludable de colores y amplitudes de onda apropiadas para la vida sobre la tierra. La luz artificial utiliza otra fuente de energía para generar luz que no es tan versátil como la luz natural y tiene un efecto perjudicial en la vida animal y vegetal cuando son expuestas por periodos prolongados. La exposición moderada a todos los aspectos de la luz natural es ideal para la mayoría de las formas de vida sobre la tierra; esto no aplica a la luz artificial, la cual por lo general sirve el propósito de iluminar durante la oscuridad.
Que es luz polarizada Aquella luz que vibra en un sólo plano. La luz que se emite normalmente es una mezcla de ondas luminosas que vibran en todas las direcciones. Esta luz se puede polarizar por reflexión, doble refracción, absorción selectiva o difusión. La polarización permite distinguir los cambios en la estructura y en la composición del material que no son discernibles con luz ordinaria. El cambio de aspecto que sufre la muestra al ser visualizada con luz polarizada sirve como identificación.
RECOMENDACIONES:
Para el docente: Desarrollar de forma dinámica los temas a tratar de modo que produzca en el estudiante interés por las tareas a realizar. Evitar la prolongación de temas en los laboratorios para así contar con tiempo suficiente para efectuar la experiencia y quedar claro en lo que se esté realizando. Evaluar el desarrollo de los laboratorios en el momento en que se están realizando para así poder aclarar incertidumbres. Para el estudiante: Prestar atención a la explicación de cada laboratorio de modo que se pueda obtener conocimiento práctico que le ayude a desenvolverse mejor en la parte teórica de la materia. Realizar buenos informes tratando siempre de cumplir con las indicaciones establecidas por el facilitador. Desenvolverse rápido en las horas de laboratorio para evitar que queden pendientes los m ismos. CONCLUSIONES:
Al haber realizado este laboratorio hemos concluido que: La refracción, un fenómeno óptico natural, se produce al pasar la luz de un medio a otro. Por ejemplo, cuando miramos un lápiz dentro del agua este parece que está torcido. Esto es causa de que los rayos cambian de dirección al pasar del aire al agua. El índice de refracción es una medida que establece la reducción de la velocidad de la luz al propagarse por un medio. De forma más precisa, el índice de refracción es el cambio de la fase p or unidad de longitud.
Si un rayo de luz que se propaga a través de un medio homogéneo incide sobre la superficie de un segundo medio homogéneo, parte de la luz es reflejada y parte entra como rayo refractado en el segundo medio. Por ende la cantidad de luz reflejada depende de la relación entre los índices de refracción de ambos medios. Aprendimos a determinar índices de refracción y por lo mismo a definirlo operacionalmente, junto con el análisis de los ángulos crítico y de refracción. Cada objeto al estar compuesto de materiales diferentes tiene su respectico índice de refracción, el cual dependerá de las características intrínsecas del material del cual está constituido el objeto. Cabe destacar que con toda esta experiencia adquirida en el laboratorio uno enfrenta con mayor seguridad los temas de la parte teórica.