UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO

VILLARREAL

FACULTAD DE CIENCIAS

NATURALES Y

MATEMATICA

ESCUELA PROFECIONAL DE QUIMICA

CURSO : Física III

PROFESORA : Delsy Espinoza

ALUMNOS

Parco Valencia Kevin Leon Gerónimo Yessenia Munayco Flores Jesus Gamarra Maldonado Rosibel

TEMA : Refracción de la luz

1

I. Objetivos

Estudiar la ley de refracción o ley de Snell. Determinar experimentalmente el índice de refracción del material utilizado. Determinar experimentalmente el ángulo crítico para el mismo material. Verificar experimentalmente el principio de reversibilidad.

2

II. Fundamento Teórico

La luz es radiación electromagnética cuya energía radiante es transportada en fotones a lo largo de un campo de ondas. Todas las ondas electromagnéticas viajan con la misma velocidad c en el vacío. Sin embargo, cuando interactúan con el medio en que viajan las variaciones de color, de dirección y de intensidad son manifestaciones que nos permiten verificar que ocurren cambios cuando la luz pasa de un medio a otro. Éstos se deben a las interacciones de las ondas con los átomos que componen el medio, los cuales absorben y emiten radiación y, si el material es transparente, parte de la radiación se transmite a través de él. Este proceso de absorción y emisión lleva un tiempo y hace que la velocidad promedio sea menor en el vacío.

Esta velocidad depende del material, y se relaciona con un número llamado índice de refracción absoluto “n” de un medio transparente. Éste es el cociente entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de la luz en el medio. Por ser un cociente de velocidades no tiene unidades.

Si el índice de refracción de un medio es mayor que el otro, se dice que tiene mayor refringencia y menor refringencia en caso contrario. Si dos medios tienen la misma refringencia, tienen continuidad óptica. Los índices de refracción del aire y del agua son 1,0003 y 1,33, respectivamente.

Cuando la luz se refracta cambia de dirección porque se propaga con distinta velocidad en el nuevo medio. Como la frecuencia de la vibración no varía al pasar de un medio a otro, lo que cambia es la longitud de onda de la luz como consecuencia del cambio de velocidad. Un rayo incidente cambia más o menos de dirección (o no cambia) según el ángulo con que incide y según la relación de los índices de refracción de los medios por los que se mueve.

Se llama ángulo de incidencia al formado por el rayo incidente y la normal y ángulo de refracción al formado por el rayo refractado y la normal. La normal es una recta

3

imaginaria perpendicular a la superficie de separación de los dos medios en el punto de contacto del rayo.

Cuando la luz se refracta, existe una relación entre los ángulos formados por los rayos de luz en cada medio. La ley que los relaciona es la Ley de Snell.

Mediante la realización de esta experiencia, se buscará observar el fenómeno de refracción de la luz y verificar la Ley de Snell, intentando clarificar los conceptos de refracción de la luz y contribuyendo en el aprendizaje de plantear problemas e hipótesis, experimentar y comunicar de manera precisa y con el lenguaje apropiado.

LAS LEYES DE REFRACCION

Desde la antigüedad se conocen y se aplican dos leyes básicas de refracción. Estas leyes se enuncian como sigue (figura1 y 2)

• El rayo incidente, el rayo refractado y la normal a la superficie se encuentran en el mismo plano.

• La trayectoria de un rayo refractado en la entre caraentre dos medios es exactamente reversible

4

REFLECCION TOTAL INTERNA 

Es el fenómeno que se produce cuando un rayo de luz atraviesa un medio de índice de refracción n2 menor que el índice de refracción n1 en el que éste se encuentra, se refracta de tal modo que no es capaz de atravesar la superficie entre ambos medios reflejándose completamente.

Este fenómeno solo se produce para ángulos de incidencia superiores a un cierto valor crítico, θc. Para ángulos mayores la luz deja de atravesar la superficie y es reflejada internamente de manera total. La reflexión interna total solamente ocurre en rayos viajando de un medio de alto índice refractivo hacia medios de menor índice de refracción.

El ángulo crítico o ángulo límite también es el ángulo mínimo de incidencia en el cual se produce la reflexión interna total. El ángulo de incidencia se mide respecto a la normal de la separación de los medios. El ángulo crítico viene dado por:

,

Donde   y   son los índices de refracción de los medios con . Esta ecuación es una simple aplicación de la ley de Snell donde el ángulo de refracción es 90°.

5

III. Proceso experimental

Materiales:

o Banco óptico.

o Disco óptico.

6

o Base de soporte.

o Soporte universal.

7

o 2 mordazas múltiples.

o 1 Acrílico semicircular.

8

o 1 nivel.

o Lazer

9

Procedimiento:

1) Análisis de un medio menos denso a un medio más denso.

α = 0

- Ya armándose el sistema completamente se procede a tomar medidas de los diferentes ángulos.

Ángulos:

10

2) Analizando de un medio más denso a menos denso.

- Se busca verificar el principio de reversibilidad.

- De igual manera se toman diversas medidas.

11

IV. Tablas y resultados

Tabla 1 (De un medio menos denso a más denso)

Ѳi Ѳr

10 7

20 13

30 20

40 26

50 31

60 36

70 40

Tabla 2 (De un medio más denso a menos denso)

Ѳi Ѳr SenѲi SenѲr

7 10 0.1218 0.1736

13 20 0.2249 0.3420

20 30 0.3420 0.5

26 40 0.4383 0.6427

31 50 0.5150 0.7660

36 62 0.5877 0.8829

40 73 0.6427 0.9563

12

Gráfico de la tabla 2

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.70

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

f(x) = 1.49999049124209 x − 0.00643895529196825R² = 0.999383695095747

SenѲr

SenѲrLinear (SenѲr)

SenѲi

SenѲ

r

Angulo critico:

n_i 〖sen θ〗_i = n_R 〖sen θ〗_R

3/4 〖sen θ〗_i=1

〖sen θ〗_1=3/4

θ_i=〖sen 〗^(-1) 3/4

θ_i=48,3903

Angulo critico = θi =48

13

Porcentaje de error

%Error ¿ VT−VEVT×100=48.3903−48

48.3903×100=0.80%

V. Conclusiones

El porcentaje de error obtenido fue del 0.80%

Se logró ver la diferencia en cuanto a la medición de medios más densos a medios menos densos y viceversa

VI. Bibliografía

rabfis15.uco.es/lvct/tutorial/39/refraccion.htm

www.educaplus.org/play-135-Refracción-de-la-luz.html

bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/.../sec_8.html

14