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Práctica 3. - Propagación de La Luz
Práctica 3. - Propagación de La Luz
Práctica 3. - Propagación de La Luz
DEPARTAMENTO DE FÍSICA
PRÁCTICA No. 3:
PROPAGACIÓN DE LA LUZ
CONTENIDO PROGRAMÁTICO RELACIONADO:
CONCEPTO CALIFICACIÓN
Examen Previo (Investigar y comprender) (20%)
Aprender a usar los equipos (10%)
Trabajo en equipo (10%)
Comparación y análisis de resultados (30%)
Redacción y presentación de reporte (30%)
PRÁCTICA No. 3
PROPAGACIÓN DE LA LUZ
CUESTIONARIO PREVIO.
2.- Enuncie las leyes de reflexión de la luz, así como su expresión matemática.
4.- Aplicando el principio de Fermat deduzca la ley de la refracción de la luz (ley de Snell).
6.- Indique en una tabla los valores de índice de refracción para diferentes sustancias y/o
medios ópticos.
7.- Defina el concepto de reflexión interna total y escriba la expresión matemática del ángulo
crítico.
OBJETIVOS:
(lucita).
IV. Reproducir el fenómeno de la reflexión interna total y calcular el ángulo crítico de dicha
reflexión (aire-lucita).
FUNDAMENTOS TEÓRICOS.
Las observaciones ordinarias nos demuestran que los haces (rayos) de luz que inciden en
superficies tales como espejos, metales, superficie de agua, etc., se reflejan. Este fenómeno
separación de los dos medios y si estos tienen índices de refracción distintos. La refracción se
Un ejemplo de este fenómeno se ve cuando se sumerge un lápiz en un vaso con agua: el lápiz
También se produce refracción cuando la luz atraviesa capas de aire a distinta temperatura,
de la que depende el índice de refracción. Los espejismos son producidos por un caso extremo
Cuando un rayo se refracta al pasar de un medio a otro, el ángulo de refracción con el que
entra es igual al ángulo en que sale al volver a pasar de ese medio al medio inicial.
La refracción se produce cuando la luz pasa de un medio de propagación a otro con una
por medio de la ley de Snell. Esta ley, así como la refracción en medios no homogéneos, son
consecuencia del principio de Fermat, que indica que la luz se propaga entre dos puntos
En la refracción se cumplen las leyes deducidas por Huygens que rigen todo el movimiento
ondulatorio:
• Los ángulos de incidencia y reflexión son iguales, entendiendo por tales los que forman
En óptica, es de interés el estudio de los materiales dieléctricos transparentes que tienen forma
1
dónde: 𝑣= (velocidad de la luz en el medio)
√𝜇𝜀
1
y 𝑐= (velocidad de la luz en el vacío)
√ 𝜇0 𝜀 0
Recordando que c = 0 f y v = f
además, teniendo presente que la frecuencia es constante cuando la luz se propaga en los
0 0
n= , entonces: = .
n
La velocidad de la luz depende del medio que atraviese, por lo que es más lento cuanto más
Por ello, cuando la luz pasa de un medio menos denso (aire) a otro más denso (cristal), el rayo
de luz es refractado acercándose a la normal y por tanto, el ángulo de refracción será más
pequeño que el ángulo de incidencia. Del mismo modo, si el rayo de luz pasa de un medio
más denso a uno menos denso, será refractado alejándose de la normal y, por tanto, el ángulo
La relación entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo de refracción es igual a
segundo medio, o bien puede entenderse como el producto del índice de refracción del primer
medio por el seno del ángulo de incidencia es igual al producto del índice de refracción del
θ1 = ángulo de Incidencia
θ2 = ángulo de refracción.
Teniendo presente como se refleja y transmite (refracta) la luz en una interfaz entre dos
reflejar toda la luz en la interfaz, sin que nada de ella se transmita (refracte), aunque el segundo
material sea transparente. A este fenómeno se le denomina reflexión interna total (figura 3.4),
esta situación se presenta cuando el índice de refracción del medio incidente es mayor que el
Un ejemplo ordinario se observa en los materiales agua (η1 ) y aire (η2 ) entonces, deduciendo
la fórmula para calcular el ángulo crítico para reflexión interna total por medio de la ley de
𝜂1 sin 𝜃1 = 𝜂2 sin 𝜃2
entonces, considerando que:
θ1 = θc y θ2 = 90°
η2
θc = sin−1 para η1 > η2
η1
El fenómeno de reflexión interna total se aprovecha en las fibras ópticas y prismas, por
mencionar algunas, las cuales tienen una amplia aplicación, por ejemplo en medicina,
CONCEPTOS NECESARIOS
1. Ley de Reflexión
2. Índice de refracción.
MATERIAL Y EQUIPO:
• 1 Espejo.
• 1 Láser.
• 1 Máquina de humo.
• 1 Disco graduado.
• 1 Riel.
• 1 Semicírculo de lucita.
• 1 Pantalla blanca.
• 1 Flexómetro.
DESARROLLO
a) Coloque el láser sobre el riel e instale el disco graduado, como la base de éste está
desnivelado coloque la parte baja frente al láser. Accione el interruptor del láser a la posición
“on” (encendido), apague la luz del aula, coloque el láser de tal manera que el rayo pase por
la línea de 0°. Fije el disco graduado a la mesa de trabajo con masking tape por los lados
(Figura 3.5).
b) Encienda la luz y coloque un espejo a la mitad del disco (sobre la línea de 90°),
perpendicular a la línea de 0°. Apague la luz del aula, gire el disco graduado (sentido horario
40 41
2.- De acuerdo a las mediciones de la tabla 3.2. ¿Se cumple con la ley de la reflexión?
Explique su respuesta.
3.- Realice el dibujo o tome una foto en el cual INDIQUE el ángulo incidente, el ángulo
incidencia.
d) Quite el espejo, verifique que el rayo del láser pase por la línea de 0 grados.
e) Coloque el semicírculo de lucita por su lado plano frente al rayo láser, el centro del
semicírculo debe quedar en el centro del disco graduado y perpendicular al rayo de luz
f) Apague la luz del aula, gire el disco graduado (sentido horario o antihorario) para los
4.- Anote los ángulos de refracción y los cálculos requeridos en la tabla 3.3.
10 7.5
20 14
30 20
40 26
50 32
60 36.5
70 40
80 44
𝜂̅2 =
5.- Atendiendo a los valores de la tabla 3.3, grafique 𝐬𝐢𝐧 𝜽𝟐 (eje x) contra 𝐬𝐢𝐧 𝛉𝟏 (eje y).
método utilizado).
m= Método utilizado:
7.- ¿Qué relación guarda el valor de la pendiente obtenido en el punto 6, con la ley de
Snell?
𝛈
8.- Utilizando la expresión 𝐦 = 𝛈𝟐, calcule el índice de refracción del semicírculo de
𝟏
lucita (recuerde que el índice de refracción del aire vale 1.00). 𝛈𝟐 = ________
10.- ¿El valor experimental del índice de refracción del material utilizado (lucita)
g) Gire el disco graduado de tal manera que el haz de luz entre por la parte curva del
semicírculo de lucita (figura 3.6), cuide que su centro de curvatura coincida con el centro
del disco graduado (verifique que el rayo del láser pase por la línea de 0 grados).
h) Gire lentamente el disco graduado hasta que observe la reflexión interna total.
12.- Indique en un dibujo la normal, los rayos y ángulos (de incidencia, reflexión y
13.- Indique en un dibujo la normal, los rayos y ángulos (de incidencia, reflexión y
14.- Indique en un dibujo la normal, los rayos y ángulos (de incidencia, reflexión y
total).
15.- En base a su dibujo No. 12 y utilizando la ley de Snell, deduzca la fórmula para
15.- CONCLUSIONES.
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