Informe de Laboratorio

INFORME DE LABORATORIO
El PRISMAS
LIC. JUAN CARLOS PAUCARA ÁLVAREZ PROF. DE CIENCIAS NATURALES
UNIDAD EDUCATIVA “COPACABANA”
CURSO: 2DO DE SECUNDARIA COMUNITARIA PRODUCTIVA
RESUMEN
En el laboratorio se utilizaron un prisma y un láser, para poder determinar los ángulos de

incidencia y emergencia. Gracias a la teoría de los prismas y con la ayuda de cálculos
matemáticos determinamos el índice de refracción. Utilizamos una placa de ranuras y la
iluminamos, requerimos de la ayuda de un lente convergente para proyectar las trayectorias
de los rayos de luz, este procedimiento fue el mismo con el uso del lente divergente.
El objetivo de este trabajo es describir el comportamiento de la luz cuando atraviesa
prismas y lentes.
PALABRAS CLAVES: lente convergente, lente divergente, prisma, rayos de luz,

comportamiento de la luz.
INTRODUCCIÓN
Vidrio prismático de sección triangular y transparente, que se utiliza para producir la reflexión,
la refracción y la descomposición lumínica. La luz se descompone en sus colores primarios.
El índice de refracción: es una función de la longitud de onda por refracción de la luz a través
del prisma a la mínima desviación. El haz o rayo de luz que emerge de un prisma está más
disperso que el incidente, con el fin de que la dispersión sea grande comparada con la anchura
del haz se utiliza un haz muy estrecho. Además observamos que la luz incidente ya no es
blanca, en su lugar se observa un espectro brillante de diversos colores los cuales tienen una
determinada desviación, la que viene dada por el ángulo que forman las superficies a través de
las cuales pasa la luz, por la dirección de incidencia en la primera cara y por el índice de
refracción del prisma. De estas magnitudes, la única que puede diferir para los diferentes
colores de la luz es el índice de refracción. Después de este análisis se deduce que las
propiedades refringentes de una sustancia dependen del índice de refracción, podemos
observar y demostrar experimentalmente que éste depende del color de la luz.
Es por eso que en el presente trabajo está dirigido a establecer el ángulo δ con el uso de un
prisma y un láser.
OBJETIVO
Objetivo general:
Estudiar cómo se refracta la luz en un prisma en presencia de un láser, mediante la

determinación del ángulo total de refracción δ en un prisma, en función del ángulo de
incidencia de la luz
Objetivo específico:
 Elaborar un prisma como indica la gráfica.

 Determinar el índice δ de refracción de la luz en el prisma
 Observar los resultados.
ANTECEDENTES
En óptica, un prisma es un objeto capaz de refractar, reflejar y descomponer la luz en los

colores del arcoíris. Generalmente, estos objetos tienen la forma de un prisma triangular, de
ahí su nombre. En geometría, un prisma es un poliedro limitado por dos polígonos iguales y
paralelos llamados bases, y varios paralelogramos llamados caras laterales.
No fue hasta los experimentos de Isaac Newton, que trató de entender la deformación del
rayo al salir del prisma en lugar de enfocar los colores, que se comprendió la descomposición
del espectro. El rayo ovalado se deforma, lo que choca con las leyes de refracción de Snell-
Descartes, conocidas en la época: el índice de refracción se consideraba único y específico del
medio que modificaba la luz. Newton El uso creciente de prismas fue concomitante con el
descubrimiento del fenómeno de la dispersión de la luz blanca y la comprensión de que está
compuesta por un continuo de colores. Fue también a través de este experimento con prismas
que se comprendió la inevitabilidad de las aberraciones cromáticas en los telescopios. Desde
principios del siglo xix, las investigaciones sobre el eter fueron cada vez más numerosas, y los
experimentos para demostrar su existencia se multiplicaron. En 1810, François Arago intentó
observar la diferencia de velocidad de las ondas luminosas en el éter desviando los rayos
estelares a través de un prisma a diferentes horas del día. Este experimento fue reinterpretado
por Augustin Fresnel que dedujo que el éter sufre un arrastre parcial en medios refractivos
como el prisma. En cualquier caso, un siglo de investigación terminó con el abandono de la
teoría del éter.
Ley de Snell en prismas
De acuerdo con la ley de Snell, cuando la luz pasa del aire al vidrio del prisma disminuye su
velocidad, desviando su trayectoria y formando un ángulo con respecto a la interfase. Como
consecuencia, se refleja y/o se difracta la luz. El ángulo de incidencia del haz de luz, y los
índices de refracción del prisma y el aire determinan la cantidad de luz que será reflejada, la
cantidad que será refractada o si sucederá exclusivamente alguna de las dos cosas.
Tipos de prismas
• Los prismas reflectantes: son los que únicamente reflejan la luz. Como son más fáciles
de elaborar que los espejos, se utilizan en instrumentos ópticos como los prismáticos, los
monoculares y otros.
• Los prismas dispersivos: son usados para descomponer la luz en el espectro del
arcoíris, porque el índice de refracción depende de la longitud de onda (ver dispersión); la luz
blanca entrando al prisma es una mezcla de diferentes longitudes de onda y cada una se desvía
de manera diferente. La luz azul es disminuida a menor velocidad que la luz roja.
• Los prismas polarizadores: separan cada haz de luz en componentes de variante

polarización.
METODOLOGÍA
Se aplicara una metodología experimental con tabulación de datos cuantitativos. Desarrollados

de la siguiente manera:
MATERIALES.
Materiales Cantidad
Caja luminosa halógena, 12v/20w 1
Cuerpo óptico, trapezoidal 1
Cuerpo óptico, ángulo recto 1
Disco óptico 1
Fuente de alimentación 12v-/6v 3
Papel blanco DIN A4 1
Transportador 1
MONTAJE
Figura 1. Cuerpo trapezoidal.

Figura 2. Cuerpo de ángulo recto.
PROCEDIMIENTO.
1. Refracción de la luz en un prisma.
 Haz una marca en la línea horizontal, 3 cm a la derecha de M.

 Lleva al punto M un ángulo de 30°, y traza una línea auxiliar.
 Coloca el cuerpo trapezoidal sobre la línea vertical.
 Conecta la caja luminosa a la fuente de alimentación (12v).
 Coloca la caja luminosa de forma que el haz de luz estrecho incida sobre el cuerpo
óptico con un ángulo de 30°.
 Observa la trayectoria del haz estrecho dentro y fuera del cuerpo óptico. Anota lo que
observes.
 Marca con pares de cruces el haz de luz incidente, y el centro del haz refractado.
 Marca en el papel el contorno del cuerpo óptico.
 Levanta un trozo del papel, ligeramente oblicuo, introduciéndolo en la trayectoria del
haz refractado, y describe lo que observas.
 Desconecta la fuente de alimentación y quita el cuerpo óptico del papel.
 Une las marcas, para que se pueda ver la trayectoria del haz de luz antes, después y
también en el interior del prisma.

2. Determinación del ángulo total de refracción.
 Cambia el montaje experimental según la figura 2. Coge el cuerpo en ángulo recto en

lugar del trapezoidal. Colócalo en el disco óptico con uno de los catetos sobre la línea
vertical (la parte mate hacia abajo).
 Coloca la caja luminosa de forma que el haz de luz estrecho incida sobre el cuerpo
óptico con un ángulo de 10° (figura 2).
 Determina el ángulo total de refracción δ, y anota su valor en la tabla 1.
 El ángulo total de refracción δ es el formado por el rayo refractado y la prolongación
imaginaria del rayo incidente (figura 2).
 Repite esta medición con todos los ángulos de incidencia dados en la tabla 1, y anota
en ella los valores de δ.
 Desconecta la fuente de alimentación.
 Trazar dos líneas perpendiculares en la hoja de papel. Al punto de intersección lo
llamamos M.
TABLA DE DATOS
Ang. de 10° 20° 30° 40° 50° 60° 70°
incidencia α
Ang. total de 30° 25° 23° 25° 30° 45° 80°
refracción δ
Tabla 1. Datos obtenidos en el laboratorio.
RESULTADOS
1. Refracción de la luz en un prisma Trayectoria del haz estrecho:
Al mirar la trayectoria del haz estrecho en el cuerpo trapezoidal, al pasar del aire al prisma
vemos que su ángulo cambia inmediatamente, el haz estrecho viene con un ángulo de
incidencia de 30° y al pasar al prisma vemos que el haz se acerca mucho mas a la normal,
como se muestra en la figura 3 (dibujo hecho sobre el papel en el procedimiento 1). El haz al
salir del prisma se ve cómo sale hacia la parte superior casi perpendicular a la normal de esa
cara.
• Descripción del haz refractado:
Al mirar el haz refractado en la figura 3, nos podemos dar cuenta de que al pasar del aire al
prisma vemos como su ángulo aumenta alejándose de la normal, de igual manera se sabe que
viene con un ángulo de incidencia de 30°.
Figura 3. Dibujo sobre el papel del cuerpo trapezoidal.

2. Determinación del ángulo total de refracción.
¿Qué sucede con la luz blanca cuando atraviesa un prisma?
De acuerdo a lo visto en el experimento y a la experiencia vivida en el laboratorio se puede

decir que la luz blanca cuando atraviesa un prisma se dispersa o descompone en diferentes
colores, esto se debe a que, la dispersión tiene su origen en una disminución en la velocidad
de propagación de la luz cuando atraviesa el medio. Debido a que el material absorbe y remite
la luz cuya frecuencia es cercana a la frecuencia de oscilación natural de los electrones que
están presentes en él, esta luz se propaga un poco más despacio en comparación a luz de
frecuencias distintas. Estas variaciones en la velocidad de propagación dependen índice de
refracción del material y los oxígenos estos hacen que la luz, para frecuencias diferentes, se
refracte de manera diferente.
Siguiente a esto mostraremos como calcular el ángulo de refracción total a partir de los
ángulos formados por el haz en un prisma, como se puede ver a continuación:
Figura 4. Ángulos formados en un prisma por un
Haz de luz.
De lo anterior tenemos que:

𝛿 = (𝜃1 − 𝜃′1) + (𝜃2 − 𝜃′2)
𝛼 = 𝜃′1 + 𝜃′2
𝛿 = 𝜃′1 + 𝜃2 − 𝛼
𝜃2 = 𝑠𝑒𝑛−1(𝑛 𝑠𝑒𝑛 𝜃′2) 𝜃2 = 𝑠𝑒𝑛−1[𝑛 𝑠𝑒𝑛(𝛼 − 𝜃′1)
Reemplazando cos𝜃′1 por (1 − 𝑠𝑒𝑛2𝜃′1)1/2

𝜃2 = 𝑠𝑒𝑛−1[(𝑠𝑒𝑛 𝛼)(𝑛2 − 𝑠𝑒𝑛2𝜃1) − 𝑠𝑒𝑛𝜃1 cos 𝛼]
𝛿 = 𝜃1+𝑠𝑒𝑛−1[(𝑠𝑒𝑛𝛼)(𝑛2−𝑠𝑒𝑛2𝜃1) −𝑠𝑒𝑛𝜃1𝑐𝑜𝑠𝛼]−𝛼
La ecuación anterior es el ángulo de refracción total de un haz de luz que pasa a través de un
prisma, donde como se puede ver, si tenemos los valores de las variables de la ecuación
podremos saber el ángulo de refracción total δ.
CONCLUSIONES.
En la experiencia nos fue posible medir los distintos ángulos de refracción total de un haz de
luz, en un prisma triangular. Esta experiencia resulta ser un método experimental muy sencillo
para estudiar las leyes de la óptica geométrica. Entender este fenómeno de refracción causado
por la incidencia de un rayo de luz en el prisma óptico a veces resulta sencillo con ayuda de
una buena imagen ilustrativa en la que se puedan apreciar los diversos procesos que ocurren.
Al momento de pretender obtener el índice de refracción de un prisma de algún material, es
necesario conocer el ángulo diedro o de refringencia formado por las dos caras no paralelas y
posteriormente el ángulo de mínima desviación, este índice de refracción varía según la
longitud de onda.
BIBLIOGRAFÍA
1. https://www.fisic.ch/contenidos/optica/prismas-ydispersi%C3%B3n/
2. https://luz.izt.uam.mx/wikis/mediawiki/index.php/Optica:_prismas
3. https://areaoftalmologica.com/terminos-de-oftalmologia/prisma-optico/
4. https://www.aulafacil.com/cursos/fisica/optica/prisma-optico-l30154

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En el laboratorio se utilizaron un prisma y un láser, para poder determinar los ángulos de

PALABRAS CLAVES: lente convergente, lente divergente, prisma, rayos de luz,

Estudiar cómo se refracta la luz en un prisma en presencia de un láser, mediante la

 Elaborar un prisma como indica la gráfica.

En óptica, un prisma es un objeto capaz de refractar, reflejar y descomponer la luz en los

Ley de Snell en prismas

• Los prismas polarizadores: separan cada haz de luz en componentes de variante

Se aplicara una metodología experimental con tabulación de datos cuantitativos. Desarrollados

Cuerpo óptico, trapezoidal 1

Cuerpo óptico, ángulo recto 1

Fuente de alimentación 12v-/6v 3

Papel blanco DIN A4 1

Figura 1. Cuerpo trapezoidal.

 Haz una marca en la línea horizontal, 3 cm a la derecha de M.

 Cambia el montaje experimental según la figura 2. Coge el cuerpo en ángulo recto en

Tabla 1. Datos obtenidos en el laboratorio.

1. Refracción de la luz en un prisma Trayectoria del haz estrecho:

• Descripción del haz refractado:

Figura 3. Dibujo sobre el papel del cuerpo trapezoidal.

¿Qué sucede con la luz blanca cuando atraviesa un prisma?

De acuerdo a lo visto en el experimento y a la experiencia vivida en el laboratorio se puede

Figura 4. Ángulos formados en un prisma por un

De lo anterior tenemos que:

Reemplazando cos𝜃′1 por (1 − 𝑠𝑒𝑛2𝜃′1)1/2

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