Objetivos de la Práctica: En esta práctica se pretende realizar las mediciones de los ángulos de incidencia y de refracción de diferentes rayos con respecto a la normal utilizando como medio 2 el vidrio. Todo esto con el objetivo de dominar la ley de Snell y expresar el resultado en su expresión matemática.
Preguntas: ¿Cómo se comportara el rayo incidente? ¿Cuáles serán los ángulos de refracción? ¿Cuál es el índice de refracción del vidrio?
Introducción: Cuando un rayo de luz es proyectado (incidente) sobre una superficie transparente homogénea, una parte del rayo es reflejada y se mantiene en el mismo medio de donde fue lanzado, y la otra parte del rayo se transmite al otro medio. La parte del rayo que se mantiene en el mismo medio se le conoce como rayo reflejado y el que se transmite en el segundo medio recibe el nombre de rayo refractado. Con base a la información adquirida en clase se pretende calcular los ángulos de incidencia del rayo refractado además de calcular también el índice de refracción del segundo medio mediante la ley de Snell
LEY DE SNELL: Es una fórmula utilizada para calcular el ángulo de refracción de la luz al atravesar la superficie de separación entre dos medios de propagación de la luz con índice de refracción distinto.
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Reporte de Práctica núm. 2
Material:
Rayo laser Placa de vidrio de 10cm x 7cm x 0.8cm Hoja milimétrica Transportador Lápiz Regla
Procedimiento: 1. Se coloca el material como en la práctica anterior. 2. Elija un ángulo de incidencia y desde el exterior de la hoja graduada y a raíz del papel apunta con el rato laser al centro de la hoja graduada. 3. Marque dos puntos en el papel a lo largo del rato incidente utilizando el lápiz y marque la trayectoria del rayo incidente con la letra A. 4. Busque el punto de salida del rayo trasmitido atreves de la placa de vidrio y márquelo con la letra A’. 5. Mida la trayectoria del rayo transmitido atreves de la placa de vidrio desde el centro d la hoja del papel graduado hasta el punto enmarcado con la letra A. prolongue la trayectoria hasta la zona de graduación del ángulo. 6. Rote el laser para cambiar el ángulo de incidencia y repita el mismo procedimiento marcando ahora la trayectoria del rayo incidente con la letra B. 7. De nuevo busque el punto de salida del rayo transmitido atreves de la placa de vidrio y marque lo con la letra B’. 8. Marque la trayectoria del rayo transmitido atreves de la placa de vidrio desde el centro de la hoja del papel graduado hasta el punto enmarcado con la letra B’ y prolongue la trayectoria hasta la zona de graduación del ángulo. 9. Repita el procedimiento hasta obtener ocho diferentes ángulos de incidencia, incluyendo los ángulos de 0° y 90°. “El doblamiento” de rayo de luz cuando pasa de un medio transparente (aire) a otro transparente (en este caso vidrio) se conoce como refracción. La luz transmitida se dice que es refractada en la superficie y el ángulo del rayo refractado medido respecto a la normal se llama ángulo de refracción. 10. Para cada uno de los casos mida el ángulo de incidencia y el ángulo de refracción y regístrenlos en una tabla. 11. Utilizando una hoja milimétrica realice una grafica para encontrar la relación entre senθ1 y senθ2 apoyándose en el siguiente formato. 2
Reporte de Práctica núm. 2
12. Basados en sus análisis respondan la siguiente pregunta: ¿Cuál es la relación entre el ángulo de senθ1 y senθ2? 13. Escriba la relación como una expresión matemática
Descripción: Se proyecto un haz de rayo laser en el vidrio se tomo la medida del ángulo con respecto a la normal y el otro ángulo del rayo refractado también con respecto a la normal. Se procedió a calcular el seno de ambos ángulos y fueron registrados en la tabla Una vez obtenidos los ángulos y senos faltantes se registraron en la hoja milimétrica y se llevo a cabo la elaboración de su grafica
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Reporte de Práctica núm. 2
Resultados: En esta figura se puede apreciar mejor el procedimiento que se utilizo para medir el ángulo de incidencia y de refracción.
En la siguiente tabla se presentan el ángulo y seno del ángulo de cada disparo realizado con el rayo laser la cual nos servirá para graficar más adelante.
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Reporte de Práctica núm. 2
En la letra B se aprecia un ángulo de incidencia de 10° con respecto a la normal y un ángulo de 6.5113° de refracción con respecto a la normal. Se procedió a calcular los senos de cada ángulo para poder despejar la formula y calcular el índice de refracción del vidrio. Formula despejada:
n1 es índice de refracción del aire cuyo valor es 1 n2 es el índice de refracción del vidrio senθ1 es el seno del ángulo incidente y senθ2 es el seno del ángulo refractado Tomando como referencia el rayo B, podemos sustituir la formula anterior y así obtener en índice de refracción:
El índice de refracción del vidrio es: 1.53 Con respecto a la los datos de la tabla anterior se graficaron los valores de los senos obtenidos de cada ángulo en cada disparo, como se podrá observar obtuvimos una línea recta.
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Reporte de Práctica núm. 2
Conclusiones. En este trabajo explicamos que de verdad la ley de Snell es una ley que podemos fácilmente llamar como "Ley trigonométrica y óptica del Seno¨. "El cociente entre el seno del ángulo de incidencia externo y el seno del ángulo también de incidencia pero interno, es constante para cualquier rayo de luz que incida sobre la superficie separatriz de dos medios". Un rayo que es incidente ahora luego puede ser considerado el refractado por la simetría de la ley, pero respetando esta relación constante. Admitamos que el rayo de luz atraviesa la superficie de separación en dirección desde el primero hacia el segundo medio. Con la información obtenida podemos responder la pregunta planteada: ¿Cuál es la relación entre el ángulo de senθ1 y senθ2? Que el cociente entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo característico o interno del primer medio, es igual al cociente entre el seno del ángulo de refracción y el seno del ángulo característico interno del segundo medio que finalmente recibe el rayo de luz. Palabras clave: Interno, Característico, ángulo, Snell, Seno, Medio, Luz.