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• Thalia Gomez

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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA)

CURSO:

Laboratorio de Física IV

TEMA:

Ángulo límite y Reflexión total

PROFESOR:

Reyes Vega Raúl Gregorio

SEMESTRE:

2019 - II

INTEGRANTES:

Chuquizuta Chuecha Roger Manuel

16130007

Mendoza Villa Freddy

16130118

Santa Cruz Rea David

11130168

Anticona Verástegui Antonella Aracelli

16130004

Lizana Segama Henry Daniel

16130116

Aponte Moran Ivan Israel

972076

LIMA-PERÚ

2019

OBJETIVOS 

Comprobar las leyes de refracción de la luz en superficies planas.



Estudia el comportamiento de un haz estrecho al pasar la luz de agua al aire, cuando el ángulo de incidencia es mayor a 40°.



Determinar el ángulo límite de una sustancia.

MATERIALES Recipiente de plástico semicircular

Transportador

Laser verde Hoja en blanco

Regla de 60cm

PROCEDIMIENTO

RESULTADOS Tabla 1 Ángulo de incidencia Ángulo de refracción Ángulo de reflexión Observación:

35° 8° 38.5°

40° 49° 59° 90° 45° 51° El haz de luz incidente

50° # 53.5°

#: Debido que el ángulo de incidencia es mayor al ángulo límite, se da una reflexión del medio en este caso el agua. Observación al aumentar el ángulo de incidencia (α > 40°): Cuando se aumenta el anglo de incidencia para ángulos mayores de 40 , se observa que en ángulo refractado tiende a ser más pequeño , hasta llegar al ángulo limite, entonces para ángulos mayores a este ángulo , el haz de luz se refleja.

EVALUACIÓN PREGUNTA 1 Describe, de acuerdo a tus observaciones y el resultado de las medidas, cómo se comporta un haz de luz estrecho al atravesar una superficie límite vidrio/aire, cuando el ángulo de incidencia es de α < 42°. Se observa que el haz de luz incidente se refracta, ya que cuando el ángulo de incidencia del haz de luz es menor que 42 grados sexagesimales, el rayo de luz se refracta porque aún no ha alcanzado el ángulo límite o crítico para que no suceda la refracción respectivamente.

PREGUNTA 2 Describe, de acuerdo con tus observaciones y el resultado de las medidas, cómo se comporta un haz de luz estrecho al atravesar una superficie límite vidrio/aire, cuando el ángulo de incidencia es α = 42°. Se observa que el haz de luz incidente forma 90 grados sexagesimales con la vertical, por tanto el haz de luz no pasa al medio 2 en este caso el aire, lo que sucede en este experimento es que el haz luz incidente pasa entre la intersección del medio 1 y del medio 2, esto se debe a que el ángulo de incidencia ha llegado a su respectivo ángulo limite, en este caso particular es 42 grados sexagesimales, por tanto el haz de luz ni se refracta ni se refleja, solo pasa por la intersección de los medios 1 (Vidrio) y medio 2 (Aire) en el experimento realizado respectivamente en el laboratorio.

PREGUNTA 3 Describe, de acuerdo con tus observaciones y el resultado de las medidas, cómo se comporta un haz de luz estrecho al atravesar una superficie límite vidrio/aire, cuando el ángulo de incidencia es α > 42°. El haz de luz incidente se refleja y no pasa al medio 2 (aire), para ángulos mayores a este, la superficie en la que sucede el fenómeno se comporta como un espejo, la razón por la que esto sucede es porque se ha superado el ángulo límite o crítico para la refracción, por esa misma razón el fenómeno que ahora presenciamos es la reflexión, en este experimento en cuestión el ángulo limite o critico respectivo es de 42 grados sexagesimales.

PREGUNTA 4 El fenómeno que has observado se denomina reflexión total. ¿Bajo qué condiciones se presenta? El fenómeno de la reflexión en el experimento realizado sucede cuando el ángulo de incidencia α llega a lo que denominamos ángulo limite o ángulo crítico, este ángulo puede hallarse con la ley de Snell respectivamente. n1 × sen (α) = n2 × sen (β) Siendo: n1 = índice de refracción del medio 1 n2 = índice de refracción del medio 2 α = ángulo de incidencia β = ángulo de refracción

PREGUNTA 5 ¿Por qué parece estar mojada a lo lejos, los días de verano, una carretera asfaltada cuando se mira desde el coche? Nota: El aire caliente es ópticamente más sutil que el aire frío. Un rayo luminoso, al pasar de un medio a otro de índice de refracción diferente, sufre un desvío; cuando ese rayo llega al ojo de un observador, éste lo ve venir no ya de su frente, sino del punto donde ha sido desviado. Si el rayo pasa sucesivamente por varios medios de índice de refracción creciente o decreciente, sufrirá otros tantos desvíos cuyos efectos se sumarán. El conocimiento de esos fenómenos de refracción permite comprender el espejismo. En los desiertos tropicales, en contacto con el suelo tórrido, el aire se calienta y su densidad varía a partir de aquél. Como el índice de refracción depende de la densidad, un rayo de luz reflejado por un objeto lejano, hacia abajo y en la dirección del observador, va experimentando refracciones sucesivas al atravesar las distintas capas de aire: su inclinación hacia el suelo es cada vez menor y, tras llegar a la horizontal, el rayo sufre nuevas refracciones, aunque esta vez hacia arriba. Así es como, tras haber descrito una trayectoria curva de convexidad dirigida hacia abajo, llega al ojo del observador, que ve en el suelo (espejismo inferior) una imagen poco neta del objeto. Ahora bien, como otros rayos de la misma procedencia llegan también directamente

al ojo del observador, éste tiene la impresión de ver a la vez el objeto (por ejemplo, una palmera en un desierto) y, al pie del mismo, una segunda imagen invertida, como si esta palmera se reflejara en una superficie líquida inexistente. Por eso, en las horas más calurosas del verano, la imagen del cielo parece venirnos del asfalto de la carretera, si está muy caliente, a la vez que ésta nos parece mojada.

PREGUNTA 6 Menciona aplicaciones de la reflexión total. 

Una aplicación de la reflexión total es la fibra óptica, que es una fibra de vidrio, larga y fina en la que la luz en su interior choca con las paredes en un ángulo superior al crítico de manera que la energía se transmite sin apenas perdida.



Los prismáticos, también denominados binoculares, están compuestos por dos telescopios idénticos, uno para cada ojo ampliando la imagen de los objetos distantes observados, al igual que el monocular y el telescopio; sin embargo, a diferencia de estos, provoca el efecto de estereoscopía en la imagen, o visión en tres dimensiones, dando sensación de profundidad y por eso es más cómodo apreciar la distancia entre objetos distantes y seguirlos en movimiento.

PREGUNTA EXTRA Intenta razonar el fenómeno de reflexión total, tomando como base la ley de la refracción y la reversibilidad de la trayectoria de la luz. Cuando la luz pasa de un medio a otro cuyo índice de refracción es mayor, por ejemplo del vidrio y aire, los rayos refractados se acercan a la normal. Si el índice de refracción del segundo medio es menor los rayos refractados se alejan de la normal En este caso si consideramos que n1 > n2 y aumentamos el ángulo de incidencia, llega un momento en que el ángulo de refracción se hace igual a 90º , lo que significa que desaparece el rayo refractado. Como el seno de 90º es uno el ángulo de incidencia para el cual ocurre este fenómeno viene dado por c =n2/ n1 Este ángulo de incidencia, c recibe el nombre de ángulo crítico, ya que si aumenta más el ángulo de incidencia, la luz comienza a reflejarse íntegramente, fenómeno que se conoce como reflexión total.