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• John Palomino

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LABORATORIO DE ÓPTICA

Experiencia Nº 11: Refracción en un prisma I. Ejercicio 1. Estudia cómo se refracta la luz en un prisma. 2. Determina el ángulo total de refracción δ en un prisma, en función del ángulo de incidencia de la luz. II. Material ❏ ❏ ❏ ❏ ❏ ❏ ❏ ❏ ❏

Caja luminosa, halógena 12V/20W Con 3 diafragmas de cierre hermético Con 1 diafragma, 1/2 rendijas Cuerpo óptico, trapezoidal Cuerpo óptico, ángulo recto Disco óptico Fuente de alimentación 3…12V - / 6V ~, 12V ~ Papel blanco Transportador

Atención Cuida que el haz estrecho procedente de la caja luminosa (figura 1) incida siempre sobre el cuerpo óptico exactamente en el centro del disco óptico (pie de la normal), y que el cuerpo no se mueva cuando se desplaza la caja.

III. Montaje y realización 1. Refracción de la luz en un prisma ● Traza dos líneas perpendiculares en la hoja de papel. Al punto de intersección lo llamamos M. ● 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 (figura 1). ● Coloca el cuerpo trapezoidal sobre la línea vertical, como se ve en la figura 1.

● 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 1

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● óptico con un ángulo de 30° (figura 1). ● 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 de papel, ligeramente oblicuo, introduciéndose en la trayectoria del haz refractado, y describe lo que observes. ● Desconecta la fuente de alimentación y quita el cuerpo óptico del papel. ● Une las marcas, para que se pueda ver las trayectorias 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). El ángulo recto debe coincidir con la marca.

● 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. IV. Observaciones y resultados de las medidas 1. Refracción de la luz en un prisma ●

Trayectoria de un haz estrecho Cuando un rayo de luz, atraviesa un prisma es desviado, el angulo de desviació n depende del á ngulo refringente del prisma. La desviació n mínima es tanto mayor sea el á ngulo refringente de desviació n del prisma.

●

Descripció n del haz refractado El haz refractado se ensancha al pasar por el prisma y no tan claramente se puede ver que se descompone en rojo, naranja, amarillo, verde, violeta. 2

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2. Determinación del ángulo total de refracción Podemos obtener el ángulo total de un prisma reflejado de la siguiente forma: Angulo de incidencia α Angulo total de refracció n d

10 27

20 25

30 23

40 25

50 27

60 33

70 35

V. Evaluación 1. Traza las normales en la figura del experimento 1, y trata de explicar la trayectoria del haz de luz estrecho al atravesar el prisma, partiendo de tus observaciones y de la ley de refracción. 1. observaciones y la ley de refracción. AL observar la luz a travesar el prisma notamos que el ancho es considerablemente mayor ocasionado por un á ngulo de desviació n mínima d.

Tal que:

n prisma . sen ( α )=n . sen ¿d+α) 2. ¿Qué sucede con la luz blanca cuando atraviesa un prisma?

Ocurre una descomposición de la luz blanca en colores de acuerdo a las ongitudes de ondas que existen desde la mayor hasta la menor.

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3. Lleva al diagrama los valores medidos del ángulo total de refracción δ (figura 3). ¿A qué conclusión llegas? Si escribimos el á ngulo de desviació n δ en términos del á ngulo de incidencia θi1, del índice de refracció n n, y del á ngulo del prisma α. Después de hacer algunas operaciones llegamos a la expresió n. La grafica obtenida experimentalmente no es exactamente una pará bola como debería pero se acerca mucho. δ =θ i1+ ( sina √❑ )

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