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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

NOMBRE DEL ESTUDIANTE: William Fernando Ramírez Paucar FACULTAD:Facultad de Ciencias Químicas CARRERA: Bioquímica y Farmacia

FECHA: 22/07/2020

SEMESTRE: 2

GRUPO N. Seleccione

PARALELO: P3

PRÁCTICA N°. 5

TEMA: Reflexión y refracción de la luz Objetivos 1. Explorar la curvatura de la luz entre dos medios con distintos índices de refracción. 2. Evidenciar cómo al cambiar de aire a agua y a vidrio cambia el ángulo de reflexión. 3. Trabajar con prismas de diferentes formas y crear un arco iris. Equipo de Experimentación

1. 2.

Equipo de rayo laser Transportador de ángulos

3. 4. 5.

A ± 0,1 ( ° ) Medidor de intensidad de luz Medidor de velocidad de la luz Juego de Cuerpos transparente

Figura 1.

Fundamento Conceptual

Reflexión Es un cambio o modificación de la dirección de una onda, aplica para la luz. Es cuando un rayo incidente choca con un medio refractario y este medio hace que cambie de sentido y dirección. El ángulo de incidencia y el ángulo de reflexión es el mismo. Se puede observar la reflexión cuando la luz incide sobre cualquier superficie refractario, esta refracta. La reflexión de la luz se puede observar mediante el uso de los espejos. En la reflexión de la luz el ángulo de incidencia es el mismo ángulo de reflexión dado que el medio no cambia. La velocidad de la luz se mantiene constante cuando se refleja sobre el medio refractario.

Refracción 1. La refracción de la luz sucede cuando tenemos un rayo incidente que no cambia de sentido sino que cambia de dirección.

2. Para ello es necesario que exista un cambio entre dos medios, como el aire.

3. La refracción se puede observar cuando la luz cambia de medio de propagación esta cambia de trayectoria.

4. La refracción de la luz se puede observar mediante el uso de lentes.

5. El ángulo de refracción por lo general es diferente al ángulo de incidencia producto del cambio de medio.

6. La velocidad de la luz sufre una desaceleración al cambiar de medio.

CUERPOS TRANSPARENTES

Es aquel que deja pasar

casi toda la luz que incide en él La intensidad de la luz incidente es muy parecida a la transmitida

RAYO INCIDENTE

RAYO REFRACTADO

RAYO EMERGENTE

Es aquel rayo que entra a un medio, formando un angulo de incidencia con la normal

Un rayo refractado es cuando el rayo de luz atraviesa un medio

Los rayos luminosos que se han refractado en la primera cara de un prisma, no pueden salir por la segunda

Se transforma luego al rayo refractado o reflejado dependiendo del caso

La luz al atravesar un cuerpo sea solido o liquido o gaseoso, se refracta.

El ángulo de incidencia es igual al ángulo formado por el rayo emergente, la desviación es mínima

LENTE CONVERGENTE

LENTE DIVERGENTE

Son más gruesas por el centro que por el borde Concentran (hacen converger) en un punto los rayos de luz que las atraviesan. A este punto se le llama foco (F) y la separación entre él y la lente se conoce como distancia focal (f) Las lentes convergentes se utilizan en muchos instrumentos ópticos y también para la corrección de la hipermetropía

1. Son aquellas cuyo espesor va disminuyendo de los bordes hacia el centro. 2. Siempre forman imágenes virtuales menores que el objeto 3. Pueden ser meniscos divergentes (conocidos como meniscos negativos), lentes plano - cóncavas y bicóncavas.

Las lentes son más gruesas por los bordes que por el centro, hacen divergir (separan) los rayos de luz que pasan por ellas, por lo que se conocen como lentes divergentes. Luz

Onda electromagnética

Se propaga

A traves de rayos

Luz Monocromática

Luz Policromática

Espectro Electromagnético

Procedimiento 1. Ingresar a la plataforma de laboratorio indicada por el docente. Refracción en interfase de medios 1. Encender el rayo laser del simulador. 2. Seleccionar dos medios con índice de refracción diferente. 3. Definir el ángulo de incidencia, reflexión y refracción usando el transportador de ángulos. 4. Calcular el índice de refracción de los medios misteriosos aplicando la Ley de Snell 5. Repetir el proceso para cada medio. Refracción en cuerpos transparente 6. Encender el rayo laser del simulador. 7. Seleccionar un cuerpo transparente y colocarlo en la trayectoria del rayo. 8. Observar como se desvía el haz de luz después de atravesar el cuerpo. 9. Definir el ángulo de incidencia, reflexión y refracción usando el transportador de ángulos. 10. Medir la intensidad y velocidad de la luz con las herramientas otorgadas en el simulador. 11. Repetir el proceso para el resto de los cuerpos transparentes.

Registro de Datos

Ilustración 1: Sistema óptico 1

Ilustración 2: Sistema óptico 2

Tabla1: Índice de refracción de medios Numero de Medio Índice de medio refracción 1 Aire 1,00 2 Agua 1,33 3 Vidrio 1,50

Tabla2: Sistema óptico 1 Angulo de Angulo de incidencia reflexión [°] 45

[°] 45

Tabla3: Sistema óptico 2 Angulo de Angulo de incidencia reflexión [°] 45

[°] 45

Angulo de refracción [°] 32,00

Angulo de refracción [°] 28,1

Velocidad rayo refractado [m/s2] 0,75c

Intensidad rayo refractado % 94,71

Velocidad rayo refractado [m/s2] 0,67c

Intensidad rayo refractado % 90,81

Cuestionario

1. Explica cómo se desvía la luz en la interfase entre dos medios y qué determina el ángulo. El rayo de luz desvía su trayectoria debido al cambio de material entre los dos medios relacionados, como indica la Tabla1 los índices de refracción son diferentes en ambos sistemas ópticos. Esta desviación se encuentra representada por el ángulo de refracción el cual cambia dependiendo de los índices de refracción de los medios, así pues, el ángulo refractado se acerca a la normal cuando el rayo pasa de un medio de menor índice a uno de mayor índice de refracción; de igual forma el ángulo refractado se aleja de la normal cuando el rayo pasa de un medio con mayor índice a uno de menor índice de refracción. 2.

Aplica la ley de Snell a un rayo láser incidente en la interfase entre los medios.

Usando los datos de la Tabla1, se puede comprobar el ángulo refractado indicado por el simulador en un rayo que pasa de aire hacia el agua. 𝑠𝑒𝑛 𝑖 𝑠𝑒𝑛 𝜌

=

𝑛2 𝑛1

Ecuacion1: Ley de Snell

𝑠𝑒𝑛 45 1,33 = 𝑠𝑒𝑛 𝜌 1.00 𝜌 = 32,1176 En este caso, el dato varía referente con los datos de la Tabla2, esta pequeña variación puede deberse al uso de cifras significativas en la aplicación de la Ley de Snell.

3.

Describe cómo la velocidad y la longitud de onda de la luz cambian en diferentes medios.

La velocidad del haz de luz depende del índice de refracción que tenga el material en el que se encuentro; así pues, cuando el índice de refracción es menor la velocidad del haz aumentara, por el contrario, cuando el índice de refracción es mayor la velocidad del haz de luz disminuirá

𝜆1 𝑛2 = 𝜆2 𝑛1 De acuerdo con la ley de Snell la longitud de onda es inversamente proporcional al índice de refracción, por lo tanto, si el índice de refracción es mayor la longitud de onda será menor; por el contrario, si el índice de refracción es menor la longitud de onda será mayor. 4.

Describe el efecto del cambio de longitud de onda en el ángulo de refracción.

𝑠𝑒𝑛 𝑖 𝜆1 𝑛2 = = 𝑠𝑒𝑛 𝜌 𝜆2 𝑛1 De acuerdo con la ley de Snell el seno del ángulo del rayo refractado en inversamente proporcional a la longitud de onda. De modo que cuando la longitud de onda es menor el ángulo refractado aumentará; por el contrario, si la longitud de onda del rayo el mayor el ángulo refractado disminuirá. 5.

Explica cómo un prisma crea un arco iris.

La formación de un arco iris ocurre cuando un rayo de luz blanco es refractado por un prisma y debido al cambio de velocidad del rayo emergente este se descompone en colores primarios. Demostrando así que la luz blanca esta formada por la composición de rayos de luz de diversos colores. 6.

Calcule el índice de refracción para los materiales misteriosos A y B, y aclarar de qué material se trata. 𝑠𝑒𝑛 𝑖 𝑛2 = 𝑠𝑒𝑛 𝜌 𝑛1

Índice de refracción Material misterioso A 𝑠𝑒𝑛 45 𝑛2 = 𝑠𝑒𝑛 17 1 𝑛2 = 2,4185 Este índice de refracción corresponde al Diamante.

Índice de refracción Material misterioso B 𝑠𝑒𝑛 45 𝑛2 = 𝑠𝑒𝑛 30,3 1 𝑛2 = 1,4015 Este índice de refracción corresponde al Agua Oxigenada

Conclusiones

Los rayos mostrados en el simulador coinciden en el experimento realizado en el laboratorio.

Los rayos mostrados en el simulador coinciden en el experimento realizado en el laboratorio.

Los rayos mostrados en el simulador coinciden en el experimento realizado en el laboratorio.

Los rayos mostrados en el simulador coinciden en el experimento realizado en el laboratorio.

Los rayos mostrados en el simulador coinciden en el experimento realizado en el laboratorio.

Bibliografía Serway, Raymond (1998) Física. Tomo II (pp 978-988)(Cuarta edición). Mc GrawHill: México. Tippens. Paul (2011) Física Conceptos y Aplicaciones (pp 697-708) (Séptima Edición) Mc Graw Hill: México