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INFORME N° 5 LABORATORIO FISICA II

LENTES Y PRISMAS Resumen — En el laboratorio se utilizaron un prisma y un laser, 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.

El índice de refracción es una medida que nos permite determinar la reducción de la velocidad de la luz cuando se propaga por un medio uniforme. El índice de refracción es el cambo de fase por unidad de longitud, es decir, el numero de onda en el medio que será más grande que el numero de onda en el vacío.

Palabras clave— lente convergente, lente divergente, prisma, rayos de luz, comportamiento de la luz. Abstract – In the laboratory a prism and a laser were in use, for being able to determine the angles of incident and emergency. Thanks to the theory of the prisms and with the help of mathematical calculations we determine the index of refraction. Afterwards we use a plate of grooves and illuminate it, need of the help of a convergent lens to project the paths of the beams of light, this procedure was the same with the use of the divergent lens The aim of this work is to describe the behavior of the light when it crosses prisms and lenses. Keywords – Convergent lens, divergent lens, prism, beams of light, behavior of the light. INTRODUCCIÓN En esta práctica radican en describir los comportamientos de la luz cuando esta atraviesa un prisma, un lente convergente y un lente divergente. Para entender estos comportamientos aplicaremos la ley de Snell que se utiliza para calcular ángulos de refracción de luz cuando estas atraviesan una superficie de separación entre dos medios de propagación de la luz. De acuerdo con la ley de Snell, cuando la luz pasa del aire al vidrio del prisma la velocidad de la luz disminuye desviando la trayectoria y formando un ángulo con respecto a la interface.

Ecuación 1: Para determinar el índice de refracción, donde “G” es el ángulo de emergencia y “a” es ángulo de incidencia.

I.

MARCO TEORICO

LENTES: Las lentes con superficies de radios de curvatura pequeños tienen distancias focales cortas LENTE CONVEXA: Una lente con dos superficies convexas siempre refractará los rayos paralelos al eje óptico de forma que converjan en un foco situado en el lado del lente opuesto al objeto. LENTE CONCAVA: Una superficie de lente cóncava desvía los rayos incidentes paralelos al eje de forma divergente; a no ser que la segunda superficie sea convexa y tenga una curvatura mayor que la primera, los rayos divergen al salir de la lente, y parecen provenir de un punto situado en el mismo lado de la lente que el objeto. Estas lentes sólo forman imágenes virtuales, reducidas y no invertidas. REFLEXION Y REFRACCION: El fenómeno más sencillo de esta teoría es la de la reflexión, si pensamos unos minutos en los rayos luminosos que

chocan mecánicamente contra una superficie que

PRISMA: Un prisma es un objeto capaz de refractar, reflejar y descomponer la luz en los colores del arco iris. Generalmente, estos objetos tienen la forma de un prisma triangular, de ahí su nombre.

puede reflejarse.

Fig. Formación de un arco iris por medio de la óptica geométrica.

1. Los prismas reflectivos 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. 2. Los prismas dispersivos son usados para descomponer la luz en el espectro del arcoíris, porque el índice de refracción depende de la frecuencia; la luz blanca entrando al prisma es una mezcla de diferentes frecuencias y cada una se desvía de manera diferente. La luz azul es disminuida a menor velocidad que la luz roja. 3. Los prismas polarizantes separan cada haz de luz en componentes de variante polarización.

II.

LEY DE SNELL: El índice de refracción "n" de un medio viene dado por la siguiente expresión, donde v es la velocidad de la luz en ese medio, y "c" la de la luz en el vacío:

OBJETIVOS

Objetivo General.  Describir el comportamiento de la luz cuando atraviesa prismas y lentes. Objetivos Específicos  Describir el comportamiento de la luz cuando atraviesa un prisma.



Describir el comportamiento de la luz cuando atraviesa una lente convergente.



Describir el comportamiento de la luz cuando atraviesa una lente divergente.

III.

DESARROLLO DE CONTENIDOS a.

1.

Imagen 3: Montaje utilizado para el segundo pasó del procedimiento.

Procedimiento

Apunte el laser de tal manera que atraviese el prisma. Ubique las líneas normales en el punto de incidencia y en el punto de emergencia. Mida el ángulo de incidencia y el ángulo de emergencia. A partir de estos datos y de las ecuaciones contenidas en la teoría de prismas, calcule el índice de refracción.

Imagen 4: Lente convergente bicóncaval utilizado para definir las trayectorias de los rayos de luz.

3.

Imagen 1: Montaje procedimiento.

para

el

primer

paso

Ilumine a través de la placa con ranuras el modelo de lente divergente. Desplazando la pantalla de proyección observe las trayectorias de los rayos de luz. Dibuje las trayectorias de los rayos y de su proyección ubique el foco. Mida la distancia focal.

del

Imagen 5: Lente divergente biconvexa utilizado para el tercer pasó del procedimiento. Imagen 2: Delimitación de los rayos de luz reflejados para posterior cálculo del índice de refracción.

2.

Ilumine a través de la placa con ranuras el modelo de lente convergente. Desplazando la pantalla de proyección observe las trayectorias de los rayos de luz. Ubique el foco y mida la distancia focal.

El procedimiento fue tomado de las guías de laboratorio UNISANGIL, 2014. PRACTICA 5: Lentes y prismas. IV.

ANALISIS Y DISCUSION DE RESULTADOS

Utilizamos el montaje que se observa en la Imagen 1, como se puede ver en la Imagen 2 en siguiente paso a seguir fue demarcar el ángulo incidente, el ángulo

de emergencia graduador.

y determinar sus valores con un 1.

Al reducir la velocidad el comportamiento de la luz cambia, debido a que esta pasa de un medio a otro y al cambiar desvía su trayectoria formando un ángulo.

2.

El rayo de luz viaja en dirección paralela a la base del prisma, dentro de este.

3.

Es necesario tener el ángulo incidente y el ángulo emergente para obtener el índice de refracción.

4.

El ángulo de menor desviación, ocurre a un ángulo de incidencia muy particular, es decir, cuando el rayo incidente forma el mismo ángulo con ambas caras refractoras del prisma.

Los valores obtenidos fueron:

a: Angulo incidente 20° G: Angulo de emergencia 35° n: Índice de refracción Para calcular en índice de refracción utilizamos la ecuación 1 que encontramos en la introducción. Donde:

° ( 35 ° +20 ) 2 20 ° sen ( 2 )

sen n=

0,4617 n= 0,1736 n=2.65 El valor teórico del índice de refracción es de 2,65. Para el segundo paso del procedimiento observamos las trayectorias de los rayos de luz y coincidimos que la distancia focal fue de 6,1 cm para el lente convergente bicóncava. Seguidamente en el tercer pasó cambiamos el lente por un lente divergente biconvexal y determinamos que la distancia focal fue de 16,5 cm.

VI. Bibliografía [1] Guías de laboratorio UNISANGIL, 2015 [2] Física para ciencias e ingeniería Volumen 1. Séptima edición. Raymond A. Serway y John W. Jewett, Jr. [3] Física Volumen 1. Quinta edición. Resnick. Halliday. Krane. [4] SEARS, Zemansky, Young. Física universitaria, Volumen 1. Pearson, Addison Wesley. Undécima edition. 2004. [5] lentes. Consultado el 29 de abril, se puede encontrar en: http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen_lentesl

V. Conclusiones