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• david bustillo

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Universidad Nacional Aut´ onoma de Honduras En el Valle de Sula UNAH-VS Departamento de F´ısica

Pr´actica Virtual No. 6 LF 210

´ Y REFRACCION ´ DE LA LUZ REFLEXION OBJETIVO 1. Verificar el fenomeno de reflexi´on y refracci´on de la luz; usando una simulaci´on de Phet Colorado. ´ MARCO TEORICO La reflexi´on de la luz es un fen´omeno o´ptico de enorme importancia; implica la absorci´on y la reemisi´on de la luz por medio de vibraciones electromagn´eticas complejas en los a´tomos del medio reflectante. Este fen´omeno se explica con facilidad mediante los rayos. Considere un ejemplo, Im´agenes que va caminando por la calle y repente pasa por un local un enorme espejo de enfrente, el cual usted logra ver su imagen y a su vez proyecta una imagen hacia las personas dentro del local, ¿C´omo se hace presente reflexi´on y refracci´on en este ejemplo?

La luz se refracta cuando pasa de un medio a otro, porque su rapidez es distinta en los dos medios. La rapidez de la luz es m´axima en el vac´ıo; por eso, es conveniente comparar su rapidez en otros medios con este valor constante (c). Eso se hace mediante el ´ındice de refracci´on (n): n=

c υ

Donde: c : Rapidez de la luz en el vacio υ : Rapidez de la luz en el medio

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Leyes de reflexi´ on y refracci´ on

Los estudios experimentales de las direcciones de los rayos incidentes, reflejados y refractados en una interfaz lisa entre dos materiales o´pticos condujeron a las siguientes conclusiones:

de los ´ angulos θa y θb , donde los dos ´ angulos est´ an medidos a partir de la normal a la superficie, es igual al inverso de la raz´ on de los dos ´ındices de refracci´ on:

1. Los rayos incidente, reflejado y refractado, as´ı como la normal a la superficie, yacen todos en el mismo plano. El plano de los tres rayos es perpendicular al plano de la superficie de frontera o lim´ıtrofe entre los dos materiales. Siempre se dibujan los diagramas de los rayos de manera que los rayos incidente, reflejado y refractado est´en en el plano del diagrama.

nb sin θa = sin θb na na sin θa = nb sin θb

(Ley de refracci´on) (3)

2. El ´ angulo de reflexi´ on θr es igual al ´ angulo de incidencia ua para todas las longitudes de onda y para cualquier par de materiales. θr = θa

(Ley de reflexi´on)

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Esta relaci´on, junto con la observaci´on de que los rayos incidente y reflejado y la normal yacen en el mismo plano, se conoce como ley de reflexi´ on. 3. Para la luz monocrom´atica y para un par dado de materiales, a y b, en lados opuestos de la interfaz, la raz´ on de los senos

Reflexi´ on interna total En ciertas circunstancias, toda la luz se puede reflejar en la interfaz, sin que se transmita nada de ella, aun si el segundo material es transparente.Podemos encontrar el ´angulo cr´ıtico en el que ocurre este fenemono; usando la siguiente expresi´on: sin θc =

nb na

(Para na > nb )

Para comparar valores experimentales con te´oricos usaremos la siguiente expresi´on: 2

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%E =

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|Valor Te´orico − Valor Experimental| Valor Te´orico

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PROCEDIMIENTO Abrir el simulador en el siguiente enlace: https://phet.colorado.edu/es/simulation/ legacy/bending-light Descargar y ejecutar el simulador Ir a la pesta˜ na M´ as herramientas.

Figura 1: Imagen tomada del simulador PHET COLORADO, Derechos Reservados Llenar las siguientes tablas:

MEDIO 2 Agua Vidrio Misterio A Misterio B

θi

Aire en el medio 1 en grados θref ractado en grados 30 30 30 30 Tabla 1: Medio 1 Aire

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Velocidad (m/s)

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MEDIO 2 Aire Vidrio Misterio A Misterio B

θi

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Agua en el medio 1 en grados θref ractado en grados 30 30 30 30

Velocidad (m/s)

Tabla 2: Medio 1 Agua

MEDIO 2 Agua Aire Misterio A Misterio B

θi

Vidrio en el medio 1 en grados θref ractado en grados 50 50 50 50

Velocidad (m/s)

Tabla 3: Medio 1 Vidrio Con Aire en el medio 1 y Agua en el 2,fije un a´ngulo de incidencia de 65 grados. Variar la longitud de onda de acuerdo a la tabla (4) y anotar los valores de intensidad. Longitud de onda λ (nm) 380 480 540 600 700

Intensidad ( %)

Tabla 4: Variando longitud de onda ´ ´ CALCULOS Y ANALISIS DE RESULTADOS 1. A partir de los datos tabulados calcular el indice de refracci´on de Misterio A y B, tambi´en verificar el indice del Agua, Aire y Vidrio. Material Agua Aire Agua Misterio A Misterio B

Indice de refracci´on n

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2. Para la Tabla 1, usando las ecuaciones (2) y (3), calcule los a´ngulos de refracci´on te´oricos luego comparelos con los medidos en el simulador. Material

Valor Te´orico

θRef ractado en grados Valor experimental Error experimental

Agua Vidrio Misterio A Misterio B 3. Para la configuraci´on agua en el medio 1 y aire en el medio 2 de la Tabla 2, calcular el a´ngulo cr´ıtico en el que ocurre la reflexi´on interna total. Incluir una captura del simulador en el que se verifique que hay reflexi´on interna total a ese ´angulo. 4. Repetir el c´alculo anterior para el caso vidrio en el medio 1 y agua en el medio 2 de la Tabla 3. Igualmente incluir captura. 5. ¿Qu´e pasa con la intensidad a medida que aumentamos la longitud de la onda incidente?[En base a la tabla 4] PREGUNTAS 1. Visitar el video en el siguiente enlace y explicar a qu´e se debe esa refracci´on https://www.youtube.com/watch?v=ba-0_8f7d3U 2. Visitar el video: https://www.youtube.com/watch?v=Mwsi-IMuxck 3. En base al video anterior. ¿C´omo se hace una endoscopia?

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