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PROPAGACION DE LA LUZ REFLEXION Y REFRACCION DE LA LUZ 1. RESUMEN Se realizó el presente experimento con el objetivo de comprobar las leyes de la naturaleza ondulatoria de la luz. En el laboratorio de óptica se aplicaron los teoremas estudiados en clase, tales como la forma de propagación de la luz, las leyes de refracción y la Ley de Snell. A partir de la toma de datos se pudo calcular el índice de refracción del piacryl y se midió el ángulo crítico para la interfaz aire-piacryl de reflexión total interna. Este procedimiento fue llevado a cabo gracias al uso de un kid experimental de rayos ópticos en un periodo de dos clases. 2. MARCO TEORICO a) Dirección de propagación de la luz La luz se propaga en una dirección perpendicular a las componentes de campo eléctrico y magnético que la conforman, es decir, la luz se propaga en línea recta. La línea recta que representa la dirección y el sentido de la propagación de la luz se denomina rayo de luz. Un hecho que demuestra la propagación rectilínea de luz es la formación de sombras, siluetas oscuras con la forma del objeto. Además, al viajar sin otra interacción que le afecte, se mantiene la primera ley de Newton, propagándose de forma rectilínea y uniforme. La propagación de la luz fue estudiada en las regiones cercanas al sistema solar, tomando en cuenta el espacio-tiempo donde es la propagación rectilínea dela luz. b) Ley de Reflexión y Refracción de la luz 

Reflexión La reflexión de la luz es el cambio de dirección de rayos de luz que ocurre en un mismo medio después de incidir sobre la superficie de un medio distinto. Se rige por dos principios o leyes de la reflexión. El rayo incidente, el reflejado y la normal a la superficie en el punto de incidencia están en el mismo plano.

El ángulo del rayo incidente

y el de reflexión son iguales.

Figura 1: Reflexión de la luz El ángulo que forman el rayo incidente y el reflejado con la normal a la superficie de separación es el mismo. En la reflexión no cambia la velocidad de la luz v, ni su frecuencia f o longitud de onda λ. Se pueden distinguir dos tipos de reflexión de la luz Reflexión especular: Se produce cuando las irregularidades del medio son pequeñas en comparación con la longitud de onda de la luz incidente y se proyectan varios rayos sobre este. Reflexión difusa: Se produce cuando las irregularidades del medio son de un orden de magnitud comparable al tamaño de la longitud de onda de la luz incidente y se proyectan varios rayos sobre este.

Figura 2: Reflexión especular y difusa 

Refracción La refracción de la luz es el cambio de dirección de los rayos de luz que ocurre tras pasar estos de un medio a otro en el que la luz se propaga con distinta velocidad. Se rige por dos principios o leyes de la refracción: El rayo incidente, el refractado y la normal a la superficie en el punto de incidencia están en el mismo plano. La ley de Snell de la refracción que marca la relación entre el ángulo de incidencia î, el de refracción r, y los índices de refracción absoluto de la luz en los medios 1 y 2, n1 y n2, según:

Figura 3: Refracción la luz

de

 Ángulo Crítico En un medio con n1>n2, a medida que aumentamos el ángulo de incidencia también lo va haciendo el de refracción , llegando un momento en el que el rayo refractado formara 90° con la normal, es decir, no habrá rayo refractado y sólo se observará el rayo reflejado. Llamamos ángulo crítico o ángulo límite y lo denotamos por θc al ángulo de incidencia en una superficie de separación entre dos medios con n1>n2 que hace que el ángulo refractado sea 90°. Su expresión viene dada por:

Dónde: c: Es el ángulo crítico. Su unidad de medida en el Sistema Internacional (S.I.) es el radian. n1, n2: Índices de refracción absolutos de los medos 1 y 2 respectivamente. Es una magnitud adimensional cuyo valor se puede calcular a partir de la velocidad de la luz en el vacío y en el medio según:



Reflexión Total Interna Se produce reflexión total o reflexión total interna en un medio con n1>n2 cuando no existe ángulo refractado y sólo existe rayo reflejado. Se produce para aquellos valores de ángulo incidente cuyo valor es mayor que el ángulo crítico c:

c.

Figura 4: Reflexión Total Interna

Si un rayo de luz incide con un ángulo menor que el ángulo crítico sufre reflexión y refracción. En cambio, cuando el ángulo de incidencia es mayor o igual que el ángulo crítico, como es el caso de los dos rayos más a la derecha, el rayo no se refracta, sólo se refleja, desplazándose únicamente en el mismo medio.