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FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS LABORATORIO DE FÍSICA IV

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ASIGNATURA: GRUPO: SEMESTRE: PROFESOR:

LABORATORIO DE FÍSICA IV LUNES: 10:00 – 12:00 2019 – I Fanny Morí Escobar

INFORME Nº 1

PROPAGACION RECTILINEA DE LA LUZ INTEGRANTES:      

14190264 16070064 17190146 17190139 15190169 17190108

Revilla Chirinos Edgard Mario Altamirano Rojas Kevin Alexis Vizcardo Manrique Luis Tuyo Acero, Renzo Joel Quito Céspedes, Luis Ángel Chupillon Silva, Ronny Joel

Ciudad universitaria, 22 de abril de 2019

PROPAGACION RECTILINEA DE LA LUZ

1. EJERCICIO 

Estudia cómo se propaga la luz Antes de hablar sobre la propagación de la luz, debemos conocer un poco de su significado. Como se sabrá la luz es una radiación que se propaga en forma de ondas. Las ondas que se pueden propagar en el vacío se llaman ondas electromagnéticas, en conclusión la luz es una radiación electromagnética. En física el término luz, incluye todo el campo de la radiación conocido como espectro electromagnético. Está formada por partículas elementales desprovista de masa denominadas fotones cuyas propiedades de acuerdo con la dualidad onda partícula explican las características de su comportamiento físico. Un estudio generalizado acerca de luz lo realiza la óptica que es una rama de la física la cual se encargara de estudiar el comportamiento y sus características. Ahora si podemos hablar acerca de la propagación de la luz, el cual lo hace mediante un movimiento ondulatorio, estas ondas pueden propagarse en el vacio a una velocidad aproximada de 300 000 km por segundo, lo que se conoce como “velocidad de la luz en el vacío”. Estas son algunas propiedades de la luz:

 Se refleja cuando llega a una superficie reflectante.  Cambia de dirección cuando pasa de un medio a otro (refracción).  Se propaga en línea recta.

Como hemos dicho la luz se propaga en línea recta y esa line recta de propagación se llama rayo luminoso. Se usan líneas rectas para representar las ondas luminosas y explicar la existencia de sombras, penumbras y eclipses. El fenómeno de sombra y penumbra es el que tiene lugar en los eclipses. Por ejemplo, en un eclipse de sol, en los que la luna se interpone entre el sol y la tierra, la zona de sombra es muy reducida debido al pequeño tamaño de la luna. En la zona de la tierra donde se proyecta la sombra, el día se oscurecerá hasta que parezca de noche por unos instantes y se observará un eclipse total de sol; sin embargo, en la zona de penumbra sobre la tierra se verá un eclipse parcial de sol.

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Determina el tipo y la forma de propagación utilizando el método de visor La formación de sombras y penumbras de penden del tipo de fuente luminosa: Fuente luminosa puntual: Es aquella que supone que es ínfimamente pequeña, por consiguiente cualquier cuerpo opaco colocado entre la misma y una pantalla, además de quedar en sombra parte del cuerpo, formará en la pantalla un sombra de igual forma que la del cuerpo.

Fuente luminosa no puntual extensa: Es aquella que tiene dimensiones geométricas a considerar. Gracias a que la fuente no es solo un punto, es un cuerpo con dimensiones a tener en cuenta, cuando por ejemplo colocamos un esfera entre pantalla y fuente se nos formaran dos conos, uno que tiene por generatrices a los rayos tangentes exteriores y otro que tiene por generatrices a los rayos tangentes interiores. De este modo se formaran 3 zonas la sombra, la zona iluminada y la penumbra. Por ejemplo: si colocamos delante de un foco luminoso un cuerpo opaco se observa que detrás aparecen: zonas donde no llega ningún rayo de luz (sombra), otras donde llegan solamente algunos rayos de luz (penumbra), y otras donde llegan todos los rayo de la luz (zona iluminada).

Cámara oscura: Este es el fundamente de la cámara fotográfica; si en una caja cerrada hacemos un orificio pequeño y colocamos un cuerpo luminoso por delante dentro de la caja aparecerá la imagen del mismo invertida. Como la luz se propaga en forma rectilínea, siendo el orificio pequeño lo rayos que llegan a este son oblicuos entonces como la luz no se dobla y sigue su camino recto, formará una imagen invertida.

2. MATERIALES:      

Caja luminosa, con lámpara halógena. 3 diafragmas de hermético 1 diafragma de 1/2 Fuente de alimentación Papel blanco Papel milimetrado

3. MONTAJE:  Colocamos una hoja blanca sobre la mesa y la aseguramos para que no se mueva, y colocamos la caja luminosa con la parte de la lámpara sobre el papel. Según se muestra en la figura  Marcar con lápiz la posición exacta de la caja. 4. PROCEDIMIENTO 4.1. Leyes de la propagación de la luz  

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Conectamos la caja luminosa a la fuente de alimentación (12V). Observamos la luz que sale de la caja, y marcamos con pares de cruces el borde superior e inferior del haz. Unimos las cruces de cada uno de los lados y se observa que la dirección es recta. Anotamos lo que observamos.

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Sujetamos en el haz, a unos 20cm de distancia de la caja luminosa, el diafragma de tres rendijas. Observamos la trayectoria de la luz y notamos que se proyecta linealmente. Marcamos los bordes de los dos haces anchos (arriba y abajo), y los haces estrechos visibles con cruces cada uno. Unimos con una línea todas las cruces que se correspondan. Desconectamos la fuente de alimentación.

4.2. Método del visor Ver la figura 2  Colocamos en la caja luminosa el diafragma de tres rendijas en la parte de la lámpara, y ponemos sobre el borde de una hoja de papel (figura 2).  Conectamos la caja a la fuente de alimentación (12V ~)  Marcamos la posición de la caja, el orificio central del diafragma y la trayectoria del haz estrecho central.  Sujetamos vertical en la trayectoria de la luz el diafragma de una rendija, a unos 70cm de la caja luminosa (figura 2 ).  Observamos el orificio central del diafragma de tres rendijas a través de la rendija del otro diafragma. Desplazamos cuidadosamente, en sentido transversal, el diafragma de una rendija hasta que se vea perfectamente a través de su orificio el orificio central del diafragma de tres rendijas.  Marcamos exactamente la posición del diafragma que tenemos en la mano, y sobre todo la posición de su orificio.  Después de desconectar la fuente de alimentación, unimos con una línea las cruces que marcan la trayectoria de la luz.  Llegamos a la conclusión de que la dirección en la cual se propaga la luz es lineal.

5. OBSERVACIONES 5.1. Propagación de la luz Trayectoria de los límites del haz de luz: En este caso se trabajó encima de dos hojas A-4, puestas sobre la mesa una después de otras, en donde se pudo observar que aproximadamente a 30cm ya podríamos poner el límite de la trayectoria porque ya no se podía diferenciar muy bien. Trayectoria de los bordes de los haces anchos: Se trabajó con una sola hoja A-4, en donde se pudo observar que iban en un sentido de separación ya que al inicio en el lugar donde sale el haz de luz es delgado, pero unos 5-10 cm más allá ya el haz ocupa casi toda la hoja por lo cual no podemos establecer definitivamente donde es el límite, cuando se unió todos los puntos marcados en los bordes de la propagación notamos que es una trayectoria recta. Trayectoria de los haces estrechos: Se trabajó con dos hojas A-4, y observamos que la propagación al igual que en la anterior tienen un sentido de separación, sin embargo en este caso notamos que era más delgada, por lo que el límite de éste haz era aproximadamente de 20-25 cm, cuando se unieron todos los puntos de antes marcados sobre los bordes notamos que es una recta. 5.2. Método del visor Posición de las marcas de lápiz y del orificio del diafragma: Se trabajó solo encima de la mesa a una distancia aproximadamente de 70 cm, en donde el haz de luz saliente poco a poco se dispersó, haciendo el traslado de un lado para otro se pudo notar que en un punto se podía observar claramente que la luz provenía del orificio de la caja, es como que hayamos hecho coincidir los orificios, y marcamos con un punto en los dos puntos, donde sale la luz y en donde se tenía la otra rendija. Lo que llamó la atención es que la recta al unir los puntos era una línea recta, por lo cual concluimos que la propagación de la luz era en línea recta.

6. CUESTIONARIO 1. Compara los resultados del Ejercicio 1. ¿Qué tienen en común y en qué se diferencian? Tienen en común En lo que se diferencian  Notamos que los haces, de los dos se propagan en una dirección de separación, es decir que tienen una geometría triangular tomando como referencia un vértice la caja luminosa, solo que en el caso del haz ancho tiene un límite corto, aproximadamente de 5-10 cm y el de haz estrecho el límite que pudimos notar es más largo aproximadamente de 20-25 cm, teniendo en cuenta que esto se midió en la recta frontal de la caja luminosa.  Observamos que la unión de los puntos que marcamos en los bordes de las propagaciones, de los dos salían líneas rectas

 Lo que observamos es que difieren en límite medido frontalmente de la caja luminosa, ya que el que tiene el haz ancho se su propagación es muy separada y el de haz estrecho es menos separada por lo que pudimos notar que el límite de éste es mucho mayor que el anterior  Las líneas que unimos de los bordes difieren en el ángulo si tomamos en el plano cartesiano

2. ¿Qué ley podrías formular sobre la propagación de la luz?  La luz se propaga en sentido rectilíneo.  La propagación de la luz varía de dependiendo del orificio de la rejilla.  La refracción de la luz, provocado por las formas de los agujeros de las rejillas. 3. Intenta razonar los resultados de tus observaciones con método del visor. En este caso observamos que la propagación de la luz, es muy difusa a 70 cm aproximadamente, sin embargo, la alineación se da entre las dos rejillas y marcamos los dos puntos, en la caja luminosa y en el punto donde se observaba la rejilla. Al unir estos dos puntos y los de los bordes, poniéndolo en un plano cartesiano observamos que la propagación era lineal. 4. Piensa en algunas aplicaciones técnicas de la ley que has encontrado, y pon dos ejemplos. 

Se trabajó con la lámpara la cual tenía, poseía el borde circunferencial. Primeramente, en una hoja de papel se cortó una especie de molde, al prender el foco de la lámpara y luego incidir sobre el molde observamos que la proyección sobre ésta era igual al del molde, por lo tanto concluimos que se proyectaba linealmente.

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Una aplicación que se le puede dar sobre este tema es sobre la forma de ver un eclipse indirectamente, la cual consiste en hacer un pequeño agujero circular en una cartulina, el cual nos servirá para proyectar el eclipse sobre una superficie blanca, de esa manera podremos observar un eclipse sin dañarnos la vista.