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• Bryan Suarez

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REFLEXION Y REFRACCION DE LA LUZ 1. OBJETIVOS:   

Estudiar, estudiar e interpretar los fenómenos de reflexión y refracción de la luz Comprobar experimentalmente la primera y segunda ley de la reflexión de la luz Comprobar experimentalmente la ley de Snell para la refracción de la luz

2. RESUMEN:

Para poder entender este fenómeno se realizó su respectiva práctica realizando en el laboratorio el montaje comprobando la primera y segunda ley de la reflexión, también el fenómeno de refracción en donde se comprobó que si la a luz pasa de un material en donde su velocidad es mayor al material donde entra el ángulo de refracción es menor que el de incidencia y también porque en el fenómeno de dispersión se producían esos distintos colores.

3. MARCO TEORICO

REFLEXIÓN DE LA LUZ Reflexión de la luz es el cambio de dirección que experimenta la luz cuando choca con un objeto y "rebota”. La reflexión de la luz hace posible que veamos objetos que no emiten luz propia. ELEMENTOS DE LA REFLEXIÓN:     

Rayo incidente: Es el rayo de luz que incide en la superficie Rayo reflejado: Es el rayo que sale de la superficie Normal: es la línea imaginaria perpendicular a la superficie Ángulo de incidencia (i) es el ángulo que forman el rayo incidente y la normal Ángulo de reflexión (r) es el ángulo que forman la normal y el rayo reflejado.

LEYES DE LA REFLEXIÓN:  

Primera ley: El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal están en el mismo plano. Segunda ley: El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión. 𝜃𝑖 = 𝜃𝑟

CLASES DE REFLEXIÓN: Según las superficies en que incidan los rayos luminosos, la reflexión puede ser especular o difusa. 

Reflexión especular: Cuando las superficies son pulidas, los rayos luminosos se reflejan en una sola dirección y de forma ordenada. Por ello se forman imágenes que parecen copias de los objetos.



Reflexión difusa: Se produce cuando las superficies son irregulares. En este caso, los rayos luminosos se reflejan en todas direcciones, lo que no permite la formación de imágenes.

REFRACCIÓN DE LA LUZ Refracción de la luz es el cambio de dirección que sufre la luz cuando pasa de una sustancia transparente a otra. Ejemplo, el aire, a otro, como el agua.

Los rayos de luz que cambian de dirección se llaman rayos refractados.

LEYES DE LA REFRACCIÓN: 

Primera ley: El rayo incidente, la normal y el refractado se encuentran en un mismo plano.



Segunda ley: Si un rayo incidente pasa de un medio a otro de mayor densidad, el rayo refractado se acerca a la normal. Pero, si pasa a otro de menor densidad, el rayo refractado se aleja de la normal. Ley de Snell:

𝑆𝐼𝑁 𝜃2 𝑉2 = = 𝑐𝑡𝑒 𝑆𝐼𝑁 𝜃1 𝑉1 Índice de refracción: 𝑛 =

𝑐 𝑣

donde 𝑐 (velocidad de la luz en el vacío), 𝑣

(rapidez de la luz en el medio) ELEMENTOS DE LA REFRACCIÓN:     

Rayo incidente: es el rayo que incide sobre la superficie de ambos medios en forma oblicua. Rayo refractado: es el rayo que atraviesa el medio y cambia su dirección y velocidad. Normal: es la línea imaginaria perpendicular a la superficie Ángulo de incidencia (i). Es el ángulo que forman el rayo incidente y la normal. Ángulo de refracción (r). Es el ángulo que forman la normal y el rayo refractado.

REFLEXIÓN INTERNA TOTAL

La reflexión interna total es un fenómeno que sólo ocurre cuando la luz pasa de un medio con mayor índice de refracción a uno con menor índice de refracción. Se produce cuando un rayo de luz incide con un ángulo mayor al ángulo crítico.

La ley de Snell establece que: 𝑛1 𝑠𝑒𝑛 𝜃1 = 𝑛2 𝑠𝑒𝑛 𝜃2 Existe un ángulo, llamado ángulo crítico, en el cual el rayo refractado se propaga en forma paralela a la interface (𝜃2 = 90).para angulos de incidencia mayores, el haz se refleja totalmente en la interface. Cuando 𝜃2 = 90, el valor de 𝑠𝑒𝑛 𝜃2 = 1. Sustituyendo en la ecuación anterior y despejando 𝜃1. 𝑛1 𝑠𝑒𝑛 𝜃1 = 𝑛2 × 1 𝑠𝑒𝑛 𝜃1 =

𝜃1 = 𝑠𝑒𝑛−1 (

4. MONTAJE Y DESCRIPCION

𝑛2 𝑛1

𝑛2 ) = 𝜃𝑐 𝑛1

En este montaje se tiene un haz de luz reflejado en un espejo plano, sobre un disco con el cual podemos medir cada uno de los ángulos deseados.

En la siguiente imagen tenemos el montaje para el fenómeno de la refracción, en el cual el haz de luz pasa del medio 1(aire), al medio 2.

5. TABLAS Y GRAFICAS Angulo

Angulo de

Angulo de

incidencia

reflexión 1

reflexión 2

0°

0°

0°

10°

10°

10°

20°

20°

20°

30°

30°

30°

40°

40°

40°

50°

50°

50°

60°

60°

60°

70°

70°

70°

80°

80°

80°

90°

90°

90°

Tabla N°1: ángulos de reflexión en un espejo plano

La ley de Snell nos dice que el ángulo de reflexión es igual al ángulo de incidencia, lo cual se puede comprobar en los datos recopilados.

Angulo

Angulo de

Angulo de

incidencia

refracción 1

refracción 2

0°

0°

0°

10°

13°

13°

20°

22°

22°

30°

33°

33°

40°

42°

42°

50°

51°

51°

60°

62°

62°

70°

72°

72°

80°

83°

83°

90°

90°

90°

Tabla N°2: ángulos de refracción en un medio

En la siguiente experiencia se pudo observar que el ángulo de incidencia era n tanto menor al ángulo de refracción, pasando de un medio como el aire donde la velocidad de la luz es mayor a un medio en donde será menor. La pendiente de la gráfica nos indicara el índice de refracción para este material

1.2 1 0.8

0.6 0.4 0.2 0 0

2

4

6

Series1

8

Linear (Series1)

10

y = 0.1002x + 0.2117 R² = 0.9409

Grafica N° 1: Ángulos de incidencia Vs ángulos de refracción

El índice de refracción entones, como se ha mencionado, estará dado por su pendiente la cual nos dio como resultado M=0,1002

SUPERFICIE PLANA ANGULO DE ANGULO DE REFRACCION INCIDENCIA 1

SUPERFICIE CURVA ANGULO DE ANGULO DE INCIDENCIA 2 REFRACCION 2

1

0° 10° 20° 30° 40° 50°

0° 7° 14° 20° 26° 30°

0° 10° 20° 30° 40° 50°

0° 17° 31° 47° 77° 89°

Tabla N°3: Reflexión y refracción sobre una superficie plana y curva

6. PREGUNTAS 6.1 ¿El fenómeno de la reflexión de la luz se puede explicar concibiendo la luz como de naturaleza ondulatoria o como de naturaleza corpuscular?

Para que se pueda explicar el fenómeno de reflexión se debe considerar laluz de naturaleza ondulatoria, puesto que su comportamiento es sinusoidal y estoexplicaría el porqué de la igualdad en sus ángulos 6.2 Con respecto al fenómeno de reversibilidad de la luz ¿La ley de la refracción es válida para rayos de luz que viajan en cualquier dirección entre dos medios? La ley de refracción es válida para cualquier dirección de la luz, ya que un rayo que pase de un medio a otro genera un rayo refractado.Si se hace incidir un rayo con el mismo angulo del rayo refractado gnera un angulo igual al incidente 6.3 ¿El principio de reversibilidad óptica se cumple para reflexión tanto como para refracción? En la reflexión el ángulo incidente es igual al ángulo reflejado conservando la misma velcidad. En la refracción el rayo incidente genera un ángulo refractado, y si se incide un rayo con el mismo ángulo del rayo refractado, se forma un ángulo refractado con el mismo ángulo del rayo incidido inicialmente. 6.4 ¿En la ejecución de las experiencias que dificultades encuentra en la medida de los ángulos de incidencia, de reflexión y refracción? ¿Cómo afectaron estas dificultades en sus resultados? Se encontraron dificultades al medir los angulos de los rayos refractados ya que el medio nos hacia difícil la medida de los angulos por ser tan grande y poque nos generaba otro rayo. Utilizando un prisma y el fenómeno de reflexión interna total, ¿Qué posibilidades existen para cambiar la dirección de propagación de un haz de luz? Nosotros creeríamos que existen muchas posibilidades, ya que el prisma por su forma y además por la composición de su medio, serian factores suficientes para que un haz de luz cambie su dirección con respecto a su ángulo de incidencia.

6.5 Utilizando el fenómeno de reflexión interna total, explicar cómo funcionan las fibras ópticas. La fibra óptica es una hebra muy fina de un vidrio especial (o bien de material plástico adecuado) de alto índice de refracción (núcleo), cuyo diámetro no puede exceder los 125 µm, que se recubre con un material de índice de refracción menor que el del propio núcleo (recubrimiento) con el fin de retener la luz dentro

de él, y, que a su vez se protege con una envoltura exterior de material plástico muy flexible. Así, el funcionamiento de estas fibras está basado en el fenómeno de reflexión total sobre los rayos que, ingresando en un extremo, se reflejan sobre las paredes de separación entre el núcleo y el recubrimiento quedando así encapsulados hasta salir por el otro extremo, independientemente que la fibra siga o no una línea recta.

7. CONCLUSIONES    

Se comprobó el fenómeno de la reflexión de la luz satisfactoriamente ya que no se encontraron mayores problemas. Si la superficie es irregular, el haz reflejado no queda bien definido a esto último lo llamaremos reflexión difusa. Se comprobo el principio de refracción de la luz aunque con algunas dificultades debido al medio utilzado . la refracción de la luz tiene el ángulo de refracción inferior al de ángulo de incidencia.

BIBLIOGRAFIA E INFOGRAFIA    

Alvareng, M., Física General. Editorial Harla, México, 1981. (Tunja-2016) Ley de Snell http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/ondas/snell/snell.htm FISICA – PRINCIPIOS CON APLICACIONES – DOUGLAS C. GIANCOLI – Cuarta Edición