TRABAJO PRÁCTICO: REFRACCIÓN DE LA LUZ – ÁNGULO LÍMITE
Objetivos:
- Verificar las leyes de la refracción.
- Determinar cuantitativamente el índice de refracción del agua y el acrílico.
Materiales:
- Banco óptico
- Diafragma con una ranura
- Disco de Hartl
- Fuente luminosa
- Lente f = 50 mm
- hemicilindro de acrílico
- Soporte para diafragma
- Soporte para foco y disco
- Transformador 12V
Fundamento teórico:
En general, cuando un rayo de luz incide sobre la superficie que separa dos
materiales transparentes diferentes, parte de él se refleja y la otra la
atraviesa. Por ejemplo, cuando la luz que viaja en el aire incide en un
material transparente, como el vidrio, se refleja y transmite parcialmente. La
dirección de propagación de la luz transmitida es diferente de la dirección de
la luz incidente, y se dice que la luz se ha refractado, excepto en el caso de
que el ángulo de incidencia valga 0°.
Procedimiento:
I)
Primera parte:
a)
Colocar la fuente luminosa sobre el banco óptico e
inmediatamente delante la lente f = 50mm.
b)
Colocar el diafragma con una ranura sobre el soporte
correspondiente, y éste situarlo a continuación en el banco. (Ajustar la lente que sobre la ranura se concentre bien la luz).
c) Colocar
el disco de Hartl a continuación.
d)
Sobre el disco, con la cara deslustrada en contacto con
él, se coloca el hemicilindro de acrílico, de forma que la superficie diametral
coincida con el diámetro 90° -90° y mire hacia la lámpara.
e)
Girar el disco de forma que el ángulo de incidencia
varíe entre cero y 90°. (Cuidar que en todo momento el rayo incida justo en el
centro del círculo graduado). ¿Qué ocurre con la dirección del haz al incidir
en el hemicilindro de acrílico? ¿Cómo es en cada caso el ángulo de refracción
con respecto a ángulo de incidencia?
f)
Confeccionar una tabla con los valores obtenidos.
α ( ° )
|
α´ ( ° )
|
sen α
|
Sen α´
|
g) Graficar sen α = f (sen α´).
h)
Determinar a partir del gráfico el índice de refracción
del acrílico.
II)
Segunda parte:
a)
Ubicar los materiales como en la primera parte, pero
colocando la superficie cilíndrica mirando hacia el foco.
b)
¿Qué ocurre en este caso con el ángulo de refracción
respecto al de incidencia?
Para un cierto
ángulo de incidencia, llamado ángulo límite o crítico, el ángulo de refracción
es 90°. Si el ángulo de incidencia es mayor que el ángulo crítico, la luz no se
transmite sino que se refleja. Esta condición se denomina reflexión
interna total.
c)
¿Cuál es el valor del ángulo crítico para el acrílico?
d)
Calcular a partir de dicho valor el índice de
refracción del acrílico con respecto al aire.
e)
Comparar los valores obtenidos en ambas partes para el
índice de refracción del acrílico. (Cabe señalar, que toda medición
experimental está afectada por incertezas)
Conclusión:
