PRÁCTICA DE LABORATORIO Nº 7 ÓPTICA GEOMÉTRICA

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1 PRÁCTICA DE LABORATORIO Nº 7 ÓPTICA GEOMÉTRICA ExpeencaNº : Reflexón A- Ojetvo de la Expeenca Deduc la elacón ente el ángulo de ncdenca y el de eflexón. B- Fundamentos teócos Expuesto con detalle en el capítulo de Óptca Geométca del volumen II del lo popuesto po la cáteda. C- Mateal necesao - Banco Óptco - Fuente de luz ncandescente - Gonómeto - Sopotes de componentes (con ase) - Sopotes de componentes paa Gonómeto D- Desaollo de las expeencas - Lámna de vdo - Lámna de acílco - Pantalla con escala métca - Láse 0,5 mw - Espejo plano Pate I: Relacón ente ángulo de ncdenca y ángulo de eflexón gonómeto vdo fuente de luz pantalla a) Pone el láse a la zqueda del anco óptco y coloca el gonómeto soe el msmo. ) Coloca el espejo plano con un sopote en el del gonómeto de manea que quede pependcula al ayo del láse. Vefque esto aseguándose que el eflejo concda al menos con la vetcal en la que está la aetua po la que sale el ayo láse. Hace que el 0 del gonómeto concda con la deccón del ayo láse.

2 c) Monta la pantalla lanca en el sopote que puede ga alededo del gonómeto. d) Ga el gonómeto un ceto ángulo y el espejo gaá un ángulo gual. e) Realce un coqus en planta (vsto desde aa) en el que se vean: ayo ncdente, ayo eflejado, espejo y nomal al espejo. Maque en el coqus los ángulos de ncdenca y de eflexón. f) Busca con la pantalla el ayo eflejado y ve a qué ángulo coesponde. g) Qué ángulo foma ahoa la nomal del espejo con el 0 del gonómeto? h) Repet paa dos ángulos más y llena la sguente tala. Ángulo de ncdenca (ángulo ente ayo ncdente con la nomal al espejo) Ángulo de eflexón (ángulo ente ayo eflejado con la nomal al espejo) ) Cuál es la elacón ente el ángulo de ncdenca y ángulo de eflexón? j) Saca conclusones y genealza paa cualque ángulo. A esta elacón se la conoce como ley de la eflexón. ) Reemplaza el espejo po la lámna de vdo; luego po la de acílco y epet la expeenca. Vaía la ley de la eflexón con el mateal usado? Explca. Expemento Nº : Refaccón y ley de Snell A- Ojetvo de la Expeenca Med el ángulo de efaccón paa una lámna de caas paalelas y vefca la Ley de Snell. B- Fundamentos teócos Expuesto con detalle en el capítulo de Óptca Geométca del volumen II del lo popuesto po la cáteda. C- Mateal necesao - Banco Óptco - Gonómeto - Sopotes de componentes - Lámna de acílco D- Desaollo de las expeencas - Lámna de acílco - Pantalla con escala métca - Láse 0,5 mw La Fgua. muesta un ayo ncdendo en ángulo soe una lámna de caas paalelas.

3 Fgua. La efaccón deda al mateal de composcón de la lámna detemna un ángulo de efaccón que poduce una desvacón d de la tayectoa especto de la nomal del ayo. A pat de los paámetos ndcados en la fgua, compuee las sguentes elacones: + " = 90º x tan( ) x t tan( ) t x y tan( ) x y t tan( ) t d y [.] [.] d sn( ) sn(90º ) cos( ) y [.3] cos( ) Reemplazando [.] y [.3] en [.]: d t tan( ) t tan( ) cos( ) d tan( ) tan( ) [.4] t cos( ) Medante la ecuacón [.4] puede detemnase el ángulo de efaccón a pat de la medcón del ángulo de ncdenca y la desvacón/comento d. Pocedmento: ) Uca la lámna de caas paalelas soe la platna del gonómeto, con su caa delantea soe el cento de la platna y pependcula al ceo del tanspotado del gonómeto. ) Oenta el láse haca la lámna de modo que el ayo ncda en foma pependcula soe la caa delantea. Paa asegua la pependculadad ente el ayo ncdente y la supefce de la lámna, se 3

4 dee loga que el ayo eflejado se alnee con el ncdente (.e. la magen del eflejado dee concd con la fuente láse). 3) Uca la pantalla detás de la lámna, de modo que el ceo de la escala gaduada concda con la magen del ayo soe ésta. De esta foma, = 0º y d = 0. 4) Ga la platna del gonómeto un ángulo 0º y med el desplazamento d de la magen del ayo soe la pantalla. 5) Detemna medante la elacón [.4]. 6) Efectua la expeenca paa las lámnas de acílco y vdo con ángulos de ncdenca guales y compaa los esultados. Extaga conclusones. De acuedo a la ley de Snell, n a sn( ) n l sn( ), donde n a y ae y la lámna espectvamente. Po lo tanto, la elacón: n l son los índces de efaccón del sn( ) n l sn( ) [.5] dee cumplse paa cualque pa de ángulos y. 7) Elgendo alguna de las lámnas (vdo o acílco), vefca la elacón [.5] paa al menos dos medcones dstntas de y. Expeenca 3: Refaccón total e índce de efaccón A- Ojetvo de la Expeenca Oseva el fenómeno de efaccón total y detemna el índce de efaccón del vdo. B- Fundamentos teócos Expuesto con detalle en el capítulo de Óptca Geométca del volumen II del lo popuesto po la cáteda. C- Mateal necesao - Banco Óptco - Sopotes de componentes - Láse 0,5 mw D- Desaollo de las expeencas - Gonómeto - Psma de vdo La Fgua 3. muesta un ayo ncdendo en ángulo soe un psma ectángulo sósceles. La efaccón deda al mateal de composcón del psma detemna un ángulo de efaccón especto de la caa delantea. Este ayo ncde soe la caa posteo en un ángulo de ncdenca que al emege del psma foma un ángulo de efaccón especto de esta caa. A pat de los 4

5 paámetos ndcados en la fgua, compuee las sguentes elacones: 35 º 80º 45º [3.] Fgua 3. Paa ángulo cítco de efaccón total, 90º. Además, po la ley de Snell, tomando n a y la elacón [3.]: sn( ) n sn( ) [3.] n sn( ) sn( ) n sn(45º ) [3.3] Reescendo [3.3]: n cos( ) sn( ) n sn ( ) sn( ) Po [3.]: n sn ( ) n sn( ) n 5

6 n sn ( ) sn( ) n sn ( ) sn( ) n sn( ) sn ( ) Desaollando el cuadado y usando las dentdades: sn ( ) cos ( ) y cos( ) cos ( ) sn ( ), esulta: n 8 sn( ) cos( ) 3 [3.4] donde es al ángulo ncdente paa el cual se loga el ángulo cítco de efaccón total 90º. Medante la expesón [3.4] puede otenese el coefcente de efaccón n del psma. Pocedmento:. Uca el psma soe la platna del gonómeto, con su caa delantea soe el cento de la platna y pependcula al ceo del tanspotado del gonómeto.. Uca la pantalla de modo que el ayo emegente fome su magen soe la msma. 3. Rota el psma hasta que la magen del ayo emegente desapaezca de la pantalla. En este caso el ayo emegente es paalelo a la caa posteo del psma y 90º. 4. Med el ángulo de ncdenca paa las condcones desctas en el punto anteo y calcula n medante [3.4]. Expeenca Nº 4: Lentes A- Ojetvo de la Expeenca Med la dstanca focal de lentes. Caacteza la magen geneada po una lente. B- Fundamentos teócos Expuesto con detalle en el capítulo de Óptca Geométca del volumen II del lo popuesto po la cáteda. C- Mateal necesao - Banco Óptco - Gonómeto D- Desaollo de las expeencas - Sopotes de componentes - Lentes vaas Se defne comofoco magen al punto del eje pncpal de la lente donde se foma la magen de un ojeto muy dstante de la msma (en el nfnto). 6

7 Se defne comofoco ojeto al punto del eje pncpal dela lente en el cual tene que ucase un ojetopaa que su magen se fomeen un punto muydstante de la msma (en el nfnto). Dstanca focal magen Pocedmento ) Coloque la lámpaa a la zqueda del anco. Ponga una lente convexa en el cento y una pantalla a la deecha, en el oto extemo. Tate que la lente esté en alejada del flamento puesto que mentas más lejos esté la lente de la fuente de luz, más paalelos al eje pncpal llegaán a la lente los ayos de luz, y el esultado seá más confale. ) Ajuste la poscón de la pantalla hasta otene la mínma magen del flamento. En esta poscón mda la dstanca focal magen soe la egla del anco. 3) Repta el expemento con otas lentes y llene la tala que está a contnuacón. Oseve s la dstanca focal concde con los valoes ndcados po el facante, s no es así, explque po qué. x Lente fmedda ffacante 3 4 Dstanca focal ojeto Pocedmento: ) Use el flamento como fuente puntual consdeando que el msmo esté ucado apoxmadamente a mm de la caa fontal de la fuente. ) Ajuste la poscón de la lente hasta que el tamaño de la magen soe la pantalla no dependa de la dstanca pantalla lente, lo que sucede cuando los ayos emegentes de la lente son paalelos al eje pncpal. 3) Repta el expemento con otas lentes y llene la tala que está a contnuacón. Oseve s la dstanca focal concde con los valoes ndcados po el facante, s no es así, explque po qué. x Lente fmedda ffacante 3 4 Imagen y aumento 7

8 Usando las ecuacones de las lentes f s s' y la de aumento m s' s y' y Pocedmento: ) Mda los azos de la cuz de la dapostva (y). ) Coloque una lente convexa ente la dapostva con la cuz (ojeto) y la pantalla. 3) Elja una dstanca del ojeto a la lente (s) y usando la ecuacón de las lentes calcule a qué dstanca se fomaá la magen (s ) y coloque la pantalla a esa dstanca de la lente, donde la magen dee se nítda. 4) Mda el tamaño de la magen (y ) y calcule el aumento de la lente (m) paa esas dstancas. 5) Oseve s la magen esultante es deecha o nvetda. 6) Llene el sguente cuado usando 3 dstancas ojeto dfeentes. 7) Repta los pasos a 6 utlzando ota lente convegente y complete las otas 3 flas del cuado. f s s' y y' m Deecha o nvetda 8