Guías de Prácticas de Laboratorio Laboratorio de: Número de Páginas: 8 Codificación: LAF-G-404 Fecha Emisión: 30/11/07 Revisión No.: 0 Física IV ÓPTICA Y ACÚSTICA Titulo de la Práctica de Laboratorio: REFLEXION EN SUPERFICIE ESFERICA: Espejo Esférico. Elaborado por: Revisado por Aprobado por: JAIRO BAUTISTA MESA Pagina 1 de 10
Control de Cambios Razones del Cambio Cambio a la Revisión # Fecha de emisión Pagina 2 de 10
1. FACULTAD O UNIDAD ACADÉMICA: Ingeniería. Departamento de Física. 2. PROGRAMA: Ingeniería en Multimedia 3. ASIGNATURA: Laboratorio de Física IV 4. Óptica y Acústica. 4. SEMESTRE: Cuarto 5. OBJETIVOS: Analizar las diferentes imágenes producidas por espejos esféricos. Analizar el comportamiento de los rayos en superficies esféricas. Comprobar mediante la práctica el fenómeno de la reflexión. 6. COMPETENCIAS A DESARROLLAR: Comprender los conceptos básicos de la óptica geométrica. Entender las diferencias entre rayos axiales y rayos paraxiales. 7. MARCO TEORICO: Óptica Geométrica. Reflexión en Superficies Esféricas La mayor parte de la terminología tradicional de la óptica geométrica se desarrolló en relación con superficies esféricas para la reflexión y la refracción. Sin embargo, a veces se consideran superficies no esféricas o asféricas. El eje óptico es una línea de referencia que constituye un eje de simetría, y pasa por el centro de un espejo esférico y por su vértice. Si un haz de rayos estrecho que se propaga en la dirección del eje óptico incide sobre la superficie esférica de un espejo, los rayos se reflejan de forma que se cortan, o parecen cortarse, en un punto situado sobre el eje óptico. La distancia entre ese punto (llamado foco) y el espejo se denomina distancia focal. Cuando un objeto está situado en el foco, los rayos que salen de él serán paralelos al eje óptico después de ser reflejados. Si un espejo hace converger los rayos de forma que se corten delante de dicho espejo, la imagen será real e Pagina 3 de 10
invertida. Si los rayos divergen después de la reflexión de modo que parecen venir de un punto por el que no han pasado realmente, la imagen no es invertida y se denomina imagen virtual. La relación entre la altura de la imagen y la altura del objeto se denomina aumento lateral. 7. MATERIALES, REACTIVOS, INSTRUMENTOS, SOFTWARE, HARDWARE O EQUIPOS: Fuente luminosa. Espejo cóncavo. Espejo convexo. Soportes para la luz y los espejos. Imanes. Reglas. Transportador. 8. PRECAUCIONES CON LOS MATERIALES, REACTIVOS, INSTRUMENTOS Y EQUIPOS UTILIZAR : Manipular de manera cuidadosa las superficies esféricas. Apagar la lámpara mientras no sea utilizada. 10. CAMPO DE APLICACIÓN: La ingeniería en multimedia abarca un gran número de habilidades y conocimientos entre los cuales se destacan la creación de todo tipo de gráficos y elementos visuales, tales como efectos especiales y representaciones en 3D, entre otros. Siendo así, para la creación de cualquiera de estas representaciones, es indispensable utilizar como base fundamental las leyes físicas que rigen cada uno de los fenómenos de la naturaleza, en este caso los ópticos. Más específicamente el conocimiento de cómo se refleja un rayo de luz en diferentes tipos de superficies, es necesario para hacer que el ambiente sea agradable y produzca una sensación de realidad combinada con la fantasía o ficción. En conclusión, lo que se puede interpretar del reflejo de la luz con los diferente tipos de espejos, da una idea más clara de cómo ésta se refleja o divide en más haces de luz, conformando así un fundamento de visión variado y amplio que lleva Pagina 4 de 10
a los ingenieros en multimedia a utilizar estos conocimientos y así perfeccionar un trabajo hasta obtener el resultado deseado. 11. PROCEDIMIENTO, METODO O ACTIVIDADES: Primera Parte. En una hoja en blanco se dibuja la silueta de la superficie que se va a emplear para la práctica. En el primer caso se utiliza una superficie esférica cóncava y se arma el montaje como se muestra mas adelante en la respectiva foto. Para rayo paraxial (rayo cercano al eje), se marca sobre la hoja una guía para el rayo de luz paralelo al eje (a 2 cm). Desde el centro de curvatura hasta donde toque el rayo con la superficie curva, se traza el radio que viene a ser la normal a la superficie en ese punto. Se mide el ángulo que forma el rayo incidente y el ángulo que forma el rayo reflejado. Para rayo axial (rayo que se encuentra retirado del eje), se hace lo mismo del paso anterior pero la guía se traza a 4 cm del eje. Los rayos de luz son reflejados por un espejo de tal manera que el ángulo de reflexión (r) es igual al ángulo de incidencia (i). Los espejos esféricos tienen la propiedad de formar imágenes de los objetos luminosos. Las figuras 1b y 1c muestran dos casos característicos de formación de imágenes con un espejo cóncavo. La ley que rige la formación de imágenes para los espejos esféricos es la que se 1 1 1 da a continuación: La ecuación del espejo esférico es S0 Si f Donde: S0 = distancia del objeto al espejo (distancia objeto) Si = distancia de la imagen al espejo (distancia imagen). F = distancia focal del espejo. Pagina 5 de 10
Según la posición del objeto con respecto al espejo se puede variar el tamaño de la imagen. Los tamaños se relacionan por la siguiente fórmula: yi si A y s donde: o Y0 = tamaño del objeto Yi = tamaño de la imagen 12. RESULTADOS ESPERADOS: Rayo paraxial. 0 Pagina 6 de 10
Rayo Axial. ( Rayo que pasa lejos del eje) En los dos casos tanto con superficie convexa como cóncava el haz de luz incidente tras pasar por el foco se reflejo paralelo al eje; de igual manera cuando entra paralelo al eje se refleja pasando por el foco, y cuando entra por el centro de curvatura se refleja por la misma trayectoria. A diferencia del experimento anterior, el espejo cóncavo hace que los rayos de luz tengan una reacción diferente, en este caso la reflexión hacia el interior del espejo es decir que cuando un rayo incide por la parte superior se refleja hacia la parte inferior y viceversa. Foco n C Eje óptico Centro de curvatura Vértice Pagina 7 de 10
Foco n C Eje óptico Vértice Centro de curvatura 13. CRITERO DE EVALUACIÓN A LA PRESENTE PRÁCTICA Preinforme 40% Informe 60% 14. BIBLIOGRAFIA: SEARS, F. ZEMANSKY, M. Física Universitaria. Vol.2. Undécima edición. Pearson Addison Wesley. México. 2005. http://acacia.pntic.mec.es/jruiz27/huygens/huygens.html http://www.fisicarecreativa.com/guias/snell.pdf http://es.wikipedia.org/wiki/principio_de_huygens http://html.rincondelvago.com/ley-de-reflexion-de-la-luz.html Pagina 8 de 10
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