UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLAREALFACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y MATEMATICA ESCUELA PROFESIONAL DE QUIMICA CURSO:Fsica III

PROFESORA:Delsy Espinoza ALUMNAS Parco Valencia, Kevin. Gamarra Maldonado Rosibel Munayco Flores Jesus Leon Geronimo Yessenia

TEMA : Refraccin en superficies liquidas

I. Objetivos

Estudiar la ley de refraccin en superficies liquidas Determinar experimentalmente el ndice de refraccin del agua. Determinar experimentalmente el ngulo crtico para el agua.

II. Fundamento TericoLa luz se propaga en lnea recta a velocidad constante en un medio uniforme. Si cambia el medio, la velocidad cambiar tambin y la luz viajar en lnea recta a lo largo de una nueva trayectoria. La desviacin de un rayo de luz cuando pasa oblicuamente de un medio a otro se conoce como refraccin. El fundamento de la refraccin se ilustra en la figura 1 para el caso de una onda de luz que se propaga del aire al agua. El ngulo i que se forma entre el haz incidente y la normal a la superficie se conoce como ngulo de incidencia. Al ngulo r formado entre el haz refractado y la normal se le llama ngulo de refraccin.La refraccin es la causante de la distorsin de algunos objetos. En la figura 2(a), la varilla parece flexionarse en la superficie del agua, y el pez de la figura 2(b) parece estar ms cerca de la superficie de lo que en realidad se encuentra. Estudiaremos las propiedades de los medios refractivos y se desarrollarn las ecuaciones para predecir su efecto sobre los rayos luminosos incidentes. La refraccin es la causante de la distorsin de estas imgenes. (a) La varilla parece estar flexionada. (b) Este pez aparece ms cerca de la superficie de lo que est en realidad.

NDICE DE REFRACCIONLa velocidad de la luz dentro de una sustancia material generalmente es menor que la velocidad en el espacio libre, donde es de 3 X 108 m/s. En el agua, la velocidad de la luz es casi de 2.25 X 108 m/s, la cual es casi equivalente a las tres cuartas partes de su velocidad en el aire. La luz viaja aproximadamente a dos tercios de esa velocidad en el vidrio, o sea a unos 2 X 108 m/s. La relacin de la velocidad de la luz c en el vaco entre la velocidad v de la luz en un medio particular se llama ndice de refraccin n para ese material.

El ndice de refraccin es una cantidad adimensional y generalmente es mayor que la unidad. Para el agua, n= 1.33, y para el vidrio, n= 1.5. La tabla siguiente, muestra los ndices de refraccin de diversas sustancias de uso comn. Observe que los valores all sealados se aplican al caso de una luz amarilla de 589 nm de longitud de onda. La velocidad de la luz en sustancias materiales es diferente para longitudes de onda diferentes. Este efecto, conocido como dispersin. Cuando la longitud de onda de la luz no se especifica, se suele, suponer que el ndice corresponde al que tendra una luz amarilla.

LAS LEYES DE REFRACCION El rayo incidente, el rayo retractado y la normal a la superficie se encuentran en el mismo plano. La trayectoria de un rayo retractado en la entrecara entre dos medios es exactamente reversible.

Estas dos leyes se demuestran fcilmente mediante la observacin y la experimentacin. Sin embargo, desde el punto de vista prctico, es mucho ms importante entender y predecir el grado de flexin que ocurre. Para entender cmo un cambio de velocidad de la luz puede alterar la trayectoria de sta a travs de un medio, consideremos la analoga mecnica que se muestra en la figura 3. En la figura 3(a) la luz que incide sobre una lmina de vidrio primero sufre una desviacin hacia la normal mientras pasa a travs del medio ms denso, y luego se desva alejndose de la normal al retornar al aire. En la figura 3(b) la accin de las ruedas que encuentran a su paso una franja de arena se asemeja al comportamiento de la luz. Al aproximarse a la arena, una de las ruedas la toca primero y disminuye su velocidad. La otra rueda contina a la misma velocidad, provocando que el eje forme un nuevo ngulo. Cuando ambas ruedas estn en la arena, de nuevo se mueven en lnea recta con velocidad uniforme. La primera rueda que entra en la arena es tambin la primera en salir de ella, y aumenta su velocidad al dejar la franja de arena. Por lo tanto, el eje regresa a su direccin original. La trayectoria del eje es anloga a la trayectoria de un frente de onda.

REFLECCION TOTAL INTERNAEs el fenmeno que se produce cuando un rayo deluzatraviesa un medio dendice de refraccinn2menor que el ndice de refraccinn1en el que ste se encuentra, serefractade tal modo que no es capaz de atravesar la superficie entre ambos medios reflejndose completamente.Este fenmeno solo se produce para ngulos de incidencia superiores a un cierto valor crtico, c. Para ngulos mayores la luz deja de atravesar la superficie y es reflejada internamente de manera total. La reflexin interna total solamente ocurre en rayos viajando de un medio de alto ndice refractivo hacia medios de menor ndice de refraccin.

Elngulo crticoongulo lmitetambin es el ngulo mnimo de incidencia en el cual se produce la reflexin interna total. El ngulo de incidencia se mide respecto a lanormalde la separacin de los medios. El ngulo crtico viene dado por:,

Dondeyson losndices de refraccinde los medios con. Esta ecuacin es una simple aplicacin de laley de Snelldonde el ngulo de refraccin es 90.

III. Proceso experimentalMateriales: Foco.

Cubeta de agua

Soporte universal.

mordazas

1 Acrlico semicircular.

1 nivel.

Procedimiento:1) Ya armando el sistema se proyecta la luz sobre la base de la cubeta de agua.

IV. Tablas y resultadosTabla 1 irSeniSenr

5 0.56 0.50.08720.1045

10 0.511 0.50.17360.1908

15 0.517 0.50.25880.2923

20 0.520 0.50.34200.3420

25 0.525 0.50.42260.4226

30 0.529 0.50.50.4848

35 0.534 0.50.57350.5591

40 0.540 0.50.64270.6427

Grfico de la tabla 1

Sabemos que el ndice de refraccin del agua es 1.3330por lo que procedemos a calcular el porcentaje de error relativo.

%Error Calculamos el ngulo crtico (Senr = 90)ni Seni = nrSenrni Seni = (1)Sen(90)Seni = i = ArcSen(1/ ni )i = ArcSen(1/ 1.3330) = 48.60El valor obtenido para i = 48.60 es el valor terico, se determin experimentalmente que es 48 0.5 por lo que se procede a calcular el porcentaje de error para el ngulo de incidencia. %Error

V. Discusiones1. De la ecuacin general de la recta el valor de la pendiente representa el ndice de refraccin del agua por lo que a partir esta se calcula el porcentaje de error relativo para determinar cuan eficiente se realiz la prctica.2. Al momento de tomar las medidas de los ngulos tanto de incidencia y el reflejado se tuvo que tener cuidado no solo por el hecho de que en el momento de hacer las marcas no fueran exactas ya que por la posicin en la que se trabaj con la placa y la luz no permitieron que sea exacta porque hay un margen de error aunque pequeo pero lo hay.3. Las medidas y las comparaciones que se realizaron en la prctica se realizan con el fin de comprobar que el ndice de refraccin se puede hallar por el mtodo descrito en esta prctica para determinar el ndice de refraccin del agua.4. Para determinar el ngulo critico se busca un punto donde la luz ya no ngulo refractado, para el agua es de 48.60 tericamente mientras que experimentalmente se obtuvo 48 y para estos valores se puede calcular tambin el porcentaje de error ya que son medidas.VI. Conclusiones1. El ndice de refraccin del agua experimentalmente es de 1.3057.2. El porcentaje de error calculado es de 2.04.3. El ngulo crtico calculado terico es de 48.60.4. El ngulo crtico experimental es de 48.5. El porcentaje de error para el ngulo critico es de 1.23%.6. Los objetivos de la prctica se han cumplido.

VII. Bibliografaweb.educastur.princast.es/proyectos/fisquiweb/.../ReflexionRefraccion.pdfwww.fisicarecreativa.com/informes/infor_especial/difus_grad.pdf

www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/ondas/snell/snell.htm

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