manual de practicas de optica y fisica moderna

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MANUAL DE ÓPTICA Y FÍSICA MODERNA Karen Jacqueline Gómez Valenzuela Unidad Académica de Ciencias Químicas Ingeniería Química Docente: M. en C. Mariano Parga Aguilar Semestre Agosto-Diciembre 2010

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MANUAL DE PTICA Y FSICA MODERNAKaren Jacqueline Gmez Valenzuela

Unidad Acadmica de Ciencias Qumicas Ingeniera QumicaDocente: M. en C. Mariano Parga Aguilar Semestre Agosto-Diciembre 2010

Manual de ptica y Fsica moderna 2010 NDICE

PRCTICA

PGINA

PRCTICA 1. Naturaleza de la luz PRCTICA 2. Interferencia con dos rendijas PRCTICA 3. Difraccin PRCTICA 4. Ley de reflexin PRCTICA 5. Ley de la refraccin PRCTICA 6. Polarizacin PRCTICA 7. Determinacin experimental

.

.. 3 10

...

17 . 27 . 34 . 40

del ndice de refraccin de pelculas delgadas PRCTICA 8. El telescopio PRCTICA 9. El proyector PRCTICA 10. El microscopio compuesto

.. x x x x

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Manual de ptica y Fsica moderna 2010 Prctica 1 La Naturaleza de la Luz

ResumenEn esta prctica observaremos ciertos fenmenos relacionados con la propagacin de la luz y su interaccin con algunos materiales con el fin de determinar su naturaleza, veremos que la luz se propaga en lnea recta y que cuando incide sobre la superficie de un objeto transparente sta se refleja, refracta y dispersa, cambiando su direccin pero conservando su caracterstica de propagarse en lnea recta. Con este fenmeno se har evidente la naturaleza corpuscular de la luz, la ondulatoria se observar por medio de otros fenmenos.

Palabras Claves Luz, Propagacin, Fenmenos pticos, Fuente de luz.

Objetivos 1. 2. Observar la propagacin de luz en lnea recta Usar un rayo trazador para localizar un objeto

Fundamentos Tericos

Naturaleza de la luz Una de las ramas ms antiguas de la fsica es la ptica, ciencia de la luz, que comienza cuando el hombre trata de explicar el fenmeno de la visin considerndolo como facultad anmica que le permite relacionarse con el mundo exterior. Dejando de lado las ideas ms antiguas sobre la naturaleza de la luz, los mximos protagonistas de esta historia son Isaac Newton y Cristian Huygens. Ambos cientficos fueron contemporneos y llegaros a conocerse en 1689. Un ao ms tarde aparece la obra de Huygens, mientras que Newton publica su obra en 1704. en sus obras aparecen las dos teoras clsicas ondulatoria y corpuscular sobre la naturaleza de la luz.

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Manual de ptica y Fsica moderna 2010

Teora Corpuscular Esta teora se debe a Newton (1642-1726). La luz est compuesta por diminutas partculas materiales emitidas a gran velocidad en lnea recta por cuerpos luminosos. La direccin de propagacin de estas partculas recibe el nombre de rayo luminoso. La teora de Newton se fundamenta en estos puntos: y y Propagacin rectilnea. La luz se propaga en lnea recta porque los corpsculos que la forman se mueven a gran velocidad. Reflexin. se sabe que la luz al chocar contra unos espejos se refleja. Newton explicaba este fenmeno diciendo que las partculas luminosas son perfectamente elsticas y por tanto la reflexin cumple las leyes del choque elstico.

Refraccin. El hecho de que la luz cambie la velocidad en medios de distinta densidad, cambiando la direccin de propagacin, tiene difcil explicacin con la teora corpuscular. Sin embargo Newton supuso que la superficie de separacin de dos medios de distinto ndice de refraccin ejerca una atraccin sobre las partculas luminosas, aumentando as la componente normal de la velocidad mientras que la componente tangencial permaneca invariable.

Segn esta teora la luz se propagara con mayor velocidad en medios ms densos. Es uno de los puntos dbiles de la teora corpuscular. Teora Ondulatoria Fue idea del fsico holands C. Huygens. La luz se propaga mediante ondas mecnicas emitidas por un foco luminoso. La luz para propagarse necesitaba un medio material de gran elasticidad, impalpable que todo lo llena, incluyendo el vaco, puesto que la luz tambin se propaga en l. A este medio se le llam ter.

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Manual de ptica y Fsica moderna 2010La energa luminosa no est concentrada en cada partcula, como en la teora corpuscular sino que est repartida por todo el frente de onda. El frente de onda es perpendicular a las direcciones de propagacin. La teora ondulatoria explica perfectamente los fenmenos luminosos mediante una construccin geomtrica llamada principio de Huygens. Adems segn esta teora, la luz se propaga con mayor velocidad en los medios menos densos. a pesar de esto, la teora de Huygens fue olvidada durante un siglo debido a la gran autoridad de Newton.

En 1801 el ingls T. Young dio un gran impulso a la teora ondulatoria explicando el fenmeno de las interferencias y midiendo las longitudes de onda correspondientes a los distintos colores del espectro. La teora corpuscular era inadecuada para explicar el hecho de que dos rayos luminosos, al incidir en un punto pudieran originar oscuridad.

Naturaleza Dual de la Luz A finales del siglo XlX se saba que la velocidad de la luz en el agua era menor que la velocidad de la luz en el aire contrariamente a las hiptesis de la teora corpuscular de Newton. En 1864 Maxwell obtuvo una serie de ecuaciones fundamentales de electromagnetismo y predijo la existencia de ondas electromagnticas. Maxwell supuso que la luz representaba una pequea porcin del espectro de ondas electromagnticas. Hertz confirm experimentalmente la existencia de estas ondas. El estudio de otros fenmenos como la radiacin del cuerpo negro, el efecto fotoelctrico y los espectros atmicos puso de manifiesto la impotencia de la teora ondulatoria para explicarlos. En 1905, basndose en la teora cuntica de Planck, Einstein explic el efecto fotoelctrico por medio de corpsculos de luz que l llam fotones. Bohr en 1912 explic el espectro de emisin del tomo de hidrgeno, utilizando los fotones, y Compton en 1922 el efecto que lleva su nombre apoyndose en la teora corpuscular de la luz. Apareci un grave estado de incomodidad al encontrar que la luz se comporta como onda electromagntica en los fenmenos de propagacin, interferencias y difraccin y como corpsculo en la interaccin con la materia. No hay por qu aferrarse a la idea de incompatibilidad entre las ondas y los corpsculos, se trata de dos aspectos diferentes de la misma cuestin que no solo no se excluyen sino que se complementan.

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Manual de ptica y Fsica moderna 2010Material Riel ptico Pantalla Componente sostenedor de la pantalla Plato ranurado Fuente de luz Componente sostenedor de la tabla de rayos

Desarrollo Experimental Parte l y Armar el equipo mostrado en la figura 1.1 y asegrense de que est listo para la experimentacin. Una vez armado el equipo prender la fuente de luz, tomando en cuenta que anterior a esto se tiene que oscurecer el cuarto en el que se est realizando el experimento. Rote el plato ranurado lentamente sobre el componente sostenedor hasta que las ranuras queden en forma horizontal. Observe la imagen de la ranura sobre la pantalla.

y

Figura 1.1 Equipo para Experimentacin ptica

Parte ll y Puedes usar el hecho de que la luz se propaga en lnea recta para medir la distancia entre el filamento de la fuente de luz y el centro de la tabla de rayos. La figura 1. 2 muestra esto. Los rayos sobre la tabla se originan a partir del filamento de la fuente de luz. Dado que la luz viaja en lnea recta necesitas solamente extender los rayos hacia atrs para localizar el filamento (etapa 3 en la primera parte de este experimento).

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Manual de ptica y Fsica moderna 2010Parte lll y Sustituya el plato como se muestra en la figura 1.1, rote el plato ranurado lentamente sobre el componente sostenedor hasta que las ranuras queden en forma horizontal, observe la imagen que proyecta sobre las ranuras la fuente de luz.

Parte lV y Ponga una hoja blanca sobre la superficie de la tabla de rayos, sujetndola con la pantalla. Haga una marca de referencia sobre el papel en la posicin del centro de la tabla de rayos. Use un lpiz y una regla, trace los bordes de varios de los rayos sobre el papel. Remueva el papel. Use el lpiz y la regla para extender cada uno de los rayos. Trace entonces un punto comn de interseccin (puede necesitar una hoja adicional). Etiquete el filamento y el centro de la tabla de rayos sobre su diagrama.

y

Resultados

Parte l

1.

Los rayos son en lnea recta? En esta parte del proceso los rayos siempre se reflejaron en forma rectilnea, pues las fuentes luminosas como las que usamos emiten corpsculos livianos que siempre se van a comportar as, en forma rectilnea.

2.

Se puede distinguir el ancho de cada rayo variando la distancia del plato ranurado a la fuente de luz? El ancho de los rayos se puede distinguir, siempre y cuando el plato ranurado se encuentre lo bastante lejos de la fuente luz, pues si este se encuentra cerca se juntan tanto que no se puede distinguir con claridad el ancho de estos.

3.

Cundo dos rayos se comportan como paralelos? Cuando estos estn ms alejados de la fuente de luz, se tornan rectos y una vez que se acercan se van inclinando.

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Manual de ptica y Fsica moderna 2010Parte ll

1.

Cmo hace que se distinga el ancho de las ranuras de la imagen proyectada? Este se torna ms grueso, esto a causa del ngulo que deja entrar la luz en la ranura.

2.

Para qu posicin de la placa ranurada se distingue ms la imagen? Para cul se distingue menos? Se distingue mas para vertical pues el entra en lnea recta por tanto es ms fcil ver los rayos y se distingue menos para la posicin horizontal.

3.

Diagrama que muestra que el ancho de la ranura depende de la orientacin del filamento del bulbo de la luz.

Parte lll

1.

Mida la distancia entre su marca de referencia y el punto de interseccin de los rayos. Cul es?

2.

Use la escala mtrica del riel ptico para medir la distancia entre el filamento y la tabla de rayos directamente. Cul es la distancia?

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Manual de ptica y Fsica moderna 20103. Qu tanto coincidieron las mediciones en las etapas 1 y 2? Comente.

CONCLUSIONES

Se concluye que las lneas desde la fuente de luz se comportan en lnea recta, por los corpsculos leves que emiten. El ancho de las ondas se podr medir siempre y cuando la fuente de luz se encuentre lo ms lejos posible de la placa. Adems cuando se encuentra mas alejada los rayos se muestran rectos y cuando la fuente de luz se va acercando esta los rayos se van inclinando. A los rayos se les puede determinar su ancho cuando la placa ranurada esta en forma vertical, pues cuando est en forma horizontal es muy difcil de ver la separacin que hay entre cada uno de ellos.

BBIBLIOGRAFIA

1.- Fsica Universitaria Sears, Zemansky, Young, Freedman Editorial Pearson

2.- Fsica Volumen 2 Resnick, Halliday, Krane Editorial CECSA

3.http://images.google.com.mx/images?hl=es&rlz=1T4GWYH_esMX266MX266&um=1&q=propagacion+d e+la+luz+en+linea+recta+por+ranuras+horizontales&sa=N&start=108&ndsp=18 4.http://images.google.com.mx/images?hl=es&rlz=1T4GWYH_esMX266MX266&um=1&q=propagacion+d e+la+luz+en+linea+recta+por+ranuras+horizontales&sa=N&start=72&ndsp=18

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Manual de ptica y Fsica moderna 2010

PRACTICA 2 INTERFERENCIA CON DOS RENDIJAS

RESUMEN

Esta prctica se enfocada los conocimientos tericos obtenidos en clase se sobre la interferencia que existe frente a dos rendijas, y al conocimiento del principio de Huygens la cual indica que cada ranura se comporta como una nueva fuente de luz. Para poder realizar esta prctica colocamos el aparato usado anteriormente de manera adecuada y despus empezamos a ser las observaciones correspondientes y poder calcular as el ngulo que forman las dos ranuras al estar frente a la fuente de luz.

OBJETIVO GENERAL Demostrar el principio de Huygens-Fresnel donde cada rendija acta como un productor de un nmero finito de ondas secundarias.

OBJETIVOS ESPECIFICOS Conocimiento de dobles rendijas. Clculos para ngulos. Modelos de difraccin.

PALABRAS CLAVE Rendija doble, Difraccin, Interferencia, Fuente de luz, Ondas.

NTRODUCCION

El principio de Huygens es un mtodo de anlisis aplicado a los problemas de propagacin de ondas. Afirma que todo punto de un frente de onda inicial puede considerarse como una fuente de ondas esfricas

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Manual de ptica y Fsica moderna 2010secundarias que se extienden en todas las direcciones con la misma velocidad, frecuencia y longitud de onda que el frente de onda del que proceden.

Figura 2.1 Fenmenos de Difraccin.

Esta visin de la propagacin de las ondas ayuda a entender mejor una variedad de fenmenos de onda, tales como la difraccin. La Ley de Snell tambin puede ser explicada segn este principio. Por ejemplo, si dos sitios estn conectados por una puerta abierta y se produce un sonido en una esquina lejana de uno de ellos, una persona en el otro cuarto oir el sonido como si se originara en el umbral. Por lo que se refiere el segundo cuarto, el aire que vibra en el umbral es la fuente del sonido. Lo mismo ocurre para la luz al pasar el borde de un obstculo, pero esto no es fcilmente observable debido a la corta longitud de onda de la luz visible. La interferencia de la luz de reas con distancias variables del frente de onda mvil explica los mximos y los mnimos observables como franjas de difraccin. Ver, por ejemplo, el experimento de la doble rendija. El experimento de Young, tambin denominado experimento de la doble rendija, fue realizado en 1801 por Thomas Young, en un intento de discernir sobre la naturaleza corpuscular u ondulatoria de la luz. Young comprob un patrn de interferencias en la luz procedente de una fuente lejana al difractarse en el paso por dos rejillas, resultado que contribuy a la teora de la naturaleza ondulatoria de la luz. Posteriormente, la experiencia ha sido considerada fundamental a la hora de demostrar la dualidad onda corpsculo, una caracterstica de la mecnica cuntica. El experimento tambin puede realizarse con electrones, tomos o neutrones, produciendo patrones de interferencia similares a los obtenidos cuando se realiza con luz, mostrando, por tanto, el comportamiento dual onda-corpsculo de la materia.

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Manual de ptica y Fsica moderna 2010METODOLOGA EXPERIMENTAL

Material utilizado: Fuente de Luz, Plato de difraccin, Base de tabla de rayos, Banco de ptica, Escala de difraccin, Escala de difraccin, Placa con ranura. Metodologa: Se procede a armar el equipo como se muestra en la figura 2.2, teniendo en cuenta las siguientes observaciones: La mscara de la ranura debe ser centrada en el porta rendijas, mientras se mira a travs de la placa ranurada ajustar la posicin de la escala de difraccin hasta que se pueda mirara el filamento de luz a travs de la ranura, adjuntar el plato de difraccin en la posicin ms alejada en la fuente de luz en el componente sostenedor, centrar el modelo D en la ranura vertical, en la apertura de la mscara ranura, mirar a travs de las ranuras centrando el ojo de forma tal que mire a travs de ambas ranuras y la ventana del plato de difraccin, para que este termino de armar el equipo deber ser capaz de mirar claramente ambos modelos de interferencia y escala iluminada sobre la escala de difraccin.

Figura 2.2 Aparato ptico para determinacin de interferencia.

En este experimento debe ver a travs de las ranuras estrechas en la fuente de luz y el modelo de difraccin es formado directamente en la retina de su ojo. Entonces mire este modelo de difraccin sobrepuesto sobre su vista de la escala de difraccin iluminada. La geometra es por lo tanto ligeramente ms complicada de lo que sera si el modelo fuera proyectado sobre una pantalla, como se ejemplifica en la mayora de los textos (una fuente de luz muy fuerte tal como un lser es necesaria para proyectar una imagen fina del modelo de difraccin sobre la pantalla.) La geometra esencial del experimento se muestra en la figura 2.3, en el cero mximo los rayos de luz de las ranuras A y B han viajado la misma distancia desde las ranuras hasta su ojo, as estas estn en fase e interfieren constructivamente sobre su retina. En el primer orden mximo (a la izquierda del observador) la luz de la ranura B ha viajado una longitud de onda ms lejos que la luz que proviene de la ranura A, as los rayos estn de nuevo en fase e interfieren constructivamente en esa posicin.

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Manual de ptica y Fsica moderna 2010

En el ensimo orden mximo, la luz de la ranura B ha viajado n longitudes de onda ms lejos que la luz de la ranura A para que de nuevo ocurra una interferencia constructiva. En el diagrama la lnea AC es construida de forma perpendicular a la lnea PB. Dado que las ranuras estn muy juntas (en el experimento) las lneas AP y BP son cercanamente paralelas. Por lo tanto como aproximacin prctica AP = CP. Esto permite que para las interferencias constructiva en P pueda ser verdad que BC= n . Del tringulo ACB se observa que BC = AB sen , donde A es la distancia entre las dos ranuras sobre el plato de difraccin. Por lo tanto AB sen = n (el espaciamiento por las ranuras AB se le proporcionar). Por lo tanto necesitas medir solamente el valor del ngulo para un valor particular de n para determinar la longitud de onda en la luz.

Para medir la lnea punteada en la ilustracin muestra una proyeccin del patrn de interferencia sobre la escala de difraccin (como se observa a travs de las ranuras) note que = arctang x/L. Puede ser mostrado del diagrama que si BP es paralelo a AP as como ha asumido, entonces = . Por lo tanto = arctang x/L; y AB sen (arctang x/L) = n .

Fig. 2.1 Geometra de interferencia con dos rendijas

Observe (modelo D) el filamento de la fuente de luz, haga mediciones para llenar la tabla 1. Coloque los filtros rojo, verde y azul sobre la apertura de la fuente de luz para hacer las mediciones de los diferentes colores de luz. Lleve a cabo los clculos mostrados para determinar la longitud de onda de la luz roja, verde y azul.

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Manual de ptica y Fsica moderna 2010Tabla 2.1 Color Rojo n AB X L

Verde

Azul

RESULTADOS Y CLCULOS

Los resultados obtenidos en el experimento se muestran en la tabla 2.1 Utilizamos los resultados anteriores para calcular el ndice de refraccin con la siguiente ecuacin

Aplicamos los resultados del experimento a la ecuacin:

Para determinar la longitud de onda utilizamos los valores del ngulo obtenidos, los aplicamos en la siguiente ecuacin y realizamos los respectivos despejes.

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Manual de ptica y Fsica moderna 2010Sustituimos nuestros resultados en la ecuacin anterior, los resultados de la ecuacin anterior se reportan en la siguiente tabla:

n (mm)

AB (mm)

(mm)

Por lo tanto las calculadas para cada uno de los colores quedan reportadas de la siguiente manera:

Filtro Sin Filtro Rojo Verde Azul

(mm)

CONCLUSIONES

En esta prctica pudimos lograr nuestro objetivo principal el cual es demostrar la teora de Huygens-Fresnel que todo punto de un frente de onda inicial puede considerarse como una fuente de ondas esfricas secundarias que se extienden en todas las direcciones con la misma velocidad, frecuencia y longitud de onda que el frente de onda del que proceden. Podemos observar en la tabla 2.5 que las longitudes de ondas son muy pequeas ya que no hay mucha distancia de separacin entre las rendijas y las fuentes de luz.

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Manual de ptica y Fsica moderna 2010BIBLIOGRAFIA

1. Fsica Universitaria Sears Semansky Young Freedman Edit. Pearson

2. Fsica Vol.2 Resnick Halliday Krane Edit. CECSA

5. http://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_Fresnel_-_Huygens 6. http://es.wikipedia.org/wiki/Experimento_de_Young

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Manual de ptica y Fsica moderna 2010PRCTICA 3 DIFRACCION

RESUMEN

Los modelos de difraccin siempre van enfocados o producidos por rendijas estrechas. La prctica se enfoca a la medicin de la fraccin por medio de una rejilla de difraccin, la cual producir un modelo de difraccin de orden de magnitud de longitudes de onda en el espectro visible. Usando el mismo equipo utilizado en prcticas anteriores se inicia con la apertura variable completamente abierta, mirando a travs del plato de difraccin Lafuente de luz y analizando los modelos de difraccin H, I y J. Para poder determinar a partir de esto la difraccin que es provocada por la rendija respecto a la fuente de Luz.

OBJETIVO GENERAL Medir la longitud de onda usando una rejilla de difraccin.

OBJETIVOS ESPECIFICOS Conocer las rejillas de difraccin. Modelos de Difraccin. Determinacin de la difraccin.

PALABRAS CLAVE Rendija de difraccin, Difraccin, Interferencia, Fuente de luz, Espectro visible.

INTRODUCCION

La difraccin es junto con la interferencia un fenmeno tpicamente ondulatorio. La difraccin se observa cuando se distorsiona una onda por un obstculo cuyas dimensiones son comparables a la longitud de onda. El caso ms sencillo corresponde a la difraccin Fraunhofer, en la que el obstculo es una rendija estrecha y larga, de modo que podemos ignorar los efectos de los extremos. Supondremos que las ondas incidentes

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Manual de ptica y Fsica moderna 2010son normales al plano de la rendija, y que el observador se encuentra a una distancia grande en comparacin con la anchura de la misma. De acuerdo con el principio de Huygens, cuando la onda incide sobre una rendija todos los puntos de su plano se convierten en fuentes secundarias de ondas, emitiendo nuevas ondas, denominadas ondas difractadas, por lo que la explicacin del fenmeno de la difraccin no es cualitativamente distinta de la interferencia. Una vez que hemos estudiado la interferencia de un nmero limitado de fuentes, la difraccin se explica a partir de la interferencia de un nmero infinito de fuentes.

Figura 3.1 Modelos de difraccin producidos por rendijas.

Sea b la anchura de la rendija, y consideremos que las infinitas fuentes secundarias de ondas estn distribuidas a lo largo de la rendija. y La diferencia de caminos entre la fuente que pasa por el origen y la que pasa por el punto x es, xsenq . y La diferencia de caminos entre la fuente situada en el origen y la situada en el otro extremo de la rendija ser bsenq.

El estado del punto P es la superposicin de infinitos M.A.S. La suma de los infinitos vectores de amplitud infinitesimal produce un arco de circunferencia, cuya cuerda es la resultante y0. El ngulo que forma el vector situado en x con la horizontal vale kx-senq.

Calculamos la longitud de la onda, es decir, la resultante.

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Manual de ptica y Fsica moderna 2010Eliminando el radio r, queda

Y como las intensidades son proporcionales a los cuadrados de las amplitudes

El mximo de difraccin se produce cuando el argumento del seno es cero, ya que

Para que dicho argumento sea cero, el ngulo q debe ser cero. Tenemos un mximo de intensidad en el origen, en la direccin perpendicular al plano de la rendija. Mnimos de intensidad Los mnimos de intensidad se producen cuando el argumento del seno es un mltiplo entero de p, es decir, cuando

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Manual de ptica y Fsica moderna O bien, cuando

2010

b * sen q = nl N(n=1,2,3 .) mnimos de intensidad .

Esta es la frmula que describe el fenmeno de la difraccin Fraunhofer producido por una rendija estrecha. Mximos secundarios Los mximos y mnimos se calculan derivando la frmula de la intensidad respecto de x= bsenq /l

y y Cuando senx/x =0 tenemos un mnimo de intensidad, pues I=0 Cuando xcosx-senx=0 o bien, cuando x=tanx tenemos un mximo de intensidad

Por ejemplo cuando x=0, pero tambin para otros valores de x que son las races de la ecuacin trascendente x=tanx. Estas races se pueden calcular numricamente o grficamente.

Como observamos en el grafico los mximos secundarios ocurren aproximadamente para xn (2n+1) /2 donde n=1, 2, 3. Teniendo en cuenta que sen(xn)=1. La intensidad debida a la difraccin en la direccin correspondiente a los mximos secundarios es aproximadamente igual a

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Manual de ptica y Fsica moderna 2010 que como vemos decrece rpidamente a medida que se incrementa n.

METODOLOGA EXPERIMENTAL

Material utilizado: Banco ptico, Componente sostenedor, Placa de difraccin, Filtro de color, Alfiler, Fuente de Luz, Apertura Variable, Placa ranurada, Papel negro. Procedimiento: Arme el equipo mostrado en la figura 3.2 Inicie con la apertura variable completamente abierta. Mire a travs del plato de difraccin el filamento de la fuente de luz, examine los modelos de difraccin formados por los modelos H, I y J.

Figura 3.2 Equipo utilizado para la difraccin.

Mientras mira a travs del modelo H, cierre lentamente la apertura variable. Repita esto con los modelo I y J. Ajuste la apertura variable para maximizar el brillo y la claridad de los modelos. Coloque un filtro de color sobre la apertura de la fuente de luz. RENDIJAS CRUZADAS: Examine el modelo de difraccin formado por la apertura H (la rendija cruzada). Como observa el modelo? Gire lentamente el plato de difraccin para tener primero una rendija vertical y luego la otra. MATRIZ ALEATORIA: Examine el modelo de difraccin formado por la apertura I, la matriz aleatoria de aperturas circulares. El modelo es similar al formado por la difraccin a travs de una apertura circular simple. Para verificar esto, use un alfiler para formar un pequeo hoyo en una pieza de papel de

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Manual de ptica y Fsica moderna 2010construccin negro. Mire el filamento de la fuente de luz a travs de ese orificio. En el modelo formado por la matriz aleatoria, los modelos de todas las aperturas circulares se traslapan, de esta manera el modelo de difraccin es ms brillante. En la matriz aleatoria, los pequeos orificios usados son los que usted hace con el alfiler. En la observacin de la difraccin de rendija simple, encontr que entre ms estrecha es la rendija, mayor es la separacin entre las franjas del modelo de difraccin. Generalmente esto es cierto. Para cualquier apertura, los efectos de difraccin son ms pronunciados en una direccin paralela con la dimensin ms pequea de la apertura. MATRIZ CUADRADA: Cada a apertura en el arreglo forma un modelo de difraccin circular con mximos y mnimos apareciendo en diferentes radios. Sin embargo, la regularidad del arreglo causa que haya interferencias ente los modelos formados por los crculos individuales. Esto es anlogo a la forma en la cual se crean los modelos de difraccin de rendija doble, en el se crean mximos y mnimos que son sobrepuestos sobre el modelos de rendija simple creado por las rendijas individuales.

Figura 3.3 interferencia por matrices cuadradas de puntos

RESULTADOS

OBSERVACIONES DE LA PARTE A (0.5 cm)

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Manual de ptica y Fsica moderna 2010OBSERVACIONES DE LA PARTE A (1.0 cm)

OBSERVACIONES DE LA PARTE A (2.0 cm)

OBSERVACIONES DE LA PARTE A (3.O cm)

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Manual de ptica y Fsica moderna 2010

1. Qu efecto causa el tamao de la apertura en la claridad de los modelos de difraccin? El efecto que causa el tamao de la apertura en la claridad de las figuras de los modelos de difraccin es a la distancia de apertura de la fuente de luz, mientras ms cerrado este con mejor claridad se podrn observar las figuras.

2. Qu efecto causa el tamao de la apertura sobre el brillo de los modelos de difraccin? De la misma manera que en la pregunta anterior, mientras ms cerrado este con mayor claridad se podr ver la imagen pero si este se abre se va perdiendo poco a poco la visin.

3. De qu manera simplifica el filtro de color los modelos de difraccin formados? Este se encarga de quitar el brillo a todos los modelos de difraccin, lo cual hace que se vean opacos y con ms claridad las imgenes tambin se pueden distinguir ms sus colores.

RENDIJAS CRUZADAS OBSERVACIONES DE LA PARTE B DEL EXPERIMENTO

1. Describa el modelo de difraccin en trminos del modelo formado por cada rendija individual. Los modelos formados por cada rendija se muestran en las figuras anteriores el H horizontalmente muestra diversas lneas de colores, el modelo H que muestra dos lneas a 45 cada una tambin con lneas de colores y el ltimo modelo forma una cruz verticalmente con muchos colores tambin.

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Manual de ptica y Fsica moderna 2010MATRIZ ALEATORIA

1. Qu efecto causa sobre el modelo de difraccin que el dimetro de los crculos sea pequeo?

MATRIZ CUADRADA OBSERVACIONES DE LA PARTE C DEL EXPERIMENTO

1. ste modelo de difraccin tiene alguna similitud con el formado por la matriz aleatoria de orificios? En que son diferentes?

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Manual de ptica y Fsica moderna 2010

CONCLUSIONES .

En los modelos de difraccin puede haber una mejor observacin cuando el orificio est abierto lo menor posible pues una vez que este se encuentra a una abertura mayor los objetos se pierden o se empiezan a tornar borrosos, hasta que dejan de verse por completo por cada una de las rendijas. En cuanto a los orificios circulares estos no se pudieron dibujar ya que estos modelos se representan en tercera dimensin por tanto no es posible plasmarlos en una hoja plana a menos que se tenga un software que nos pueda ayudar a representar estos crculos en una forma tridimensional.

BIBLIOGRAFIA

1. Fsica Universitaria Sears Semansky Young Freedman Edit. Pearson Pags. 1367

2. Fsica Vol.2 Resnick Halliday Krane Edit. CECSA

4. http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93ptica 5. es.wikibooks.org/wiki/Fsica/ptica/Difraccin

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Manual de ptica y Fsica moderna 2010PRCTICA 4 LEY DE REFLEXION

RESUMEN

El propsito de esta prctica es verificar la ley de la reflexin. Se mostrar que el ngulo de un haz incidente es igual al ngulo del haz reflejado en la interfaz de un medio especular, medido respecto a la normal de la superficie. Se preparara el equipo como se muestra a lo largo de la prctica. Haciendo un ajuste de los componentes para que un solo rayo de luz se alinee con la lnea que etiquet como Normal en la escala de la tabla de rayos. Es as como se podr demostrar que tan cierta es la Ley de la Reflexin conforme a los ngulos obtenidos.

OBJETIVO GENERAL

Demostrar que el ngulo de un haz incidente es igual al ngulo del haz reflejado en la interfaz de un medio especular, medido respecto a la normal de la superficie.

OBJETIVOS ESPECIFICOS Estudio de los ngulos incidentes. Movimiento y variacin de los ngulos en espejos. Espejos para incidencia.

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Manual de ptica y Fsica moderna 2010PALABRAS CLAVE Reflexin, Angulo, Incidencia, Fuente de luz, Ondas.

INTRODUCCION La hiptesis de los rayos rectos luminosos no es la nica hiptesis de la ptica geomtrica. Para explicar el fenmeno de la reflexin de la luz (Figura 4.1) es necesario suponer que la direccin de los rayos luminosos cambia en algunas circunstancias. Una imagen en un espejo se ve como si el objeto estuviera atrs, y no frente a ste. La ptica geomtrica explica este familiar fenmeno suponiendo que los rayos luminosos cambian de direccin al llegar al espejo. La forma precisa en que ocurre este cambio se conoce como ley de la reflexin de la luz. Es una ley muy sencilla: los rayos incidente y reflejado hacen ngulos iguales con el espejo; o con la perpendicular al espejo, que es como suelen medirse estos ngulos (Figura 4.1). Esta ley, por cierto, tambin se puede deducir aplicando la ley de variacin del tamao aparente con la distancia para explicar los tamaos aparentes de un objeto y de su imagen en un espejo plano. O, dicho de otra forma, si vemos nuestra imagen en un espejo plano del tamao que la vemos es porque los rayos incidente y reflejado forman ngulos iguales con el espejo.

Figura 4.1 Ley de la reflexin de la luz.

Un cuerpo parcialmente sumergido en agua se ve chueco; como si se doblara al entrar al agua. Este fenmeno se llama refraccin. Adems del agua se observa en muchos otros medios transparentes, como el vidrio, llamados refringentes. Era uno de los problemas pticos pendientes de solucin todava hacia el siglo XIII (Figura 4.1). Los fenmenos de refraccin se incorporan a la ptica geomtrica simplemente suponiendo que los rayos luminosos cambian de direccin no slo al reflejarse sino tambin al pasar de un medio refringente a otro; por ejemplo, del agua al aire, o del agua al vidrio, o del vidrio al aire. Un experimento sencillo que demuestra este cambio de direccin se muestra en la figura 4.2. Una moneda pequea en el fondo de una taza vaca est apenas oculta por el filo de la taza en la figura 4.2 (a). Llenando lentamente la taza con agua la moneda aparece poco a poco, hasta observarse por completo, en la figura 4.2(b). Los rayos luminosos emitidos por la moneda que llegan al ojo debido a que son refractados en la superficie del agua se muestran en esa figura; la moneda se ve en la direccin de estos rayos. El experimento muestra tambin que los rayos refractados estn ms cerca de la superficie en el medio menos denso; el aire en la figura 4.2(b).

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Figura 4.2 Experimento para demostrar la refraccin de la luz.

La forma precisa en que cambia la direccin de los rayos en la refraccin, esto es, la ley de la refraccin, no es tan simple como la ley de la reflexin. Tal vez por esto, aunque el fenmeno de la refraccin era conocido desde la antigedad, la ley de la refraccin no fue descubierta sino hasta el siglo XV por el astrnomo holands Willebrord Snell, quien, inexplicablemente, no la dio a conocer, describindola solamente en sus notas personales de investigacin. La ley de la refraccin fue divulgada por Descartes en 1627, pero se conoce universalmente como la ley de Snell. No relaciona los ngulos de los rayos luminosos con la perpendicular a la superficie de refraccin, sino los senos de esos ngulos. En smbolos matemticos se expresa as: sen (i) / sen (r') = constante = n; esto es, el cociente de los senos de los ngulos de incidencia i y de refraccin r' toma el mismo valor para todos los valores posibles de estos ngulos. Por ejemplo, si los rayos pasan del aire al agua la cantidad constante n, llamada ndice de refraccin, vale 4/ 3 y se tiene sen (i) / sen (r') = 4/ 3. La ley de la refraccin de la luz tambin puede ser deducida aplicando la ley de variacin del tamao aparente con la distancia. La figura 4.3 muestra un sencillo experimento para hacer esto. Dos monedas pequeas se ponen en dos tazas, una vaca y la otra parcialmente llena de agua. Observndolas desde arriba y a la misma altura, la moneda sumergida en agua se ve ms grande debido a que por la refraccin de la luz los rayos que emite se abren ms al pasar por la superficie del agua y llegan al ojo como si hubieran sido emitidos por una moneda ms cercana. De los tamaos aparentes de las dos monedas se deducen los ngulos que forman los rayos con la perpendicular a la superficie; el de los rayos refractados depende de la altura de llenado de la taza. Los senos de estos ngulos se obtienen de una tabla de valores y dividiendo el mayor entre el menor se encuentra que su cociente siempre es 4/ 3, el ndice de refraccin del agua; independientemente de la altura de llenado de la taza.

Figura 4.3 Un experimento ms para comprobar la ley de la refraccin

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Manual de ptica y Fsica moderna 2010

METODOLOGA EXPERIMENTAL

Material utilizado: Banco ptico, Tabla de rayos y base, Plato con ranura, Fuente de luz, Soporte, Plato ranurado, Espejo de rayos.

Procedimiento: Prepare el equipo como se muestra en la figura 4.4. Ajuste los componentes para que un solo rayo de luz se alinee con la lnea que etiquet como Normal en la escala de la tabla de rayos. Cuidadosamente ajuste la superficie reflejando en el espejo con la lnea marcada como Componente en la tabla de rayos. Con el espejo propiamente alineado, la flecha marcada en la tabla de rayos es normal (a los ngulos rectos) al plano de la superficie reflectora.

Fig. 4.1 Equipo para la Ley de la Reflexin.

Rote la tabla de rayos y observe el rayo de luz. El ngulo de incidencia y el reflejado son medidos con respecto a la normal de la superficie reflectora, como se muestra en la figura 4.5.

Fig. 4.2 Rayo incidente y reflejado

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Manual de ptica y Fsica moderna 2010Rotando la tabla de rayos, ajuste el ngulo de incidencia en cada uno como se muestra en la tabla 4.5. Para cada ngulo de incidencia registre el ngulo de reflexin (Reflexin) 1). Repita con el rayo incidente que viene del lado opuesto del normal (Reflexin 2). Reportar los resultados en una tabla.

RESULTADOS.

Las distancias que se midieron al empezar el experimento se muestran en la siguiente tabla:

Medida (cm) Rayos Pantalla Base con ngulos

Medido desde:

Tabla 4.2 Medidas de donde fue colocado cada uno de los instrumentos.

Tabla de resultados obtenidos de acuerdo a los ngulos marcados.

ngulo de incidencia 0

Reflexin 1 El Haz se refleja a cero grados en la misma direccin del haz de luz.

Reflexin 2 El haz se refleja a 0 en la misma direccin del haz de luz, pero en sentido contrario a la reflexin 1

10 20 30 40 50 60 70 80 90 Tabla 4.3 Medidas de los ngulos observados.

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1. Los resultados para las mediciones son los mismos? Si no, a qu usted atribuye las diferencias? Las medidas de los ngulos son las mismas solo que en los dos tipos de reflexin, son del lado contrario.

2. Parte de la ley de reflexin dice que el rayo incidente, la normal y el rayo reflejado estn en el mismo plano. Discuta esto de acuerdo a su experimento. Si se encuentran en el mismo plano, pues si esto no fuera as no se podran observar y ser medidos sus ngulos desde la superficie del plato o se tornara ms difcil la medicin de estos.

3. Cul es la relacin que se sostiene entre el ngulo de incidencia y el ngulo de reflexin? Se denomina ngulo de incidencia (o punto de incidencia) al punto de reflexin de luz sobre algn objeto reflectivo cncavo convexo. Angulo de reflexin el formado por una trayectoria que se aleja de un medio con el que ha chocado, y la normal a la superficie de ese medio en el punto de ese encuentro.

4. La ley de reflexin tiene dos partes. Descrbalas. Son los dos tipos e reflexin que realizamos, uno hacia el lado positivo de los angulos y otro as al lado negativo, pero sabemos que ambos tienen el mismo resultado solo al lado contrario.

5. Le pidieron que midiera el ngulo de reflexin del rayo incidente pero siempre considerando la normal a la superficie del espejo. Qu ventajas proporciona esto? Que se puede partir de 0 o de un ngulo especfico por tanto se torna ms fcil la medicin partiendo desde 0.

6. Fsicos invierten mucha energa en los esfuerzos por aumentar la exactitud con una ley para que esta pueda validarse como tal. Cmo puede usted probar la ley de reflexin a un nivel ms alto de exactitud que en el experimento realizado? Teniendo una medicin exacta o fija ya que este aparato como se mueve tiende a tener ciertos errores ya que tambin es manual y se puede mover accidentalmente, es por eso que si se tiene un aparato fijo y que funcione electrnicamente se podr determinar el valor de los ngulos con mucha ms exactitud.

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Manual de ptica y Fsica moderna 2010CONCLUSIONes.

Pudimos conocer que para explicar la reflexin de la luz siempre va a ser necesario, suponer que la direccin de los rayos luminosos cambia en ciertas circunstancias. Como es el caso del espejo que se ve como si una imagen estuviera atrs y no frente a este. Esta prctica es muy fcil tanto en su realizacin como en la forma en la que explica este tipo de fenmenos pticos, la cual fue de utilidad para demostrar la ley de la reflexin y los ngulos que un espejo produce al ser reflejados.

BLIOGRAFIA

1.- Fsica Universitaria Sears Semansky Young Freedman Edit. Pearson

2.- Fsica Vol.2 Resnick Halliday Krane Edit. CECSA

3.- http://www.diclib.com/cgi-bin/d1.cgi?base=alkonageneral&page=showid&id=168 4.http://www.google.com.mx/search?sourceid=navclient&hl=es&ie=UTF8&rlz=1T4GWYH_esMX266MX26 6&q=partes+de+la+reflexion 5-. http://html.rincondelvago.com/ley-de-reflexion-de-la-luz.html

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Manual de ptica y Fsica moderna 2010PRCTICA 5 LEY DE REFRACCION

RESUMEN

Esta prctica est enfocada a verificar las leyes fundamentales de la ptica como es la Ley de Snell o de la refraccin que tiene como objetivo predecir las trayectorias que sigue la luz al pasar por un medio trasparente. Una vez ms se acomoda el equipo que se utiliza para comprobar la Ley de la refraccin y se comienza la experimentacin con la finalidad de determinar los ngulos que se forman al pasar por un objeto cristalino y en este caso vamos a usar un prisma para ver estos fenmenos.

OBJETIVO GENERAL Verificar una de las leyes fundamentales de la ptica conocida como ley de Snell de la refraccin para predecir las trayectorias que siguen los rayos de luz al pasar por un medio transparente. OBJETIVOS ESPECIFICOS Estudio de la Ley de Snell Fenmenos de difraccin. Elementos cristalinos utilizados para la difraccin.

PALABRAS CLAVE ptica, Ley de snell, Interferencia, Prismas, Ondas.

INTRODUCCION

En fsica, la difraccin es un fenmeno caracterstico de las ondas que consiste en la dispersin y curvado aparente de las ondas cuando encuentran un obstculo. La difraccin ocurre en todo tipo de ondas, desde ondas sonoras, ondas en la superficie de un fluido y ondas electromagnticas como la luz y las ondas de radio. Tambin sucede cuando un grupo de ondas de tamao finito se propaga; por ejemplo, por causa de la difraccin, un haz angosto de ondas de luz de un lser debe finalmente divergir en un rayo ms amplio a una distancia suficiente del emisor.

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Manual de ptica y Fsica moderna 2010El fenmeno de la difraccin es un fenmeno de tipo interferencial y como tal requiere la superposicin de ondas coherentes entre s. Se produce cuando la longitud de onda es mayor que las dimensiones del objeto, por tanto, los efectos de la difraccin disminuyen hasta hacerse indetectables a medida que el tamao del objeto aumenta comparado con la longitud de onda. En el espectro electromagntico los Rayos X tienen longitudes de onda similares a las distancias interatmicas en la materia. Es posible por lo tanto utilizar la difraccin de rayos X como un mtodo para explorar la naturaleza de la estructura cristalina. La difraccin producida por una estructura cristalina verifica la ley de Bragg. Debido a la dualidad onda-corpsculo caracterstica de la mecnica cuntica es posible observar la difraccin de partculas como neutrones o electrones. En los inicios de la mecnica cuntica este fue uno de los argumentos ms claros a favor de la descripcin ondulatoria que realiza la mecnica cuntica de las partculas subatmicas. Como curiosidad, esta tcnica se utiliz para intentar descubrir la estructura del ADN, y fue una de las pruebas experimentales de su estructura de doble hlice propuesta por James Watson y Francis Crick en 1953. La difraccin es un factor limitante en la calidad de las imgenes producidas por ocultamiento ptico. La difraccin producida por una apertura circular produce un patrn de interferencia caracterstico de modo que la imagen obtenida de una fuente de luz puntual forma una mancha difusa con un patrn de lneas concentradas en una sola. Una fuente puntual produce un disco luminoso denominado disco de Airy y su dimetro constituye el lmite de resolucin por difraccin de un instrumento ptico. El disco de Airy est rodeado de crculos concntricos de luz y oscuridad similares a las franjas de interferencia producidas por rendijas alargadas. De este modo la imagen de una estrella lejana observada por un telescopio es una mancha borrosa del tamao del disco de Airy. El tamao del disco de Airy se calcula a travs de la siguiente expresin:

Donde d es el dimetro del disco, es la longitud de onda, f la distancia focal y a el dimetro de apertura del sistema ptico. El efecto fotoelctrico no permite que la difraccin se produzca correctamente. El lmite de la resolucin estar dado por el criterio de Rayleigh, segn el cual dos objetos son distinguibles solo si el mximo del radio de Airy de un objeto coincide con el mnimo del otro.

METODOLOGIA.

Material utilizado: Banco ptico, Tabla de rayos y base, Placa ranurada, Lente cilndrica, Fuente de luz, Soporte.

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Manual de ptica y Fsica moderna 2010Procedimiento: Arme el equipo mostrado en la figura 5.1. Ajuste los componentes de forma que un rayo de luz pase directamente a travs del centro de la escala graduada en grados de la tabla de rayos. Alinear la superficie de la lente cilndrica con la lnea etiquetada como componente . Con la lente alineada adecuadamente, las lneas radiales extendidas desde el centro a la escala en grados, sern todas perpendiculares a la superficie circular de la lente.

Fig. 5.1 Arreglo del equipo empleado para observar la refraccin

Sin perturbar la alineacin de la lente, rote la tabla de rayos y observe el rayo refractado para los ngulos de incidencia sugeridos en la tabla 5.1. Registrar los datos en una tabla.

RESULTADOS

Imagen sobre el acomodo del prisma para la experimentacin.

Cuando el prisma se encuentra puesto en el eje del lado plano, el haz de luz pasa a travs de l en direccin de la normal es decir de forma rectilnea. Cuando el prisma se encuentra del lado contrario tambin la fuente de luz emite el rayo a travs de la normal. La siguiente tabla muestra las refracciones que se tuvieron a la izquierda y a la derecha respecto a los ngulos de refraccin mostrados en las figuras anteriores:

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Manual de ptica y Fsica moderna 2010ngulo de Incidencia 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Refraccin 1 Refraccin 2

Tabla 5.1 Datos de Refraccin

1.- Es desviado el rayo cuando pasa dentro de la lente perpendicular a la superficie plana de la lente?

2.- Es desviado el rayo cuando pasa fuera de la lente perpendicular a la superficie curvada de la superficie?

Rotando la tabla de rayos, ponga el ngulo de incidencia como se sugiere en la tabla 5.1. Para cada ngulo de incidencia mida el ngulo de refraccin (refraccin 1) Repita la medicin con el rayo incidente del lado opuesto de la normal (refraccin 2). 3.- Son los mismos resultados para las 2 mediciones? Si no, a que se deben las diferencias?

En una hoja de papel aparte construya una grafica con el seno del ngulo de refraccin en el eje de las x y el seno del ngulo de incidencia en el eje de las y. Dibuje la mejor lnea recta para los 2 grupos de datos.

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Manual de ptica y Fsica moderna 20104.- Su grfica es consistente con la ley de refraccin? Explique.

6.- Al realizar el experimento qu dificultades encontr al medir el ngulo de refraccin para ngulos de incidencia grandes?

7.- Fueron refractados todos los rayos de luz? Alguno fue reflectado? Cmo podra usar la ley de reflexin para hacer pruebas de alineacin de la lente cilndrica?

CONCLUSIONES.

La refraccin es difcil de medir en este tipo de experimentos, ya que se tienen los prismas movibles y ese es un problema para determinar la exactitud de los rayos. No se tuvieron resultados certeros acerca de los ngulos que forman la refraccin ya que hubo probabilidad de error. El ngulo de 80 es el qu mas mostro variacin, pues se tuvo una refraccin de 40 y otra de 80 es por eso que se obtiene una variacin significante en el grafico y no nos da una lnea recta usando los senos de cada uno de ellos.

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Manual de ptica y Fsica moderna 2010BIBLIOGRAFIAS 1. Fsica Universitaria Sears Semansky Young Freedman Edit. Pearson

2. Fsica Vol.2 Resnick Halliday Krane Edit. CECSA

4. http://es.wikipedia.org/wiki/Difracci%C3%B3n

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Manual de ptica y Fsica moderna 2010PRCTICA 6 POLARIZACION

RESUMEN

La luz es una onda transversal, en la cual la perturbacin electromagntica que compone la luz ocurre en una direccin perpendicular a la direccin de propagacin. El termino polarizacin, para la luz se refiere a la orientacin del campo elctrico en la perturbacin electromagntica. El campo magntico es siempre perpendicular al campo elctrico. Esta prctica est enfocada a demostrar la polarizacin que hay en la fuente de luz cuando ocurre la perturbacin ya mencionada.

OBJETIVO GENERAL Comprender el fenmeno de polarizacin de la luz y producir luz polarizada mediante reflexin.

OBJETIVOS ESPECIFICOS Estudio de la Polarizacin. Conocimiento de intervalos mximos y mnimos. Conocimiento de la luz polarizada.

PALABRAS CLAVES Polarizacin, Luz polarizada, Fuente de luz, Campo magntico, Mnimos y mximos.

INTRODUCCION La luz es una onda transversal, en la cual la perturbacin electromagntica que compone la luz ocurre en una direccin perpendicular a la direccin de propagacin (ver la figura 6a). El termino polarizacin, para la luz se refiere a la orientacin del campo elctrico en la perturbacin electromagntica. El campo magntico es siempre perpendicular al campo elctrico. La figura 6b y 6c, muestran la polarizacin horizontal y vertical, respectivamente. La figura 6d, describe polarizacin aleatoria, la cual ocurre cuando la direccin de la polarizacin cambia rpidamente con el tiempo, como es el caso de la luz emitida por una fuente de luz incandescente.

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Manual de ptica y Fsica moderna 2010

Fig. 6 Polarizacin de la luz Dos polarizadores transmiten nicamente luz que es polarizada en el plano a lo largo del plano definido por las marcas 0 y 180 grados sobre la escala polarizer. La luz que es polarizada a lo largo de cualquier otro plano es absorbida por el material del polarizador. Por lo tanto, si la luz es polarizada de forma aleatoria, entra al polarizador, la luz que pasa a travs es plano polarizada. En este experimento, puede usar los polarizadores para investigar el fenmeno de la luz polarizada.

Polarizacin es el proceso por el cual en un conjunto originariamente indiferenciado se establecen caractersticas o rasgos distintivos que determinan la aparicin en l de dos o ms zonas mutuamente excluyentes, llamadas polos. El trmino cientfico de polarizacin puede referirse a: y y y y y y y Polarizacin electroqumica: modificacin de las caractersticas de una celda electroqumica por el uso de la misma. Polarizacin elctrica Polarizacin social Polarizacin poltica Polarizacin electromagntica o de luz Polarizacin (Psicologa) Polarizacin qumica: facilidad con que se puede distorsionar la densidad electrnica de un tomo o una molcula.

Para explicar ciertos fenmenos pticos, la luz puede tratarse como una onda electromagntica transversal, es decir, que se encuentra caracterizada por dos campos vectoriales ortogonales entres s: el campo elctrico () y el magntico (), y que a su vez se propaga en direccin ortogonal al plano formado por estos dos. Las ondas transversales pueden clasificarse sobre la base de las caractersticas del campo elctrico que las describen. Decimos que la onda est polarizada si el campo elctrico vibra en forma predecible, no aleatoria, a lo largo del tiempo, ya sea siempre en una direccin fija a lo largo de una lnea (polarizacin lineal) o rotando a una frecuencia determinada alrededor de la direccin de propagacin (polarizacin elptica). Cabe aclarar que existe un caso particular de esta ltima, llamado polarizacin circular. En contraposicin a la luz polarizada, la luz natural proviene de un gran nmero de emisores atmicos orientados al azar, por lo que constantemente se emiten nuevos trenes de onda y vara el estado de polarizacin de la onda resultante, siendo imposible determinar un estado de polarizacin.

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Manual de ptica y Fsica moderna 2010METODOLOGIA

Material utilizado: Banco ptico, Polarizadores (2), Tabla de rayos y base, Lente cilndrica, Placa ranurada, Fuente de luz, Soportes (3), Soporte componente de la tabla de rayos, Tarjeta con marca de cruz de flechas, Placa con ranura

Procedimiento: Arme el equipo mostrado en la figura 6.1. Encienda la fuente de luz y vea que cruce la tarjeta con ambos polarizadores removidos. Coloque el polarizador A sobre el componente soporte. Gire el polarizador mientras mira la tarjeta.

Fig. 6.1 Arreglo para observar la polarizacin de la luz.

Coloque el polarizador de tal forma que se transmita solo la luz polarizada verticalmente. Remplace el polarizador B sobre el componente soporte. Observe a travs de ambos polarizadores, gire el polarizador B. Arme el equipo. Ajuste los componentes de tal forma que pase solo un rayo de luz a travs del centro de la tabla de rayos. Note el rayo que es producido conforme el rayo incidente es reflectado y refractado en la superficie plana del la lente cilndrica. La habitacin debe estar lo suficientemente obscura para mirar el rayo reflectado). Gire la tabla de rayos hasta que el ngulo entre el rayo reflectado y refractado sea de 90. Coloque el componente soporte de la tabla de rayos en lnea con el rayo reflectado. Mire a travs del polarizador en el filamento de la fuente de luz (como es reflectado a partir de la lente cilndrica) y gire el polarizador lentamente a travs de todos los ngulos.

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Manual de ptica y Fsica moderna 2010RESULTADOS 1. La tarjeta parece tan brillante cuando mira a travs de polarizador como cuando mira directamente en la tarjeta? Por qu?

2.- La luz de la fuente es plano polarizada? Qu puede discernir?

Coloque el polarizador de tal forma que se transmita solo la luz polarizada verticalmente. Remplace el polarizador B sobre el componente soporte. Observe a travs de ambos polarizadores, gire el polarizador B. 3.- Para qu ngulos el polarizador B transmite un mximo? Para qu ngulos es transmitido un mnimo de luz?

POLARIZACIN POR REFLECTANCIA: NGULO DE BREWSTER.

Arme el equipo mostrado en la figura 6.2. Ajuste los componentes de tal forma que pase solo un rayo de luz a travs del centro de la tabla de rayos. Note el rayo que es producido conforme el rayo incidente es reflectado y refractado en la superficie plana del la lente cilndrica. La habitacin debe estar lo suficientemente obscura para mirar el rayo reflectado).

Gire la tabla de rayos hasta que el ngulo entre el rayo reflectado y refractado sea de 90. Coloque el componente soporte de la tabla de rayos en lnea con el rayo reflectado. Mire a travs del polarizador en el filamento de la fuente de luz (como es reflectado a partir de la lente cilndrica) y gire el polarizador lentamente a travs de todos los ngulos.

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Manual de ptica y Fsica moderna 20101.- Es la luz reflectada plano polarizada? Si as es, en qu ngulo de la vertical est el plano de polarizacin?

2.- Observe la imagen reflectada para otros ngulos de reflectancia.

3.- La luz es plano polarizada cuando el rayo reflectado no est en un ngulo de 90 con respecto al rayo refractado? Explique.

CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFIA 1. http://www.ual.es/~mjgarcia/polarizacion.pdf 2. http://www.monografias.com/trabajos907/fenomeno-polarizacion/fenomeno-polarizacion.shtml

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