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Describe los pasos a seguir, el montaje del material de práctica y la física detrás del experimento
Tipo: Monografías, Ensayos
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Determinación de índice de refracción Determination of refractive index Laura Daniela Fernández Madrigal [email protected]; Universidad Juárez Autónoma de Tabasco; Carretera Cunduacán-Jalpa de Méndez; C.P. 86690; Cunduacán, Tabasco, México. Resumen El índice de refracción se rige por la ley de Snell, por la cual, esta propiedad corresponde a la división entre los senos de los ángulos de incidencia y de refracción. Este experimento se lleva a cabo mediante un estudio sencillo que permite estudiar el ángulo de incidencia y calcular el ángulo de refracción. El resultado de este experimento permite obtener los índices de refracción en ciertos medios. Abstract The refractive index is governed by Snell's law, by which this property corresponds to the division between the sines of the angles of incidence and refraction. This experiment is carried out by means of a simple study that allows studying the angle of incidence and calculating the angle of refraction. The result of this experiment allows to obtain the refractive indices in certain media. Palabras clave Angulo, datos, tabla, experimento, láser Keywords Angle, data, data table, experiment, laser Introducción La refracción de la luz es una propiedad física característica de muchas sustancias; es el cambio de dirección de una onda electromagnética al pasar de un medio a otro, debido al cambio de velocidad que experimenta. Se denomina índice de refracción absoluto al cociente de la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de la luz en el medio cuyo índice se calcula. 𝜂 = 𝑐 𝑣 Donde c es la velocidad de la luz en el vacío, y v la velocidad de la luz en el medio. El índice de refracción es la medida que determina la reducción de la velocidad de la luz al propagarse por un medio homogéneo. El índice de refracción de un compuesto es la relación entre el seno del ángulo de incidencia y el de refracción que experimenta un rayo de luz cuando pasa de un medio a otro de diferente densidad; este cambio se debe a la distinta velocidad de la luz en cada medio.
Figura 2. Esquema de refracción de la luz. Objetivo Determinar el índice de refracción con ayuda de un apuntador (láser) incidiendo sobre diferentes sustancias, determinar el ángulo de refracción usando teoremas de Pitágoras para posteriormente calcular los índices dentro de cada medio. Marco teórico Planteamiento del problema Expresando las leyes de refracción: Cuando un rayo luminoso incide sobre la superficie de separación entre dos medios diferentes, parte de la energía que transporta se refleja y parte se desvía o refracta. La refracción se produce porque la velocidad de la luz es diferente en cada uno de los medios. Se denomina índice de refracción n de un medio al cociente entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de la luz en dicho medio. La normal a la superficie, el rayo incidente y el rayo refractado están en el mismo plano. La desviación del rayo sigue la ley de Snell, representada como: 𝑛 1 𝜃 1 = 𝑛 2 𝜃 2 Donde 𝑛 1 , 𝑛 2 son los índices de refracción en el primer y segundo medio, 𝜃 1 , 𝜃 2 2 los ángulos que forman los rayos dentro de cada medio con la normal a la superficie de separación. Figura 3. Representación de índices de refracción.
n Ángulo incidencia ±0. Ángulo de refracción ±0. 1.371 55 36. 1.448 35 23. 1.433 50 32. 1.483 45 28. 1.382 60 38. Tabla 3. Datos obtenidos al incidir el láser en la mezcla de alcohol con agua. Cálculo del ángulo de refracción e índice de refracción. n Ángulo incidencia ±0. Ángulo de refracción ±0. 1.491 35 22. 1.649 30 17. 1.575 40 24. 1.328 50 35. 1.385 59 38. Tabla 4. Datos obtenidos al incidir el láser en el aceite. Cálculo del ángulo de refracción e índice de refracción. n Ángulo incidencia ±0. Ángulo de refracción ±0. 1.665 40 22. 1.652 45 25. 1.579 50 29 1.5 55 33. 1.53 60 34. Discusión En la tabla 1 podemos ver los datos obtenidos en el agua, 5 índices de refracción de dónde podemos tomar un promedio de los índices obtenidos para tomar un valor final del índice de refracción para el agua, por lo tanto 𝑛𝑎𝑔𝑢𝑎 = 1. 374. El índice de refracción del agua está dentro de los parámetros. En la tabla 2 tenemos el cálculo de los índices de refracción obtenidos con los ángulos de incidencia y refracción respectivamente que actúan sobre el alcohol, podemos tomar un dato promedio de estos índices que corresponde a 𝑛𝑎𝑙𝑐𝑜ℎ𝑜𝑙 = 1. 42 que es próximo de los datos obtenidos y que queríamos obtener.
La tabla 3 nos muestra los resultados obtenidos al incidir el láser sobre la mezcla de alcohol con agua, en dónde podemos tomar el índice de refracción 𝑛𝑎𝑙𝑐𝑜ℎ𝑜𝑙 𝑐𝑜𝑛 𝑎𝑔𝑢𝑎 = 1. 48 que se encuentra dentro de los datos obtenidos y esperados. Finalmente, en la tabla 4 tomamos los mismos datos y calculamos el promedio de estos 𝑛𝑎𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒 =