Ley de Snell

REFLEXIÓN Y REFRACCIÓN DE LA LUZ
OBJETIVOS
Observación y medida experimental de la reflexión y la refracción de la luz en distintas
interfases, y observación cualitativa de fenómenos asociados.
FUNDAMENTO
Cuando la luz alcanza la superficie de separación de dos medios de propiedades ópticas
diferentes se refleja (cambia su dirección de propagación volviendo al mismo medio del
que procede) y se refracta (el rayo transmitido al segundo medio también cambia su
dirección de propagación). Véase figura 1.
i
i
n1
n2
r
Figura 1. Reflexión y refracción en una interfase. El índice de refracción del
medio al que se transmite la luz es mayor que el índice de refracción del
medio de procedencia, n2>n1.
Leyes de la reflexión y de la refracción.
1º)
El rayo incidente, el reflejado y la normal están en el mismo plano.
2º)
Los rayos de incidencia y reflexión son iguales (i en la figura 1).
3º)
Ley de Snell de la refracción: n1 sen i = n 2 sen r
PARTE EXPERIMENTAL
1.
Observaciones cualitativas. Emplearemos un rayo laser incidiendo sobre una cubeta de
metacrilato parcialmente llena de agua. Añádanse unas gotas de dispersante (por
ejemplo unas gotitas de leche) al agua y humo en la parte superior, tapando la cubeta
luego con objeto de observar bien las trayectorias de rayos incidentes, reflejados y
refractados.
1.a) Hágase incidir el rayo láser por encima de la superficie del agua, con un ángulo de
incidencia pequeño (figura 2). Posteriormente vaya aumentando el ángulo de
incidencia y observe a simple vista la intensidad del rayo reflejado. ¿Qué fenómeno o
fenómenos se observan? PRECAUCIÓN: EL HAZ LÁSER NUNCA DEBE
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MIRARSE DE FRENTE. EL HAZ LÁSER NUNCA DEBE ENTRAR
DIRECTAMENTE AL OJO.
1.b) Hágase incidir el rayo por debajo de la superficie del agua. ¿Qué fenómeno se
observa?
i
r
Figura 2. Montaje experimental para medidas cualitativas.
2. Medidas cuantitativas. Dispóngase el montaje experimental según se indica en la figura
3, empleando el círculo graduado en ángulos de la plataforma de montaje para las
medidas. Se utilizará la cubeta hemicilíndrica llena de agua y la lente hemicilíndrica de
vidrio, y se realizarán para ambos casos las medidas a que aluden los párrafos 2.a y 2.b.
El haz incidente debe dirigirse al punto central de la superficie plana.
2.a) Reflexión. Vaya variando y anotando el ángulo de incidencia y registre el ángulo
de reflexión.
2.b) Refracción. Vaya variando y anotando el ángulo de incidencia y registre el ángulo
de la luz refractada.
Láser
Figura 3. Montaje experimental para medidas cuantitativas.
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TRATAMIENTO DE DATOS
1º) Verificación de la ley de reflexión. Si se ajusta linealmente el ángulo de reflexión frente
al de incidencia debe obtenerse una línea recta de pendiente unidad.
Elabore una tabla que contenga los ángulos de incidencia y de reflexión y proceda a un
ajuste de mínimos cuadrados. Compruebe la pendiente.
2º) Verificación de la ley de refracción (ley de Snell). Si se ajusta linealmente el ángulo de
refracción frente al de incidencia debe obtenerse una línea recta de pendiente inversa al
índice de refracción del agua (nagua=1.33).
Elabore una tabla que contenga los ángulos de incidencia y de reflexión, cálcule los senos
de los ángulos respectivos y proceda a un ajuste de mínimos cuadrados. Compruebe la
pendiente. (Dato comparativo: el índice de refracción del agua es 4/3).
PREGUNTAS
1. ¿Puede explicar las observaciones cualitativas correspondientes al apartado 1.a)?
2. ¿Puede explicar las observaciones cualitativas correspondientes al apartado 1.b)?
3. Cuando se realiza el experimento de la refracción usando la cubeta hemicilíndrica
llena de agua, el rayo incidente tiene que atravesar primero el plástico que forma la
misma antes de llagar al agua. Igualmente, después de atravesar el agua, atraviesa el
plástico en su camino de salida. ¿Podemos decir que con este experimento se mide
el índice de refracción del agua? Justifíquelo.
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