Practica #1

PRACTICA 1
MEDICIÓN DEL ÍNDICE DE REFRACCIÓN DE DIVERSAS SUSTANCIAS
Objetivo: El alumno aprenderá a medir el índice de refracción de diversas sustancias por
distintos métodos.
Introducción :
a) Ley de reflexión: Un rayo reflejado permanece en el plano de incidencia (definido como aquel
plano que contiene el rayo incidente y la normal a la superficie que separa a los 2 medios) y
 normal a la superficie
2
1
i
i’
Medio con índice
de refracción ni
Superficie de
separación de
los dos medios
Medio con índice
de refracción nt
t
3
1 = rayo incidente, 2 = rayo reflejado, 3 = rayo refractado
tiene un ángulo de reflexión igual al de incidencia i = i’
b) Ley de refracción: Un rayo refractado permanece en el plano de incidencia y tiene un ángulo
de refracción t que se relaciona al de incidencia por la ley de Snell
ni sen i = nt sen t
En general, n 
c velocidad de la luz en el vacío

v velocidad de la luz en el m edio
Casos particulares:
i ) si ni = nt 
ii) nt
ni   < i el rayo se desvía en una dirección mas cercana a la normal a 
iii) nt
ni  t > i el rayo se desvía en una dirección mas lejana a la normal a 
iv ) Supóngase situación ii) con el rayo viajando de nt a ni , suceden entonces las situaciones de
propagación ilustradas en la figura 1.
PRACTICA 1
1
Figura 1
1
i
ni
nt
2
2
1
3
3
4
t
reflexión parcial
tc
reflexión total
rayo 1; t = i = 0  incidencia
normal
rayo 2; con nt > ni  t < i

rayo 3; con  i  ni = nt sen tc
2
de donde t c = sen(nnt
rayo 4; el rayo se propaga totalmente
en el medio nt, ya que la ec. de
Snell no se aplica. A este
fenómeno se le conoce como
reflexión total interna.
EXPERIMENTOS
a) Un observador en posición  verá refractada la patita del alfiler en posición  cuando la luz
pasa a través del recipiente semicircular lleno de liquido (agua, aceite ó glicerina). Para
determinar los ángulos itse usarán alfileres en posiciones , . Tome los datos que se
indican en Tabla I, ajústelos a una recta e interprete los coeficientes.
Tabla I
N
Figura 2
1
2

3
4
 t
i
t
sen i
sen t
graficar
sen t
vs.
sen i
5

i

b) Con el recipiente usado en a), se buscará observar la patita del alfiler en posición
conforme va moviéndose alrededor del recipiente, ver figura 3. Anote el ángulo c a la
derecha e izquierda para los cuales la patita desaparece, se cumple entonces que:
nt 
1
sen  c
PRACTICA 1
2
Mida dos valores de c por integrante de equipo y encuentre nt promedio (reporte también la
desviación cuadrática promedio para cada sustancia líquida).
c ) Mediante el uso de una placa de vidrio y el observador en posición  encuentre i y t:
Elabore una tabla como en el inciso a) y encuentre n
d) Reflexión total interna (Método de Pfund)
Mediante el uso de una placa de vidrio transparente con fondo blanco y un láser, mida el circulo
en penumbra que se define por el fenómeno de reflexión total interna, ver figura 5.
PRACTICA 1
3
Se tiene que:
nvidrio 
D 2  16H 2
D
Medir D, H y obtener n
mediciones y obtener promedio y error.
PRACTICA 1
ajo hacer 2 o 3
4
CUESTIONARIO
1. Explique porqué la propagación de una onda se puede describir usando el concepto de rayo.
¿Bajo qué condiciones esta descripción resulta inadecuada?
2. Suponga dos cuerdas que poseen diferente densidad de masa están unidas y tensadas. Explique
porque la onda que se refleja en la unión se desfasa (o invierte) respecto de la incidente
cuando la onda incidente proviene de la cuerda menos densa. ¿Sucede algo semejante en el
caso óptico?.
3. En la figura 6 un rayo de luz láser pasa a través de un recipiente con agua y se ve que se
“encorva“ siguiendo la forma del chorro de agua que sale del recipiente, en lugar de
propagarse rectilíneamente. Explique este efecto.
Figura 6
Laser
4. En la figura 7 un haz de láser pasa rasante a una lámpara. Estando ésta apagada, el haz se
propaga en forma rectilínea hasta llegar a la pantalla en la posición . Cuando la lámpara se
enciende, el rayo sufre una desviación llegando ahora a la posición . Explique.
láser He-Ne
desplazamiento
del haz
incidente
lámpara


Figura 7
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pantalla
5