fisica numero 07
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INSTITUTO SUPERIOR TECNOLÓGICO
INFORME DE LABORATORIO N° 07
LABORATORIO DE FÍSICA
Naturaleza, Ley de la Distancia, Reflexión de la Luz
FECHA DE REALIZACIÓN DEL LABORATORIO : 31 de Mayo
FECHA DE ENTREGA DEL INFORME : 14 de Junio
Melissa Céspedes Rodríguez
Yamir Edgardo Poémape Grau
Jennifer Magali Rosas RuízCarlos Miguel Saldaña Valdez
Víctor Enrique Sánchez Lescano
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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR
1. OBJETIVOS: Comprobar experimentalmente la variación de fuentes luminosas
alimentadas AC y DC. Comprobar experimentalmente que la intensidad de una onda luminosa
disminuye con el cuadrado de la distancia a la fuente luminosa. Estudiar las imágenes formadas en un espejo plano. Deducir las leyes de la reflexión de la luz. Ser capaz de configurar e implementar equipos para toma de datos
experimentales utilizando como herramienta el software Data Studio.
2. MATERIALES: Computadora personal con programa Data Studio instalado. Interfase USB Linkl.
Sensor de luz. Fuentes luminosas. Espejos. Regla. Alfileres. Papel polar. Tablero de corcho. Agua
3. FUNDAMENTO TEÓRICO: LUZ: Se llama luz a la radiación electromagnética que puede ser
percibida por el ojo humano. En física, el término luz se usa en un sentidomás amplio e incluye el rango entero de radiación conocido comoel espectro electromagnético, mientras que la expresión luz visible denotala radiación en el espectro visible.
PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS, EFECTOS Y PROPIEDADES DELALUZ:
VELOCIDAD FINITA: Se ha demostrado teórica y experimentalmente quela luz tiene una velocidad finita. La primera medición con éxito fue hechapor el astrónomo danés Ole Roemer en 1676 y desde entonces
numerosos experimentos han mejorado la precisión con la que se conoceel dato. Actualmente el valor exacto aceptado para la velocidad de la luzen el vacío es de 299.792.458 m/s.
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La velocidad de la luz al propagarse a través de la materia es menor quea través del vacío y depende de las propiedades dieléctricas del medio yde la energía de la luz. La relación entre la velocidad de la luz en el vacío
y en un medio se denomina índice de refracción del medio:
REFRACCIÓN: La refracción de la luz es el cambiode dirección que experimentan los rayos luminosos alpasar de un medio a otro en el que se propagan condistinta velocidad. Por ejemplo, al pasar del aire alagua, la luz se desvía, es decir, se refracta.Las leyes fundamentales de la refracción son:
- El rayo refractado, el incidente y la normal seencuentran en un mismo plano.- El rayo refractado se acerca a la normal cuandopasa de un medio en el que se propaga a mayor velocidad a otro en elque se propaga a menor velocidad. Por el contrario, se aleja de la normalal pasar a un medio en el que se propaga a mayor velocidad.La relación entre la velocidad de la luz en el vacío y en un medio en elque pueda propagarse se denomina índice de refracción (n) de esemedio: n = c / v
REFLEXIÓN: La reflexión de la luz se representa por medio de dos rayos:
el que llega a una superficie, rayo incidente, y el que sale "rebotado"después de reflejarse, rayo reflejado.Si se traza una recta perpendicular a la superficie (que se denominanormal), el rayo incidente forma un ángulo con dicha recta, que sellama ángulo de incidencia.
La reflexión de la luz es el cambio de dirección que experimenta un rayoluminoso al chocar contra la superficie de los cuerpos. La luz reflejadasigue propagándose por el mismo medio que el incidente.
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La reflexión de la luz cumple dos leyes:- El rayo incidente, el reflejado y la normal están en un mismo planoperpendicular a la superficie.
- El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión. INTERFERENCIA DE LA LUZ: La interferencia es un fenómeno
característico de todo movimiento ondulatorio, trátese de ondas en elagua, ondas sonoras u ondas de luz.La interferencia de ondas de luz causa, por ejemplo, las irisaciones (brillocomo los colores del arco iris) que se ven a veces en las burbujas de
jabón. PROPAGACIÓN Y DIFRACCIÓN: Una de las propiedades de la luz más
evidentes a simple vista es que se propaga en línea recta. Lo podemosver, por ejemplo, en la propagación de un rayo de luz a través deambientes polvorientos o de atmósferas saturadas. De la propagación de
la luz y su encuentro con objetos surgen las sombras. Si interponemos uncuerpo opaco en el camino de la luz y a continuación una pantalla,obtendremos sobre ella la sombra del cuerpo. Si el origen de la luzo foco se encuentra lejos del cuerpo, de tal forma que, relativamente, seamás pequeño que el cuerpo, se producirá una sombra definida. Si seacerca el foco al cuerpo surgirá una sombra en la que se distinguen unaregión más clara denominada penumbra y otra más oscuradenominada umbra.Sin embargo, la luz no siempre se propaga en línea recta. Cuando la luzatraviesa un obstáculo puntiagudo o una abertura estrecha, el rayo securva ligeramente. Este fenómeno, denominado difracción, es el
responsable de que al mirar a través de un agujero muy pequeño todo sevea distorsionado o de que los telescopios y microscopios tengan unnúmero de aumentos máximo.
POLARIZACIÓN: fenómeno de la polarización se observa en unoscristales determinados que individualmente son transparentes. Sinembargo, si se colocan dos en serie, paralelos entre sí y con uno giradoun determinado ángulo con respecto al otro, la luz no puede atravesarlos.Si se va rotando uno de los cristales, la luz empieza a atravesarlosalcanzándose la máxima intensidad cuando se ha rotado el cristal90°sexagesimales respecto al ángulo de total oscuridad. También se
puede obtener luz polarizada a través de la reflexión de la luz. La luzreflejada está parcial o totalmente polarizada dependiendo del ángulo deincidencia. El ángulo que provoca una polarización total se llama ángulode Brewster.
INTERFERENCIA: Al incidir la luz en un cuerpo, la materia de la que estáconstituido retiene unos instantes su energía y a continuación la remite entodas las direcciones. Este fenómeno es denominado reflexión. Sin
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embargo, en superficies ópticamente lisas, debido a interferenciasdestructivas, la mayor parte de la radiación se pierde, excepto la que sepropaga con el mismo ángulo que incidió. Ejemplos simples de este
efecto son los espejos, los metales pulidos o el agua de un río (que tieneel fondo oscuro).
4. PROCEDIMIENTO:
NATURALEZA DE LA LUZ:
Ingrese al programa Data Studio, haga clic sobre el icono crearexperimento y seguidamente reconocerá el sensor de luz (luxómetro)insertado a la interfase Power Link. Entre al icono CONFIGURACIÓNluego seleccione velocidad de muestreo a 10 Hz.No es necesario calibrar el sensor de luz, pero si necesitara calibrar lasensibilidad del sensor, selecciónelo en el rango BULB (0-260 lux) loreconocerá pues sobre el sensor hay un botón con la imagen de unabombilla eléctrica.Encienda la linterna, registre las medidas a nivel de la superficie de lamesa. Comience a grabar los datos por espacio de 20 segundos.Repita el procedimiento para la bombilla incandescente AC.Repita el procedimiento para la bombilla incandescente DC.
VARIACIÓN DE LA INTENSIDAD DE LA LUZ Ingrese al programa Data Studio, haga clic sobre el icono crear
experimento y seguidamente reconocerá el sensor de luz (luxómetro)insertado a la interface Power Link.Arme el montaje de la figura. La longitud inicial debe ser de 10 cm.Observe que la linterna debe estar perpendicular a la regla. Cuideademás que la luz del ambiente no incida sobre su sensor.
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Seleccione en el rango BULB (0-260lux) lo reconocerá úes sobre elsensor hay un botón con la imagen de una bombilla eléctrica.
Entre al icono CONFIGURACIÓN luego seleccione velocidad demuestreo a 10Hz, luego vaya a opciones y en muestreo manualseleccione conservar valores de datos solo si se solicita. Renombre lamedida a tomar como longitud y las unidades en metros, según como lopuede ver en la figura.
Posteriormente levante un gráfico de intensidad luminosa (lux) vs longitud(metros).Al empezar la grabación de los datos aparecerá una ventana como podemosapreciar en la gráfica y deberá poner el valor de la longitud y así en cada valorque selecciones, el sistema grabará solo en el momento que se acepte elvalor. Para finalizar la grabación se seleccionará el icono de color rojo alcostado del icono CONSERVAR. Grabe con un paso de 5cm desde los 10cm
hasta los 30cm.
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REFLEXION DE LA LUZ
El espejo plano debe sostenerse en posición con ayuda de la madera ycolócalo sobre una hoja de papel polar. Clava un alfiler que te servirá de objetofrente al espejo a 10cm. El alfiler debe estar fuera desalinea normal del origende coordenadas.Este alfiler es visible desde cualquier ángulo, luego podemos decir que la luzes reflejada en todas direcciones. Un segundo alfiler localizador puede serusado para definir un rayo de luz que al chocar con el espejo forma un ánguloparticular de incidencia Øi con la normal del espejo.Mover el eje frente al espejo plano hasta que las imágenes de ambos alfileresen el espejo coincidan. Luego colocar dos alfileres “localizadores” en la línearecta que une las imágenes de los dos alfileres. Los dos nuevos alfileresdefinirán el ánguloØ2 de reflexión correspondiente.
Trazar ambos rayos y la posición del espejo sobre el papel. La línea de trazosde la figura representa el rayo de luz incidente y la línea continua representa elrayo de luz reflejado.El ángulo de incidencia Øi se define como el ángulo entre el rayo incidente y laperpendicular a la superficie reflectante, considerada en el punto de reflexión,esta perpendicular se llama normal.El ángulo de reflexión Ør es el ángulo entre el rayo reflejado y al normal. Traceen el papel y mida los ángulos de incidencia y reflexión.
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Coloque ahora dos espejos planos verticalmente formando un ángulo recto, comose muestra en la figura. Ubica un alfiler objeto entre ellos.
5. CUESTIONARIO: Con los datos obtenidos determine la dependencia de la intensidad
con la distancia. ¿Cuál ajuste escogería? ¿Por qué?La intensidad de la luz es proporcional al cuadrado de la distancia.Son inversamente proporcionales. Escogimos el ajuste cuadrático,debido a la fórmula:
DondeI es la intensidadP es la potencia constanteR es la distancia.
Anote los valores resultantes del ajuste que escogió.(A 330)…………. (B 194)…………... (C 29.9)
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C viene a ser la intensidad inicial cuando la distancia es cero.
¿Qué es una fuente de luz isotrópica?Una fuente que irradia uniformemente en todas las direcciones.
¿Cuál es la relación entre el ángulo de incidencia y el de reflexiónpara un espejo plano?Teóricamente deberían ser iguales, sin embargo en nuestraexperiencia obtuvimos valores similares pero con un ligero margende error.
¿Cuáles son los valores de los ángulos de incidencia y reflexiónrespectivamente?
1 2
∡i 58 55
∡r 60 52
Para el experimento de la formación de múltiples imágenes estacumple con la ecuación
∡
¿Cuál es el número máximo que usted puede observar en estaconfiguración? ¿A qué ángulo corresponde?
Una infinidad de imágenes, cuando el [ángulo sea cero. Porque amedida que el ángulo va disminuyendo el número de imágenes ir[aaumentando. Matemáticamente se podría decir que el cociente deuna expresión entre cero es igual a infinito. Al restarle uno a infinito,el resultado sigue siendo infinito.
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6. ANEXOS
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7. OBSERVACIONES: Como la luz en el laboratorio era inadecuada, se tuvo que trabajar dentro
del cajón de cada mesa. Las baterías de la linterna estaban fallando, no obstante, se pudo lograr el
experimento. Fue complicado colocar los alfileres en la última parte de la experiencia,
pero con demora se pudo completar la experiencia. 8. CONCLUSIONES:
Podemos decir que la luz es toda radiación electromagnética capaz de serpercibida por nuestro sentido de la vista La luz que nosotros percibimos será siempre formada por radiacionescorrespondientes a grandes cantidades de frecuencias se comprobó que el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión
según esta fórmula mientras mientras más pequeño sea elángulo serán más las imágenes formadas por lo que se podría decir que sies un número muy pequeño la cantidad de imágenes sería un númerocercano al infinito, razón por la cual en espejos paralelos se forman infinitasimágenes que se pierden intensidad y no llegan a distinguirse bien. La luz tiene un comportamiento dual se comporta tanto como onda ypartícula en este último caso es perceptible ante los sentidos del serhumano.