informe - prisma

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Page 1: INFORME -  PRISMA

Prismas

Página 1

DETERMIANCION DEL INDICE DE REFRACCION DE UN PRISMA

Resumen:

Para determinar el ángulo de refringencia

de un prisma hemos recurrido a las leyes de

la reflexión y la refracción, también conocida

ley de Snell, para el desarrollo experimental

utilizamos un haz de luz monocromática

procedente de un láser de He-Ne el cual

hicimos incidir sobre un prisma triangular de

acrílico del que conocemos el ángulo de

refringencia, parte del haz se refleja

formando un ángulo A con la normal de la

superficie del prisma y otra parte se refracta

a través del prisma formando un ángulo

con la normal a las dos caras del prisma y

vuelve a reemerge al aire formando un

ángulo G con la posible trayectoria que

debería hacer el haz de luz incidente.

De igual forma incidimos el haz de luz sobre

una placa rectangular transparente de

acrílico, formando un ángulo respecto con

la normal de la superficie, el haz transmitido

forma un ángulo , y finalmente el haz que

reemerge al aire formando un ángulo ;

dado que el rayo saliente es paralelo al

incidente .

Palabras claves:

Reflexión, Refracción, índice de refracción.

Abstract:

To determine the angle of refraction of a prism we have used the laws of reflection and refraction, also known Snell's law, development pilot used a monochromatic light beam from a He-Ne laser which did have an impact on a triangular prism acrylic we know the angle of refraction, part of the beam is reflected at an angle normal to the prism surface and part is refracted through the prism at an angle α with the normal to both sides prism and reemerge into the air again at an angle G with the possible path should the incident light beam. Likewise, we emphasize the light beam on a transparent acrylic rectangular plate, forming an angle θ with respect to the surface normal, the transmitted beam at an angle θ', and finally let the air reemerges at an angle θ'', since the outgoing ray is parallel to the incident θ'= θ''.

Keywords:

Reflection, Refraction, refractive index.

Objetivo General

Determinar el valor del indice de

refraccion del prisma teniendo en cuenta

el angulo de refringencia.

Objetivos Específicos

Determinar el ángulo de refringencia de

un prisma, así como el ángulo de

desviación mínima.

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Prismas

Página 2

Aplicar la ley de Snell.

Introducción:

Los prismas desempeñan muchos papeles

diferentes en la óptica; hay combinaciones

de prismas que sirven como divisores de

haz, sistemas polarizadores e

interferómetros.

Los prismas tienen dos tipos de funciones

principales, la reflexión y la dispersión. El

prisma reflector es aquel en el cual es haz

de luz es introducido de tal manera que se

produzca al menos una reflexión interna

para el propósito especifico de cambiar la

dirección de propagación, o la orientación

de la imagen o ambas.

El prisma dispersivo es aquel en el cual un

haz de luz lo atraviesa y saldrá después de

haber sido desviado de su dirección original

en un ángulo denominado desviación

angular. Que es en nuestro caso el que

estudiaremos su comportamiento.

Marco Teórico

Un prisma óptico es un medio transparente limitado por dos superficies planas que se cortan en una arista, formando un ángulo diedro a. El rayo de luz que incide en una de las dos caras con ángulo A (desde el aire al acrílico), sale por la otra con un ángulo G (de acrílico al aire). Se denomina desviación total a la desviación del rayo que sale respecto de la dirección del haz incidente y vale:

Para cada prisma óptico, existe un ángulo de incidencia para el cual la desviación total es mínima. Tal Situación se da cuando se

cumple la condición . En esta situación:

Este ángulo se denomina ángulo de desviación mínima.

En la práctica, no se puede calcular haciendo uso de la fórmula (1), ya que los ángulos de incidencia y refracción (A y G) se miden respecto a la perpendicular a la cara del prisma, cosa que no puede determinarse fácilmente en el laboratorio.

En los informes de los misioneros que

regresaban de Asia al comienzo del siglo

xvii se reseñaba que los prismas eran muy

conocidos y muy valorados en china gracias

a su capacidad para generar color. Varios

científicos de la época, particularmente

Marcí Grimaldi y Boy habían hechos

algunas observaciones usando los prismas,

pero fue Sir Isaac Newton quien llevó a

cabo los primeros estudios definitivos sobre

la dispersión. El 6 de febrero de 1672

Newton presentó un artículo clásico ante la

Royal Society bajo el titulo <<Una nueva

teoría acerca de la luz y de los colores>> en

la que llegó a la conclusión que la luz

blanca consistía en una mezcla de varios

colores y que el proceso de refracción

dependía del color.

Materiales.

1 Transportador

1 Prisma de base triangula de acrílico o

de vidrio.

Prisma de base rectangular

1 Linterna

1 Un laser de He-Ne

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Prismas

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Procedimiento.

Si no se conoce el angulo de refringencia

a del prisma se puede terminar usando el

esquema , que se muetra en la fig. 1. El

metodo consiste en determinar el angulo

que forman dos haces inicialmente

paralelos despues de reflejarse en las caras

laterales del prisma.

Usando las leyes de la reflexion se puede

demostar que los rayos reflejados en ambas

caras del prisma forman un angulo igual a

2a, independiente de la orientacion del

prisma.

Ahora para determinar el indice de

reafraccion del prisma, se monta el

esquema mostrado en la fig. 2, donde el haz

del lase atraviesa el prisma. Tambien se

puede demostrar que el angulo de

desviacion de l rayo incidente G, toma su

valor minimo cuando el haz de luz atraviesa

el prisma en forma simetrica respecto a la

bisectriz del angulo de referencia del

prisma. mas especificamente se tiene que

cuando la desviacion sea minima, vale la

siguiente relacion:

Para determinar el angulo de desviacion

minima, coloque el prisma sobre una

plataforma giratoria, como indica la figura 2.

En esta figura el eje de gito pasa por el

punto en el centro del prisma. Haga incidir

el laser en el prisma desde algunos metros

de distancia y observe el ray desviado a una

distancia similar (sobre una pared por

ejemplo). Note que para la determinacion

del indice de refaccion n es mas

conveniente medir distancias por

triangulacion que medir angulos en forma

directa.

Figura 1. Medición del ángulo a.

Figura 2. Disposición para determinar el índice de refracción del prisma.

De la misma manera, vamos a estudiar

como es el desplazamiento lateral de un

haz al atravesar un medio de caras

paralelas, como es el caso de un prisma

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Prismas

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de base rectangular como lo indica la figura

3.

Figura 3. Desviación de un haz al atravesar una placa de caras paralelas

.

También en esta práctica estudiaremos

como es la dependencia del desplazamiento

lateral d, del haz de luz como función del

ángulo de incidencia .

Utilizando la ley de Snell:

Tomando como índice de refracción del aire

igual uno, Es posible llegar a la siguiente

expresión:

Análisis y Discusión

Frecuentemente se emplea un prisma para

medir el índice de refracción de un sólido

transparente.

Figura 4. Esquema de un haz de luz pasa a través del

prisma triangular con un ángulo de desviación mínima

Empleando la geometría mostrada sobre la

figura 4. Se encuentra que y

Con base a la ley de Snell y tomando como

índice de refracción del aire como 1,

Reemplazando en la ecuación de

Snell nos resulta:

Despejamos n de lo anterior y:

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Prismas

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Así, conociendo el ángulo de refringencia

del prisma y midiendo , se puede

calcular el índice de refracción del

material del prisma.

Tabla 1. Índice de refringencia y ángulo mínimo de

desolación

90° 26.78° En esta tabla se encuentran los valores obtenidos

experimentalmente sobre un prisma de acrílico.

Reemplazando los valores contenidos en la

tabla 1. En la ecuación 2. Nos queda que el

índice de refracción del prisma es:

El valor teórico del índice de refracción del

acrílico es 1,49.

Figura 5. Esquema de haz de luz que atraviesa una placa

rectangular de acrílico transparente

Para el caso de una placa de caras paralela

aplicaremos la ley de Snell mostrado en la

figura 5.

Con base a la ley de Snell y tomando como

índice de refracción del aire como 1,

Despejamos d nos queda:

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Prismas

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Tabla 2. Valores obtenidos experimentalmente sobre un

prisma rectangular

4 cm 32.5° 21° Los datos mostrados en la tabla anterior son del ancho del

prisma, el ángulo del haz incidido y el ángulo del haz

transmitido.

Reemplazando los datos de la tabla 2. En la

ecuación 5 nos queda:

Conclusiones

En la experiencia nos fue posible medir el

índice de refracción de un prisma triangular.

Esta experiencia resulta ser un método

experimental muy sencillo para estudiar las

leyes de la óptica geométrica,

Referencias

Física Moderna, R.A. Serwey, C.J.

Moses, C.A. Moyer, Tercera Edición

Tomo 2, Editorial Mc Graw Hill

Principles of Modern Physics, N.

Ashby. C, Editorial Holden Day

ZAJAC, H, Óptica, Addison-Wesley.

http://www.fisicarecreativa.com/infor

mes/infor_especial/luz97.pdf

Alonso M, Finn, Física vol. 1.

Mecánica. Editorial Addison-Wesley