LÁMINAS Y PRISMAS 1 Objetivo general 2 Objetivos ... - Ludifisica

Física III ingeniería
Oscilaciones Ondas Óptica
Semestre 02 de 2008
Escuela de Física Sede Medellín
1 Objetivo general
LÁMINAS Y PRISMAS
-LEY DE SNELL-
≻ Estudiar las propiedades ópticas de la lámina de caras paralelas y del prisma.
2 Objetivos especícos
≻ Vericar la ley de Snell.
≻ Medir el índice de refracción del agua.
3 Fundamentos
Índice de refracción de un material (n)
y la velocidad de la luz en el material (V ):
Relación entre la velocidad de la luz en el vacío (c = 300 000 km/s)
n = C V
(1)
Ley de reexión Sí ˆϕ i y ˆϕ r corresponden a los ángulos que forman el rayo incidente y el rayo reejado con la
normal a la supercie, se cumple,
ˆϕ i = ˆϕ r (2)
Ley de refracción o ley de Snell Sí ˆϕ i y ˆϕ t corresponden a los ángulos que forman el rayo incidente (desde el
medio con índice de refracción n 1 ) y el rayo refractado (el transmitido hacia el medio de índice de refracción n 2 )
con la normal a la supercie de separación entre los medios, se cumple,
n 1 sin ϕ i = n 2 sin ϕ t (3)
Láminas de caras paralelas y prismas Si un objeto es diáfano y la supercie por donde incide la luz es paralela
a la supercie por donde emerge, se le denomina lámina de caras paralelas; si no son paralelas se le denomina prisma.
La lámina desplaza el haz de luz lateralmente sin rotarlo y el prisma lo rota.
Láminas En la gura 1 se ilustra un rayo de luz atravesando una lámina de caras paralelas. Las siguientes
ecuaciones se cumplen:
ϕ i = ϕ e (4)
d = e sin (ϕ i − ϕ t )
cos (ϕ t )
(5)
Prisma
En la gura 2 se ilustra un rayo de luz atravesando un prisma. La siguiente ecuación se cumple:
δ = ϕ i + ϕ e − A (6)
1

3 FUNDAMENTOS 2
Figure 1: Lámina de caras paralelas
Figure 2: Prisma

4 MATERIALES 3
4 Materiales
1 lámina de caras paralelas 4 alleres Base de icopor 1 regla Hojas de papel
1 prisma óptico 1 láser 1 transportador Agua
5 Procedimiento
5.1 Lámina de caras paralelas: Medida del índice de refracción del agua
≻ Ubicar el papel sobre la base de icopor.
≻ Agregar agua al recipiente rectangular (hasta aproximadamente 2/3 de su altura): este sistema se denominará
lámina de caras paralelas.
≻ Ubicar la lámina de caras paralelas sobre el papel y con un lápiz de punta na dibujar su contorno.
≻ Del lado de una de las caras, trazar sobre la hoja con un lápiz de punta na un rayo oblicuo incidiendo (rayo
incidente) y clavar en ella, normales al papel, dos alleres 1 y 2 (el más cercano colocarlo a unos 5 cm de la
cara).
≻ Mirar a través de la lámina por la cara emergente y clavar otros dos alleres, 3 y 4, uno cerca de la cara
emergente y el otro a unos 5 cm de tal forma que se vean alineados con las imágenes VIRTUALES de 1 y 2
(1' y 2'): vericar la alineación con un láser.
≻ Marcar las posiciones de los alleres sin mover la lámina, gura 3.
≻ Retirar la lámina, y los alleres.
≻ Realizar los trazos y mediciones necesarias para aplicar la ley de Snell en la cara de incidencia, ecuación 3,
y obtener de ella el índice de refracción del material de la lámina (agua). Tener en cuenta que el índice de
refracción del aire es aproximadamente 1.
≻ Realizar los trazos y las mediciones necesarias para aplicar la ley de Snell en la cara de emergencia y obtener
de ella el índice de refracción del material de la lámina (agua).
≻ Promediar los dos índices de refracción obtenidos y reportar éste como el índice de refracción del agua.
Compararlo con el índice de refracción del agua reportado en la literatura (n = 1, 33 ): calcular el porcentaje
de error.
≻ Vericar que el rayo emergente es paralelo al rayo incidente.
≻ Medir la desviación lateral del rayo incidente y vericar que la ecuación 5 se cumple.
5.2 El prisma: Medida del índice de refracción del agua
≻ Ubicar el papel sobre la base de icopor.
≻ Agregar agua al recipiente triangular (hasta saproximadamente 2/3 de su altura): este sistema se denominará
prisma óptico.
≻ Ubicar el prisma sobre el papel y con un lápiz de punta na dibujar su contorno.
≻ Del lado de una de las caras, trazar sobre la hoja con un lápiz de punta na un rayo oblicuo incidiendo (rayo
incidente) y clavar en ella, normales al papel, dos alleres 1 y 2 (el más cercano colocarlo a unos 5 cm de la
cara).
≻ Mirar a través del prisma por la cara emergente y clavar otros dos alleres, 3 y 4, uno cerca de la cara
emergente y el otro a unos 5 cm de tal forma que se vean alineados con las imágenes VIRTUALES de 1 y 2
(1' y 2'): vericar la alineación con un láser.

5.2 El prisma: Medida del índice de refracción del agua 4
Figure 3: Montaje experimental con la lámina de caras paralelas
Figure 4: Montaje experimental con el prisma
≻ Marcar las posiciones de los alleres sin mover el prisma, gura 4.
≻ Retirar el prisma, y los alleres.
≻ Realizar los trazos y mediciones necesarias para aplicar la ley de Snell en la cara de incidencia, ecuación 3,
y obtener de ella el índice de refracción del material del prisma (agua). Tener en cuenta que el índice de
refracción del aire es aproximadamente 1.
≻ Realizar los trazos y las mediciones necesarias para aplicar la ley de Snell en la cara de emergencia y obtener
de ella el índice de refracción del material del prisma (agua).
≻ Promediar los dos índices de refracción obtenidos y reportar éste como el índice de refracción del agua.
Compararlo con el índice de refracción del agua reportado en la literatura (n = 1, 33 ): calcular el porcentaje
de error.
≻ Vericar que la ecuación 6 se cumple.

6 INFORME 5
Nota: Todos los datos y cálculos deben tener las respectivas incertidumbres.
6 Informe
≻ Reportar debidamente los resultados, el análisis y las conclusiones.
7 Bibliografía
≻ Aristizábal, D., Restrepo R., Notas sobre Fundamentos de Óptica Geométrica, Universidad Nacional de Colombia
Sede Medellín, [WEB] http://www.unalmed.edu.co/sica/paginas/cursos/paginas_cursos/sica_3/notas
/notas_clase_sica_3_1.html, [último acceso, Octubre 10 de 2008].
≻ Alonso, M. Finn, E, Física, Addison Wesley Iberoamericana, Madrid, 1992.
Copyright 2008 para:
Diego Luis Aristizábal R. y Roberto Restrepo A., profesores asociados de la Escuela de Física de la Universidad
Nacional de Colombia Sede Medellín