Sunday, 20 August 2017
Práctica: Optica PDF

Guía para el anteproyecto: Versión preliminar.

 

Experimento: Refracción y lentes

 

 

Objetivos:

General:

  • Estudiar el comportamietno de la luz  cuando interactúa con la materia.

 Específicos:

  • Medición de la distancia focal de una lente.
  • Determinar índice de refracción de un material.

 

Guía para el marco teórico:

Las definiciones y fórmulas asociadas al tema de estudio:

  • Distancia objeto.
  • Distancia focal.
  • Distancia imagen.
  • Imagen real.
  • Imagen virtual.
  • Indice de refracción.

 

Equipo y materiales:

  • Pizarra de trabajo de óptica

  • cuadro de plexiglas
  • lentes de plexiglas
  • escuadras
  • fuente de laser
  • hoja pre-elaborada para toma de datos

  • transportador

 

Procedimiento:

 

A) Determinación del índice de refracción del plexiglas.

 

  1. Elabore la hoja de toma de datos para la medición de ángulos de refracción. Para ello dibuje en el centro una línea horizontal y dibuje un molde del cuadro de plexiglas. Luego, dibuje la línea normal que pase por el centro del molde dibujado. Repinte varias líneas que pasen por el punto de unión entre la normal y el molde dibujado, de manera que demarquen no menos de ocho ángulos diferentes, preferiblemente menores a 45o. No olvide anotar dichos ángulos de los rayos incidentes medidos (ver figura 1) respecto a la normal, en una tabla que posee dos columnas (ángulos de incidencia y ángulo de refracción)

 

Figura 1. Hoja pre-elaborada para toda de datos de ángulos de refracción.

 Rayos

 

  1. Coloque la hoja pre-elaborada (como la mostrada en la figura 1) sobre la pizarra de trabajo de óptica, de manera que su parte inferior quede cerca del lado más cercano de la misma, luego el cuadro de plexiglas sobre el molde dibujado. Esta posición de la hoja se recomienda para que pueda desplazar la fuente laser con una grilla simple (un solo rayo) y su rayo pase por encima de las línea dibujadas (rayos incidentes).

  2. Seleccione el rayo incidente a analizar y dibuje un punto en el lugar de salida del rayo respecto al cuadro de plexiglas.

  3. Repita 3 para las demás líneas de rayos incidentes.

  4. Una vez marcados los puntos de salida de los rayos refractados, dibuje una línea entre cada punto de salida y el punto de convergencia de todos los rayos incidentes.

 

Figura 2. Graficación de los rayos de refracción

Rayos 2 

 

  1. Mida los ángulos de los refractados respecto a la línea normal, anótelas en la tabla anteriormente escrita.

  2. Realice una tabla de cambio de variable basa en la Ley de Snell, y determine a partir de la pendiente el índice de refracción del plexiglas.

 

Determinación de la distancia focal de una lente:

  1. Tome un hoja blanca y dibuje un molde de la lente que va usar. Trate de que el dibuje quede con la lente centra en la dirección más larga de la hoja. En realidad, como las dos curvas de las lentes que va analizar tienen los mismos radios, bastará con dibujar solo un lado como se muestra en la figura 3.

Figura 3. Método para la determinación del radio de un segmento de curva.

 Curva

 

  1. A partir de las líneas dibujadas en la figura 3, se puede determinar el valor aproximado del radio de la curva. Mida R1, R2 y R3. R3 debe ser cercano al valor promedio de R1 y R2., y podría ser tomado como el valor promedio, o bien calcular con los tres radios el promedio y la incertidumbre mediante el método de la cota limitante.

  2. Aplique la fórmula para el calculo de distancia focal de lentes esféricas, tomando como índice de refracción el obtenido en la parte anterior del procedimiento.

 

 

Nota: Un método alternativo para determinar el radio es utilizando el molde la curva. luego se dibuja una línea entre los puntos extremos de la curva. Posteriormente se calcula el centro de dicha línea, se traza una perpendicular que pase por dicho punto. Posteriormente, se toma un compás, cuyo extremo minado concuerda con el punto de unión de la curva y la perpendicular, se abre el compás y se trata de reproducir con su movimiento la forma de la curva. La punta metálica del compás siempre se mueve sobre la línea perpendicular. En el momento que se reproduce la curva la distancia entre las puntas del compás es igual al radio, y su incertidumbre la define el instrumento con que se mide dicha distancia.

 

  1. Realice el diagrama de rayos experimental. Para ello, coloque la hoja preparada con línea recta y sobre ella coloque la lente en estudio, de manera que quede centrada respecto a la misma.

  2. Coloque la fuente de laser con cinco con la rejilla permitiendo la salida de cinco rayos, muevala hasta que el rayo del centro no sea desviado por la lente. Esto ocurre cuando el rayo entra perpendicular a la línea dibujada. marque el punto donde se intersecan los cinco rayos (ver figura 4).

  3. Quite la lente y mida la distancia perpendicular que existe entre el punto anteriormente marcado y la línea. Esa distancia se conoce como distancia focal experimental (ver figura 4.

  4. Compare esa distancia focal con la obtenida en el paso 3 en donde se aplicó la fórmula para el cálculo de la distancia focal de lentes esféricas.

 

 

Figura 4. Diagrama de rayos para medir la distancia focal de una lente.
Diagrama de rayos