Ondas: observaciones

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Texto de titular

De lo que se observó en el laboratorio ...

reflexión

texto descriptivo

Considerese un rayo de luz que se propaga a través de un medio homogéneo incide sobre la superficie de un segundo medio homogéneo, como resultado tenemos que parte de la luz es reflejada y la otra parte entra como un rayo refractado en el segundo medio, donde puede o no puede ser absorbido. La cantidad de luz reflejada depende de la relación entre los índices de refracción de ambos medios. El plano de incidencia se define como el plano formado por el rayo incidente y la normal (es decir, la línea perpendicular a la superficie del medio) en el punto de incidencia, El ángulo de incidencia es el ángulo entre el rayo incidente y la normal.

De acuerdo a las leyes de reflexión:

Cada rayo de la onda incidente y el correspondiente rayo de la onda reflejada forman un plano perpendicular al plano de separación de los medios.

El ángulo que forma el rayo incidente con la recta normal a la frontera (ángulo de incidencia) es igual al ángulo de esta normal con el rayo reflejado (ángulo de reflexión)

En el laboratorio el medio considerado fue un prisma, un prisma es un objeto transparente con superficies planas y pulidas no paralelas





refracción

Cuando el rayo de luz incidente encuentra otra frontera que conduce a otro medio, parte del rayo se transmite también al segundo medio. Este rayo se desvia en la barrera y se dice que se refracta. En el caso del prisma como el índice de refracción de una sustancia varía según la longitud de onda, un prisma puede separar las diferentes longitudes de onda contenidas en un haz incidente y formar un espectro. en la figura el ángulo CBD entre la trayectoria del rayo incidente y la trayectoria del rayo emergente es el ángulo de desviación.





Cuando se incidió la luz del láser al prisma, éste reflejo cierta cantidad de luz y otra la refractó, con un pequeño ángulo de inclinación, tomando como punto de referencia la normal a la superficie en el punto donde se tuvo contacto el haz. Para encontrar ese ángulo aplicamos la ley de Snell\[n1\sin\theta_{i}=n2\sin\theta_{t} \]

De donde sabemos que el indice de refracción del aire n1=1, y el del vidrio es n2=1.52 y tomando \(theta_{i}=0.055 \)

\(\sin\theta_{i}=1.52\sin\theta_{t} \)

\(\theta_{t}=arcsin(\frac{\sin0.055}{1.52})=0.03 \)

lo que sucede del camino que va del prisma al aire\[n1\sin\theta_{i}=n2\sin\theta_{t}\]

\(1.52\sin0.03=1\sin\theta_{t}\)

\(\theta_{t}=arcsin(1.52\sin0.03)=0.055\)

Que en este caso parece el mismo ángulo con el cual incidió el láser por primera vez al prisma, sin embargo si se utilizaran más dígitos encontraríamos una pequeña variación. Ahora bien, ésto no se aprecia en la imagen, lo que tiene que ver con la geometría del objeto por lo que a los 0.055 rad le sumamos 0.25 rad con lo cual nos queda 0.305 rad.

DSC 0061.JPG

Ignacio Peralta Martínez

Interferencia

Fig. 3 Interferometro


Con lo que respecta a interferencia en el laboratorio se observo el efecto de este fenomeno mediante el uso de un disposito conocido como interferometro de Michelson. El diseño basico del instrumento se muestra en la figura (Fig. 3). Un haz de luz de una fuente ("S") cae sobre un vidrio ligeramente plateado ("A"), el cual divide el haz de luz en dos partes. Estos haz separados son reflajados de vuelta al vidrio ligeramente plateado ("A") por dos espejos ("C" y "D"). Usualmente una placa de compensacion ("B") se inserta dentro del trayecto de una haz para que las dos trayectorias que toman los diferentes haces de luz incluyan y atraviesen el mismo grosor de espejo. El patron de interferencia se observa en "E"


--Alejandro Angel Galvan Garcia 21:57 26 mar 2012 (UTC)


difracción

Difracción es el efecto que aparece sobre un haz de ondas cuando pasa a través de una rendija; la medida en que la difraccion modifica la propagación rectilínea de las ondas depende del tamaño de la longitud de onda y de la abertura. Este efecto se puede observar de la siguiente manera:


Difraccion fraunhofer.jpg


Donde ω es la separación de la abertura de la rendija, λ se refiere a la longitud de onda y θ es la separación entre las franjas oscuras. Este fenómeno se puede observar colocando una pantalla blanca a una distancia d de la rendija, las franjas que se ven en la pantalla dependerán de que tan separadas estén las paredes de la abertura, si la abertura se va haciendo muy pequeña, es decir, disminuye, se observan las franjas muy cercanas unas de otras se deteriora su separación, hasta que pueda verse una linea recta oscura (θ decrece); si la distancia de la abertura va aumentando crece la separación de las franjas oscuras (θ aumenta).


ÓPTICA R.W. Ditchburn Ed. Reverte, S.A


--Heidi Isela Francisco Rodriguez 02:03 27 mar 2012

reflexión total interna

Un rayo de luz propagándose en un medio con índice de refracción \(\scriptstyle{n_1}\) incidiendo con un ángulo \(\scriptstyle{\theta_1}\) sobre una superficie sobre un medio de índice \(\scriptstyle{n_2}\) con \(\scriptstyle{n_1 > n_2}\) puede reflejarse totalmente en el interior del medio de mayor índice de refracción. Este fenómeno se conoce como reflexión interna total o ángulo límite y se produce para ángulos de incidencia \(\scriptstyle{\theta_1}\) mayores que un valor crítico cuyo valor es:

\[\theta_c = \arcsin\frac{n_2}{n_1} \,\]

En la ley de Snell: \[n_1\sin\theta_1= n_2\sin\theta_2 \,\] si \(\scriptstyle{n_1\, > \,n_2}\), entonces \(\scriptstyle{\theta_2 > \theta_1}\). Eso significa que cuando \(\scriptstyle{\theta_1}\) aumenta, \(\scriptstyle{\theta_2}\) llega a \(\scriptstyle{\pi\over2}\) radianes (90°) antes que \(\scriptstyle{\theta_1}\). el rayo refractado (o transmitido) sale paralelo a la frontera. Si \(\scriptstyle{\theta_1}\) aumenta aún más, como \(\scriptstyle{\theta_2}\) no puede ser mayor que \(\scriptstyle{\pi\over 2}\), no hay transmisión al otro medio y la luz se refleja totalmente.

La reflexión es realmente total (100%) y sin pérdidas. Es decir, mejor que los espejos metálicos (plata, aluminio) que solo reflejan 96% de la potencia luminosa incidente.

Young.gif

Nombre:Antonio de Jesus Jimenez Lopez

Un cálculo sencillo que podemos hacer en base a lo observado en el laboratorio es calcular el ángulo crítico, siendo vidrio el medio incidente y aire el medio donde se trasmitió el haz reflejado. Tómese \(\scriptstyle{n_1 = 1.52}\) para el vidrio y \(\scriptstyle{n_2 = 1.00} \) para el aire, entonces usando la relación encontrada arriba para el ángulo crítico tenemos que

\(\theta_c = \arcsin(\frac{1.00}{1.52})\approx 0.718\ rad.\)

Reflexión total interna

--Roberto Verdel Aranda 02:09 27 mar 2012 (UTC)


El efecto de moteado

La apariencia granular al reflejarse sobre una superficie difusa es un fenómeno de la coherencia espacial de la luz del láser. Puede observarse fácilmente pexpandiendo el haz, haciéndolo pasar a través de una lente simple y proyectándolo sobre una pared o sobre una hoja de papel. La interferencia de los frentes de onda dispersos produce una distribución de motas (speckles) de luz en el área iluminada. Si guiñamos un ojo los granos crecen de tamaño; si nos acercamos a la pantalla los granos se encogen, si nos quitamos las gafas, la distribución permanece en foco perfecto. Si el que está observando mueve su cabeza hacia la derecha y la distribución se mueve también a la derecha, entonces, significa que la persona es hipermétrope, en cambio, si la distribución se mueve a la izquierda entonces la persona es miope. --Emmanuel Jairo Estrada Modesto 06:33 27 mar 2012 (UTC)

Ángulo Crítico

Si un haz de luz pasa de un medio con índice de refracción menor a un medio con mayor índice de refracción, como en el caso cuando el haz pasa del aire al vidrio, el rayo refractado se curva acercándose hacia la normal, en el caso contrario el rayo se aleja de la normal. Entonces a un determinado ángulo de incidencia le corresponde un ángulo de refracción de 90° y el rayo refractado saldrá rasante a la superficie de separación de ambos miembros, a este ángulo se le llama ángulo critico o limite. Para los ángulos de incidencia mayores el rayo no será refractado, se produce una reflexión total interna.


AnguloCritico.jpg

--Aurora Gonzalez 03:05 27 mar 2012 (UTC)

Prismas Dispersivos

Pude observar en el laboratorio que cuando se le hacía incidir el haz al prisma, ésta mostraba un patrón muy peculiar,se veía como salía el haz después de haber sido desviado de su dirección original en un ángulo,llamado desviación angular.Los prismas sirven como sistema dispersivo;esto ocurre en muchos analizadores de espectro, es decir es capaz de separar, hasta cierto punto, las frecuencias constitutivas en un haz luminoso policromo. Otra función es la de producir un cambio en la orientación de la imagen o en la dirección de propagación del haz. --Federico Espinoza Sosa 21:41 27 mar 2012 (UTC)