Optica

Introducción:
La óptica es la rama de la física que estudia el comportamiento de la luz, sus características y sus manifestaciones. Abarca el estudio de la reflexión, la refracción, las interferencias, la difracción, la formación de imágenes y la interacción de la luz con la materia. En la Edad Antigua se conocía la propagación rectilínea de la luz y la reflexión y refracción. Dos filósofos ymatemáticos griegos escribieron tratados sobre óptica: Empédocles y Euclides. Ya en la Edad Moderna, René Descartes consideraba la luz como una onda de presión transmitida a través de un medio elástico perfecto (el éter) que llenaba el espacio. Atribuyó los diferentes colores a movimientos rotatorios de diferentes velocidades de las partículas en el medio. La ley de la refracción fue descubiertaexperimentalmente en 1621 por Willebrord Snell. En 1657 Pierre de Fermat anunció el principio del tiempo mínimo y a partir de él dedujo la ley de la refracción. Actualmente la óptica es una herramienta de gran importancia en campos como medicina, área militar, de telecomunicaciones e incluso de transporte.
Objetivos:
* Comprobar la Ley de Snell.
* Encontrar el punto focal de un espejocóncavo.
* Encontrar el índice de refracción de un material.
* Visualizar la refracción total.
Marco Teórico:
* Material:
Equipo completo de óptica, regla y transportador.
* ¿Qué es reflexión?
La reflexión es el cambio de dirección de un rayo o una onda que ocurre en la superficie de separación entre dos medios, de tal forma que regresa al medio inicial. Ejemplos comunes son lareflexión de la luz, el sonido y las ondas en el agua.
* ¿Qué es el punto focal de un espejo cóncavo o convexo?
Un espejo cóncavo refleja luz desde la parte curva interna. Cuando los rayos de luz que provienen de un objeto inciden paralelos al eje principal siguen la ley de reflexión. Los rayos que se reflejan sobre el espejo, a igual distancia del eje principal, son simétricos. Donde estos rayosse encuentran se haya el foco principal o punto focal del espejo. Este punto queda en el medio del objeto reflejado y el punto que esta al medio del espejo. Un espejo cóncavo es un espejo convergente ya que los rayos reflejados se encuentran en el punto focal. Para un espejo con curvatura esférica, la distancia focal es igual a la mitad del radio de curvatura del espejo. La distancia focal espositiva para un espejo cóncavo, y negativa para un espejo convexo.
* ¿Qué es refracción?
La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. Sólo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si éstos tienen índices de refracción distintos. La refracción se origina en el cambio de velocidad queexperimenta la onda.
* Deduzca y explique la Ley de Snell:
La ley de Snell es una fórmula simple utilizada para calcular el ángulo de refracción de la luz al atravesar la superficie de separación entre dos medios de propagación de la luz (o cualquier onda electromagnética) con índice de refracción distinto.
* ¿Qué es el ángulo crítico?
Es el ángulo mínimo de incidencia en el cual seproduce la reflexión interna total. El ángulo de incidencia se mide respecto a la normal de la separación de los medios. El ángulo crítico viene dado por:
, donde n1 y n2 son los índices de refracción de los medios con n2 < n1. Esta ecuación es una simple aplicación de la ley de Snell donde el ángulo de refracción es 90°.
* ¿Qué es el índice de refracción?
Es una medida que determina lareducción de la velocidad de la luz al propagarse por un medio. De forma más precisa, el índice de refracción es el cambio de la fase por unidad de longitud, esto es, el número de onda en el medio (k) será n veces más grande que el número de onda en el vacío (k0).
* ¿Cuál es el índice de refracción del aire?
Aire (*) = 1,0002926.
(*) En condiciones normales de presión y temperatura (1 bar y 0...