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7/24/2019 NBN KJKJNN.pdf

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Electrotecnia industrial C-4D

PRCTICA DE LABORATORIO N 07

NATURALEZA, LEY DE LA DISTANCIA, REFLEXIN DE LALUZ.

1. OBJETIVO

1. Comprobar experimentalmente la variacin de fuentes luminosasalimentadas AC y DC.

2. Comprobar experimentalmente que la intensidad de una ondaluminosa disminuye con el cuadrado de la distancia a la fuente luminosa.

3. Estudiar las imgenes formadas en un espejo plano.4. Deducir las leyes de la reflexin de la luz.

5. Ser capaz de configurar e implementar equipos para toma dedatos experimentales utilizando como herramienta el software DataStudio.

2. MATERIALES

Computadora personal conprograma PASCO Capstone instalado


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Fuentes luminosas

Regla y wincha metrica

espejos

Soporte


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varilla

nuez

FUNDAMENTO TEORICO

NATURALEZA DE LA LUZ

Naturaleza de la luzLa naturaleza fsica de la luz ha sido uno de los grandes problemas de la ciencia. Desde laantigua Grecia se consideraba la luz como algo de naturaleza corpuscular, eran corpsculosque formaban el rayo luminoso. As explicaban fenmenos como la reflexin y refraccinde la luz. Newtonen el siglo XVIII defendi esta idea, supona que la luz estaba formada

por corpsculos lanzados a gran velocidad por los cuerpos emisores de luz. Escribi untratado de ptica en el que explic multitud de fenmenos que sufra la luz. En 1678Huygensdefiende un modelo ondulatorio , la luz es una onda. Con este modelo seexplicaban fenmenos como la interferencia y difraccin que el modelo corpuscular no era


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capaz de explicar. As la luz era una onda longitudinal, pero las ondas longitudinalesnecesitan un medio para poder propagarse, y surgi el concepto de ter como el "medio" enel que estamos inmersos. Esto traj an ms problemas, y la naturaleza del eter fue un

quebradero de cabeza de muchos cientficos.

La solucin al problema la di Maxwellen 1865, la luz es una onda electromagntica quese propaga en el vaco. Quedaba ya por tanto resuelto el problema del ter con la aparicinde estas nuevas ondas.

Maxwellse bas en los estudios de Faradaydel electromagnetismo, y concluy que lasondas luminosas son de naturaleza electromagntica. Una ONDAELECTROMAGNTICAse produce por lavariacin en algn lugar del espacio de las

propiedades elctricas y magnticas de lamateria. No necesita ningn medio para

propagarse, son ondas transversales.

Una carga elctrica oscilando con unadeterminada frecuencia, produce ondaselectromagnticas de la misma frecuencia. Lavelocidad con la que se propagan estas ondasen el vaco es:

c = 3 10 8m/s

Segunda Ley de Snell tabln

La razn o cocienteentre el senodel ngulo de incidencia y el senodel ngulo de refraccines una constante, llamada ndice de refraccin, del segundo medio respecto del primero osea:

Consideremos dos medios caracterizados por ndices de refraccin y separados poruna superficie S y en los cuales . Los rayos de luz que atraviesen los dos mediosse refractarn en la superficie variando su direccin de propagacin dependiendo de la

diferencia entre los ndices de refraccin y .

Para un rayo luminoso con un ngulo de incidencia sobre el primer medio, ngulo entre lanormal a la superficie y la direccin de propagacin del rayo, tendremos que el rayo se

propaga en el segundo medio con un ngulo de refraccin cuyo valor se obtiene por mediode la ley de Snell.

Reflexin interna total (ngulolmite)[editar]
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Esquema de trayectorias de rayos en reflexin interna total

Un rayo de luz propagndose en un medio con ndice de

refraccin incidiendo sobre con un ngulo con unasuperficie sobre un medio de ndice con puedereflejarse totalmente en el interior del medio de mayor ndicede refraccin. Este fenmeno se conoce como reflexininterna total o ngulo lmite y se produce para ngulos de

incidencia mayores que un valor crtico cuyo valor es:
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3. PROCEDIMIENT

O Naturaleza de la

luz.

Ingrese al programa Data Studio, haga clic sobre el icono crearexperimento y seguidamente reconocer el sensor de luz (luxmetro)insertado a la interfase Power Link. Entre al icono CONFIGURACIONluego seleccione velocidad de muestreo a 10 hz.

No es necesario calibrar el sensor de luz, pero si necesitara calibrar lasensibilidad del sensor, seleccinelo en el rango BULB (0 260 lux) loreconocer pues sobre el sensor hay un botn con la imagen de unabombilla elctrica.

Encienda el fluorescente AC y coloque el sensor de luz a unos cuantoscentmetros.

No acercar el sensor al fluorescente, registre las medidas a nivelde la superficie de la mesa. Comience a grabar los datos por espacio de20 segundos

Repita el procedimiento para la bombilla incandescenteAC. Repita el procedimiento para la bombillaincandescente DC.


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Teniendo en cuenta las consideraciones anteriores de las mediatrices se puedeconstruir la imagen virtual de AB trazando las perpendiculares AM y BM al espejo,prolongando sus medidas y uniendo los puntos determinados en el paso anteriorobteniendo la imagen virtual AB.Un observador que desconoceprincipiosde ptica al que imaginaremostransparente en el punto T que mira segn el sentido de la flecha (hacia el espejo)estara en condiciones de afirmar que el punto A que en realidad es A seencuentra situado bajo si derecha pero l mismo si girara 180 comprobara queen realidad el punto A se encuentra de su lado izquierdo. Esta es la razn por lacual si miramos por un espejo vemos las cosas invertidas comomuestrael

esquema.CAMPO DE UN ESPEJOEs la regin del espacio visible desde un punto dado gracias a un espejo. Elmismo queda determinado por los rayos reflejados provenientes de los dirigidos ala periferia del espejo.

Leerms:http://www.monografias.com/trabajos14/opticatp/opticatp.shtml#ixzz3rb1eXR
http://www.monografias.com/trabajos6/etic/etic.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos6/etic/etic.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos6/etic/etic.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/tebas/tebas.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/tebas/tebas.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/tebas/tebas.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/opticatp/opticatp.shtml#ixzz3rb1eXRkhhttp://www.monografias.com/trabajos14/opticatp/opticatp.shtml#ixzz3rb1eXRkhhttp://www.monografias.com/trabajos14/opticatp/opticatp.shtml#ixzz3rb1eXRkhhttp://www.monografias.com/trabajos11/tebas/tebas.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos6/etic/etic.shtml


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Electrotecnia industrial C-4Dkh
http://www.monografias.com/trabajos14/opticatp/opticatp.shtml#ixzz3rb1eXRkhhttp://www.monografias.com/trabajos14/opticatp/opticatp.shtml#ixzz3rb1eXRkh


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Sensorluminoso

ReglaLinterna

Fig. 4.1. Primer montaje.

Seleccinelo en el rango BULB (0 260 lux) lo reconocer puessobre el sensor hay un botn con la imagen de una bombilla elctrica.

Entre al icono CONFIGURACION luego seleccione velocidad demuestreo a 10 Hz, luego vaya a opciones y en muestreo manualseleccione conservar valores de datos solo si se solicita. Renombre lamedida a tomar como longitud y las unidades en metros, segn como lopuede ver en la figura 4.2.

Fig. 4.2. Configuracin del sensor luminoso.Posteriormente levante un grfico de intensidad luminosa (lux) vs

longitud (metros).

Al empezar la grabacin de los datos aparecer una ventana comopodemos apreciar en la grafica 4.3 y deber poner el valor de la longitud

y as en cada valor que selecciones, el sistema grabar solo en elmomento que se acepte el valor. Para finalizar la grabacin seseleccionar e icono de color rojo al costado del icono CONSERVAR.


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Electrotecnia industrial C-4DGrabe con un paso de 5 cm desde los 10 cm hasta los 100 cm.


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Fig. 4.3. Forma de registrar un dato manualmente.

Reflexin de la luz.

El espejo plano debe sostenerse en posicin vertical con ayudade la madera y colcalo sobre una hoja de papel polar. Clava un alfilerque te servir de objeto frente al espejo a 10 cm. El alfiler debe deestar fuera desalinea normal del origen de coordenadas.

Este alfiler es visible desde cualquier ngulo, luego podemos decirque la luz es reflejada en todas direcciones. Un segundo alfilerlocalizador puede ser usado para definir un rayo de luz que al chocar conel espejo forma un ngulo particular de incidencia i con la normal delespejo.

Mover el eje frente al espejo plano hasta que las imgenes deambos alfileres en el espejo coincidan. Luego colocar dos alfilereslocalizadoresen la lnea recta que une las imgenes de los dos alfileres.Los dos nuevos alfileres definirn el ngulo 2 de reflexincorrespondiente.

Trazar ambos rayos y la posicin del espejo sobre el papel. Lalnea de trazos de la figura 4.4 representa el rayo de luz incidente y lalnea continua representa el rayo de luz reflejado.

El ngulo de incidencia i se define como el ngulo entre el rayoincidente y la perpendicular a la superficie reflectante, considerada en elpunto de reflexin, esta perpendicular se llama normal.


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El ngulo de reflexin r es el ngulo entre el rayo reflejado y alnormal.

Trace en el papel y mida los ngulos de incidencia y reflexin.


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Figura 4.4. Segundo montaje.

Quite los alfileres del rayo incidente y clvese en otros lugares

cualesquiera del papel. Trace la lnea de puntos que marque el nuevorayo incidente y repita el proceso una vez mas midiendo respectivamentelos ngulos i y r.

En otra hoja de papel blanco dibuje una recta NNa la mitad de lahoja dibujar una flecha grande tal que como se muestra en la figura 4.5coloca la superficie reflectora sobre la recta NN, coloque un alfiler enla punta de la saeta.

Con un eje cerca de la esquina inferior derecha del papel coloqueuna regla de modo que quede alineada con la imagen del alfiler, trace esta

lnea con un lpiz, mueva su eje hacia la izquierda del papel y marqueotra lnea del mismo modo. Quite el espejo y prolongue cada rectacontinua hasta NN y de trazos hasta MM hasta que se crucen. Lainterseccin es el lugar donde parece estar al punto observado de laflecha, este lugar se llama imagen virtual del punto.

Repita lo anterior para la parte inferior de la flecha. Uniendo conrectas las imgenes virtuales de los puntos del extremo superior, centroy extremo inferior de la flecha, construya la imagen virtual del smbolo.

M

N


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Electrotecnia industrial C-4DFigura 4.5. Trazo de la flecha.


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Coloque ahora dos espejos planos verticalmente formando unngulo recto, como se ve en la figura 4.6 Ubica un alfiler objeto entreellos, Cuntas imgenes ve?, cambiar el ngulo a 60 y 45, ahoraCuntas imgenes ve?

Figura 4.6. Esquema de los espejos.

4.CUESTIONARIO

5.1Sobre el proceso Naturaleza de la luz responda:

5.1.1 Arrastre el icono TRF (Transformada Rpida de Fourier), sobre losdatos del fluorescente AC. Ajuste la presentacin del rango, demodo que pueda verse claramente. Interprete los resultados.

Qu significa el hecho de que se encuentre (o no) un valor defrecuencia

5.1.2 Cul es el comportamiento de la grfica para la bombillaincandescente AC? Interprete.

Angulo


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5.2Sobre el proceso Variacin de la intensidad de la luz responda:

5.2.1 Con los datos obtenidos determine la dependencia de la intensidadcon la distancia. Cul ajuste escogera? Por qu?

5.2.2 Anote los valores resultantes del ajuste que escogi.

5.2.3 Qu es una fuente de luz isotrpica?

5.3 Sobre reflexin de la luz responda:

5.3.1Cul es la relacin entre el ngulo de incidencia y el de reflexinpara un espejo plano?. Demuestre geomtricamente.

5.3.1 Cules son los valores de los ngulos de incidencia y reflexinrespectivamente?

5.3.2 Compare la distancia de un punto de la flecha, a la superficiereflectora con la distancia de la imagen correspondiente a lamisma superficie reflectora y repita con otros puntos Quconclusiones deduce de ello?

5.3.3 Indicar sus observaciones que la imagen virtual formada por unespejo plano es idntica al objeto. De no ser as Cmo describirala diferencia entre ellos?

5.3.4 Algunos instrumentos de medicin tiene espejos planos es laescala colocada detrs del ndice. El observador debe tomar lalectura cuando el ndice esta exactamente sobrepuesta su imagenen el espejo Por qu con este procedimiento se obtiene lecturasmas precisas?

5.3.5 Para el experimento de la formacin de mltiples imgenes, esta


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Electrotecnia industrial C-4Dcumple con la ecuacin:

Numero de imgenes = (360 / ngulo entre espejos)1

Cul es el nmero mximo que usted puede observar enesta configuracin? A que ngulo corresponde?


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5. PROBLEMAS6.1Un buzo sumergido dirige una luzhacia la superficie de un cuerpo deagua, con ngulos de incidencia de40 y 50. En ambos casos, unapersona en la orilla podr ver el rayode luz que sale? Justifique su respuestadesde el punto de vista matemtico.

6.2 Luz amarillo verdosa, con una longitud de onda de 550 nm, incideen la superficie de una pieza plana de vidrio crown, con un ngulo de40. Cules son a) el ngulo de refraccin de la luz, b) la rapidez de laluz en el vidrio y c) la longitud de onda de la luz en el vidrio?

6. OBSERVACIONES

7.1

7.2

7.3

7. CONCLUSIONES

8.1

8.2


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8.3

8. BIBLIOGRAFIA (segn formato de la APA)

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