Práctica nº 1
La luz en la superficie de separación de dos medios:
Reflexión y refracción.
Comprobación experimental de la Ley de Snell.
Leyes de la reflexión y de la Refracción

2.1.2. Desarrollo del experimento

Si se introduce humo en la cubeta pueden visualizarse a la vez los tres rayos: incidente, reflejado y refractado, constatándose que están contenidos en un plano y que este plano contiene también a la normal a la superficie de separación de los dos medios. Éste es el primero de los axiomas que Newton enunció en su libro de Óptica (Óptica o Tratado de las reflexiones, refracciones inflexiones y colores de la luz):

Axioma 1 (Libro 1, Parte 1)

"Los ángulos de reflexión y refracción están
en el mismo plano que el ángulo de incidencia"

El experimento puede realizarse utilizando diferentes líquidos, y en la siguiente tabla se indican los resultados obtenidos para el caso aire-agua.

Ángulos de incidencia (a), de reflexión (j ) y de refracción (b ) para el caso aire-agua

a

j

b

sena

sen b

 

5.0

 

-

 

3.5

 

0.0872

 

0.0610

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

45.0

50.0

55.0

60.0

65.0

70.0

75.0

80.0

85.0

 

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

34.5

40.0

45.5

50.5

55.5

60.0

65.0

71.0

75.5

80.5

86.0

 

7.0

11.0

14.5

18.0

21.5

25.5

28.5

32.0

34.5

37.5

40.0

42.5

44.0

46.0

46.5

47.0

0.1736

0.2588

0.3420

0.4226

0.5000

0.5736

0.6428

0.7071

0.7660

0.8192

0.8660

0.9063

0.9397

0.9659

0.9848

0.9962

0.1219

0.1908

0.2504

0.3090

0.3665

0.4305

0.4762

0.5229

0.5664

0.6088

0.6428

0.6756

0.6947

0.7193

0.7254

0.7313

 

Como puede observarse, el ángulo de incidencia a y el de reflexión j coinciden. Por el contrario, el ángulo de refracción b es distinto del de incidencia, aunque entre ellos se observa la siguiente relación: Cuanto mayor es el ángulo de incidencia mayor es el de refracción.

A continuación representamos los senos de los ángulos de incidencia frente a los senos de los ángulos de refracción (Figura 10) para lo cuál puede utilizarse, como en este caso, el conocido programa de cálculo simbólico Mathematica.

m:= {{0,0}, {3.5,5}, {7,10}, {11,15}, {14.5,20}, {18,25}, {21.5,30}, {21.5,30}, {25.5,3}, {28.5,40}, {32,45}, {34.5,50}, {37.5,55}, {40,60}, {42.5,65}, {44,70}, {46,75}, {46.5,80}, {47,85}}

n:=Sin[Pi/180*m]//N

ListPlot[n,PlotRange->{{0,90},{0,90}}];

 

Puede observarse que los puntos del gráfico se alinean sobre una recta que pasa por el origen de coordenadas. La pendiente de la misma nos proporciona el índice de refracción del agua con respecto al aire. Vemos pues que este experimento corrobora las leyes de reflexión y refracción de la luz.

 
 

 

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