Lentes y Espejos 10000

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MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA DE PLANTA Página : 1/2 Ciclo : I TEMA: “REFLEXIÓN,REFRACCIÓN,LENTES Y ESPEJOS” Fecha de entrega : 04/12/14 Nº de mesa : 2 1 Integrantes Apellidos y Nombres Nota Flores Flores Ever Gamero Cardenas Leonel Alfredo Gonzales Huancollo Brandon Huamani Fuentes Michael Elías Profesor: JUAN MUÑOZ DE LA CRUZ Programa profesional: MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA DE PLANTA Grupo: B Fecha de entrega: 04 12 14 Mesa de trabajo: 2 CURSO: ONDAS Y CALOR LABORATORIO: 08 TEMA: “REFLEXIÓN, REFRACCION, LENTES Y ESPEJOS

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Integrantes

Apellidos y Nombres Nota

Flores Flores Ever

Gamero Cardenas Leonel Alfredo

Gonzales Huancollo Brandon

Huamani Fuentes Michael Elías

Profesor: JUAN MUÑOZ DE LA CRUZ

Programa profesional: MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA DE

PLANTA Grupo: B

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CURSO: ONDAS Y CALOR

LABORATORIO: 08

TEMA: “REFLEXIÓN, REFRACCION, LENTES Y

ESPEJOS”

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1.- INTRODUCCION

El estudio de la reflexión y refracción de la luz permite al experimentador entender

cuál es la naturaleza que toma la luz al verse reflejada en diferentes superficies

es por eso que en este laboratorio se procederá a estudiar estos fenómenos en

que consiste y cuáles son sus elementos o componentes.

En este laboratorio de física se estudiara el comportamiento de la luz artificial que

precisamente es creada por instrumentos eléctricos visto de una manera

experimental, los diferentes comportamientos de la luz se dan por las diferentes

formas de obtener esta ya sea de manera natural (el sol), como la obtención de

luz de manera artificial que es lo que el hombre más usa en estos tiempos.

Realizaremos experiencias con espejos de los cuales hallaremos ángulos de

incidencia y reflexión usando transportador, el aprendizaje de este laboratorio nos

dará el beneficio de conocer los fenómenos de la luz y aprender las aplicaciones

de las lentes para mejorar la visión de las personas, bueno la física podemos

definirla de todas las experiencias realizadas como la ciencia natural que descubre

y analiza las leyes de los fenómenos de modo que posteriormente sean utilizadas

para satisfacer necesidades de la humanidad.

Figura.1: Ley de reflexión

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2.-OBJETIVOS

Estudiar las imágenes formadas en un espejo plano.

Deducir las leyes de la reflexión y refracción de la luz.

Comprobar experimentalmente la distancia focal de diversas lentes.

Ser capaz de configurar e implementar equipos para toma de

datos experimentales.

Figura.2: Descomposición de la luz

Figura.2: Descomposición de la luz

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3.-MATERIALES

Espejos

Lentes de Acrilico

Emisor Laser

Alfileres

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Regla Metálica

Papel polar.

Recipiente plástico semicircular

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4.- ANÁLISIS DE TRABAJO DE SEGURIDAD

Simbología

Interpretación

Después del ingreso al laboratorio las mochilas deberán colocarse en

el anaquel respectivo.

Uso obligatorio de lentes o gafas.

Uso obligatorio de zapatos o calzado de seguridad.

No está permitido el uso de dispositivos de musicales (radios

personales, mp3) y teléfonos celulares.

Figura.3: Espejismo

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5.-FUNDAMENTO TEORICO

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ELEMENTOS DE UN ESPEJO ESFERICO:

Figura.4: Elementos de un espejo esférico

Centro de curvatura (C)

Radio de curvatura (R).- es el radio de la esfera de la cual forma parte el

espejo.

Vértice o polo (V)

Eje principal.- es la línea imaginaria que pasa por el vértice y el centro de

curvatura.

Foco (F).- es el punto donde concurren los rayos reflejados.

Distancia focal (f).- es la distancia entre el foco y el vértice.

Distancia del objeto al espejo (P)

Distancia de la imagen al espejo (q)

Aumento lineal:

Se llama aumento lineal, amplificación o magnificación; a la relación que existe entre

el tamaño de la imagen (Ti) y el tamaño del objeto (T)

REFRACCIÓN DE LA LUZ

Índice de refracción(n).

Esta magnitud es una característica de cada material transparente, su valor nos indica

la densidad óptica de la sustancia; es decir que a mayor índice de refracción la

velocidad de la luz en el material será menor.

𝑛 = 𝑐

𝑣

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C= velocidad de la luz en el vacío = 3.108 m/s.

V = velocidad de la luz en el material transparente.

Leyes de la refracción:

Primera ley.- el rayo incidente, el rayo refractado y la normal se encuentran en el

mismo plano.

Segunda ley.- cuando un rayo luminoso pasa de un medio a otro de mayor densidad,

se propaga en este último acercándose a la normal; y cuando pasa a otro medio de

menor densidad, se propaga en este último alejándose de la normal.

Se cumple:

𝑛1𝑠𝑒𝑛𝛼1 = 𝑛2𝑠𝑒𝑛𝛼2

Donde n1; n2: índice de refracción

LENTES

Son medios transparentes limitados por caras esféricas o una de ellas planas y la otra

esférica.

CLASES DE LENTES:

a) LENTES CONVERGENTES O CONVEXAS: se caracterizan por hacer

converder (juntar) en un punto, los rayos paralelos que inciden en una de las caras

de la lente.

El punto donde convergen los rayos refractados en la lente, se denomina FOCO.

Figura.5: Lentes convergentes

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b) LENTES DIVERGENTES O CÓNCAVAS: son aquellas que se caracterizan

por hacer divergir (separar) los rayos paralelos que inciden en una de sus caras. La

prolongación de los rayos divergidos concurren en un punto llamado foco.

Figura.6: Lentes divergentes

Coloque el espejo en posición vertical con la ayuda de la madera y la liga, luego

céntrelo en el papel polar, alineando la superficie externa del espejo con la línea

correspondiente a 0°.

Coloque un alfiler en el origen (punto de convergencia de todas las

líneas) del papel polar.

Alinee el láser a lo largo de una de las líneas para uno de los ángulos

sugeridos en la tabla 4.1, active el puntero y diríjalo hacia el alfiler.

Observe y mida el ángulo que forma el haz reflectado y anótelo en la

tabla 4.1.

Figura.7: Esquema experimental

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Repita los dos últimos procedimientos para todos los ángulos.

Tabla 4.1

𝜽𝒊 𝜽𝒓 Er %

10 10 0%

20 20 0%

30 30 0%

40 40 0%

50 50 0%

60 60 0%

70 70 0%

80 80 0%

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Reflexión de la luz usando un espejo plano.

Anote la longitud de onda del laser.

Coloque el lente en el papel polar alinee la superficie plana con la línea correspondiente a 0°, haga coincidir el centro de esta cara plana con el origen del papel polar.

Alinee el puntero láser a lo largo de una de las líneas (tal como se indica en la fig. 5.4) para uno de los ángulos sugeridos en la tabla 5.2, active el puntero y diríjalo hacia el origen.

Se puede observar la traza del haz de luz refractado en el papel dando una ligera inclinación al láser, observe y mida el ángulo que forma el haz refractado y anótelo en la tabla 5.2.

Repita los dos últimos procedimientos para todos los ángulos indicados en la tabla 5.2.

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A continuación se mostrara las gráficas formadas en el laboratorio, como parte

experimental en la que se señala cuáles fueron los rayos de refracción que se

formaron cuando se tenía o se procedió a emitir el láser que pasaba primero por un

medio que era el aire u luego por otro medio que era el agua

Figura.8: Esquema experimental

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Repita los tres últimos procedimientos observando la figura 4.3. y

complete la tabla 4.3. Encuentre el ángulo crítico (a partir del cual se

produce el fenómeno reflexión total interna, θt = 90°)

Figura.9: Esquema experimental

Observación: Considere que naire ≈ 1, y que la frecuencia no varía al

pasar de un medio a otro. El subíndice “ref.” en la tabla 4.2. hace

referencia al medio refractante.

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Lentes delgados y espejos

Figura.10: Esquema experimental

Ubicamos el punto de intersección de la reflexión de cinco salidas del laser usando un

espejo convexo para lo cual lo vamos a graficar en un papel.

Figura.11: Esquema experimental

Ubicamos el punto de intersección de la reflexión de cinco salidas del laser usando un espejo cóncavo para lo cual lo vamos a graficar en un papel polar.

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Figura.12: Esquema experimental

Ubicamos el punto de intersección de la

reflexión de cinco laser usando un lente

de acrílico para lo cual vamos a graficar

en un papel polar.

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10. INF

Ubicamos el punto de intersección

de lareflexión de cinco laser usando

un lente deacrílico para lo cual

vamos a graficar en un papel polar.

Ubicamos el punto de intersección

de la reflexión de cinco laser

usando dos lentes de acrílico para

lo cual vamos a graficar en un papel

polar.

Ubicamos el punto de intersección de

la reflexión de cinco laser usando dos

lentes de acrílico para lo cual vamos

a graficar en un papel polar

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PRISMA 1

Verificamos el desplazamiento de tres

laser usando dos lentes de acrílico para

lo cual vamos a graficar en un papel

polar.

PRISMA 2:

Verificamos el desplazamiento de tres

laser usando dos lentes de acrílico

para lo cual vamos a graficar en un

papel polar.

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Mesa 2 en el laboratorio de ondas haciendo uso de los materiales ,ya que

es la ultima de las practicas dirigidas por el Ingeniero Juan Muñoz de la Cruz

adelante siempre muchachos de la Especialidad Mantenimiento de

maquinaria de Planta, Primer Semestre.

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¡RUMBO AL ÉXITO TOTAL ¡

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VII. CUESTIONARIO

A. Con respecto al proceso de reflexión de la luz usando en un espejo plano

responde:

1. Explique debido a que factores en nuestra experiencia el ángulo de

incidencia no es exactamente igual al ángulo de reflexión (tabla 4.1).

Puede originarse un error en esta experiencia debido a que el espejo plano no este

exactamente formando 90º con la normal de referencia, que el rayo de luz no inside

exactamente en el punto (se ve errores en la toma de datos de los ángulos

mayores), entre algunos motivos.

Podria ser tambien por el mal pulso del alumno, (error humano).

B. Con respecto al proceso de refracción de la luz usando una lente

responde:

1. Con los datos de las tablas 4.2. y 4.3 construya la gráfica del ángulo de

refracción en función del ángulo de incidencia, es decir, θr = θr (θi).

Interprete las gráficas:

Figura.7, Ángulo de Refracción vs Angulo Incidente. Aire – Agua

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Figura.7Ángulo de Refracción vs Angulo Incidente. Agua – Aire

1. Con los datos de las tablas 4.2 y 4.3 grafique (Sen θi/ Sen θr) en función

del ángulo de incidencia. Interprete las gráficas.

Figura.7. (Sen ϴi/Sen ϴr) vs Ángulo de Incidencia

1. Calcule el índice de refracción promedio para el lente y su respectivo

error absoluto, para cada una de las tablas 4.2 y 4.3.

Se realizó en los puntos en dichas tablas.

2. Cite 2 ejemplos de aplicación del fenómeno de reflexión total interna y 1

ejemplo de la aparición del fenómeno en la naturaleza.

Un claro ejemplo de reflexión interna es el que sucede en la fibra óptica y en una

impresora láser, este fenómeno aparece en la naturaleza en caídas de agua o piletas.

0

20

40

60

80

100

10 20 30 40 48.4 ÁNGULO INCIDENTE

ϴ r= ϴ r( ϴ i)

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1. ¿A qué sustancias usadas o solamente conocidas en su especialidad

podría Ud. Determinar su índice de refracción mediante esta experiencia?

Se podría usar para ver el índice de refracción de la fibra óptica, en espejos de lentes

en las impresoras láser, etc.

B. Con respecto al proceso de lentes delgadas y espejos responde:

1. Determina teóricamente la distancia focal de cada lente. ¿A

qué atribuyes el error?

Para el caso 1: se encontró dos focos, uno a 10,4cm y otro a 26,4cm.

Para el caso 2: se encontró dos focos, uno a 4,3cm y otro a 23,6cm

Para el caso 3: se encontró dos focos, uno a 4,3cm y otro a 12,9cm Para el caso 4: se encontró dos focos, uno a 10,6cm y otro a 10,5cm Para el caso 5: se encontró un foco a 6,2cm. Para el caso 6: no se encontró foco.

Para el caso 7: se encontró un foco a 6,3cm.

Para el caso 8: se encontró un foco a 10,4cm.

El error sucede por no poner bien los puntos al momento de tomar las intersecciones

del láser reflejados en el papel, además mal pulso por parte del alumno encargado

de realizar dicha labor.

1. En los casos en los cuales se deja un espacio hueco par formar las

lentes. ¿Es normal el comportamiento del rayo transmitido? ¿Por qué?

No ya que el cambiar de cuerpos el haz de luz incidente este se refracta más de una

vez.

2. Determina teóricamente la distancia focal de cada espejo. Analiza las fuentes

de error de tu experiencia.

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C. Con respecto al proceso de reflexión de la luz por prismas responde:

1. ¿A qué se debe este comportamiento de los haces de luz?

Que al incidir el haz de luz sobre el prisma parte de este se refracta y

otra se refleja originando un cambio de dirección de este y rebotando

dentro del prisma en cada cambio de cuerpo, se aprecia eso ya que

según cambia de sentido merma su intensidad.

2. ¿Qué aplicación tecnológica pueden tener? Menciona 2.

Este efecto se aplica en impresoras láser, para ver transmisión de datos

entre otras aplicaciones.

1.1. PROBLEMAS 1.1.1. Como ingeniero de láser de alta potencia usted requiere enfocar un rayo láser de 1.06 mm de diámetro en un punto cuyo diámetro es de 10 cm que esta 20 cm atrás de la lente. ¿Qué lente y de que longitud focal usaría?

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d = 1.06 mm

D = 10 cm

q = 20 cm

1/f = 2/R

D = 10cm – R= 5cm

1 /f = 2/5

f = 5/2 = 2.5 cm

1.1.2. Una persona con una distancia de punto cercano de 24 cm se da cuenta de que una lupa da una amplificación angular que es 1.25 veces mas grande cuando la imagen de la lupa está en el punto cercano que cuando la imagen está en el infinito. ¿Cuál es la longitud focal de la lupa?

P= 24. cm

M = 1.25

M =+q/p

1.25 = +q/24

q = (1.25) (24)

q = 30

1/f = 1/p+1/q

1/f=1/24+1/30

1/f = 3/40

f = 40/3

f= 13.33 cm

SOLUCION:

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OBSERVACIONES

Para realizar el presente laboratorio se debe prever el uso de lentes de seguridad como medio de protección ante la presencia de los rayos laser emitidos por el dispositivo: Laser Ray Box.

Al momento de realizar las diferentes experiencias leer adecuadamente las indicaciones, para poder trabajar con la cantidad de rayos que requiere cada experimento.

No se debe manipular los lentes con todos los dedos de la mano y con mayor razón las lunas por donde pasaran los rayos.

Al realizar la experiencia con agua, se recomienda no llenar por completo el espacio que debe ser llenado con agua, ya que se puede derramar y malograr las hojas de trabajo.

Para poder tomar las medidas adecuadamente de los rayos emitidos, se puede hacer en hojas de tamaño A4 para los espejos y hoja de tamaño A3 para los rajos reflejados con lentes.

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CONCLUSIONES

Se logró observar e interpretar las imágenes formadas con los espejos planos, concluyendo que en ángulo formado por los rayos incidentes con la normal tienen la misma medida de los ángulos formados con los rayos reflejados. Ambos ángulos se encuentran en la zona real.

Se concluyó que la refracción se produce cuando un rayo de la luz que viaja en un medio transparente encuentra un límite que lo lleva a otro medio transparente, este se refracta cumpliendo así la ley de Snell.

Se logró encontrar el índice de refracción del agua haciendo uso de lentes, en los cuales se encontraba dos medios uno el agua y el otro el aire. Por medio de un despeje de la ley de Snell se puede hallar los índices de refracción de cualquier medio.

Se observó la trayectoria que siguen los rayos de luz de inciden en espejos cóncavos o convexos, ubicando de manera eficaz los focos o foco que se forma en las figuras. Llegando a concluir que la dirección de los rayos de luz depende del tipo de espejo.

Se logró encontrar la trayectoria de los rayos de luz que inciden en un prisma, comprobando la reflexión que estos generan, dependiendo de la forma y ubicación de los prismas es que la trayectoria de los rayos cambiará

INFOGRAFIA

http://www.fatela.com.ar/trabajo_final_svga/5pag3.htm http://www.monografias.com/trabajos30/movimiento-armonico-

simple/movimiento-armonico-simple.shtml http://web.educastur.princast.es/proyectos/jimena/pj_franciscga/mas.

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