Laboratorio De Fisica IV.- Practica 1-9 y PIA PDF

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UNIVERSIDAD AUTONOMA DE NUEVOLEONFacultad de ingeniería mecánica yeléctricaLaboratorio Física IVReportes de la practica 1 a la 9 y PIAAlumno: Said Santos Mata1905503Grupo. 214IMABrigada. 6FFecha. 17/11/Practica 1.- ÓpticaLa óptica es comprendida como parte de la física que se encarga de estudiar las...

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UNIVERSIDAD AUTONOMA DE NUEVO LEON Facultad de ingeniería mecánica y eléctrica Laboratorio Física IV Reportes de la practica 1 a la 9 y PIA

Alumno: Said Santos Mata 1905503 Grupo. 214 IMA Brigada. 6F42 Fecha. 17/11/20

Practica 1.- Óptica La óptica es comprendida como parte de la física que se encarga de estudiar las leyes y fenómenos de la luz. La palabra óptica es de origen latín optikos que significa “visual” e ico expresa “relativo a”, por lo tanto, óptica es relativo a la visión. En referencia a la definición dada, los fenómenos que estudia la óptica son: la difracción, polarización, refracción, reflexión, la interacción de la luz con otras materias y la formación de imágenes. El físico Isaac Newton fue revolucionó el campo de la óptica con sus descubrimientos sobre los colores a través de la refracción de la luz a través de un prisma.

Difracción: es la capacidad de las ondas para cambiar la dirección alrededor de obstáculos en su trayectoria, esto se debe a la propiedad que tienen las ondas de generar nuevos frentes de onda. Polarización: es la propiedad por la cual uno o más de los múltiples planos en que vibran las ondas de luz se filtra impidiendo su paso. Esto produce efectos como eliminación de brillos. La física óptica, o ciencia óptica, es un subcampo de la física atómica, molecular y óptica. Es el estudio de la generación de la radiación electromagnética, las propiedades de esa radiación, y la interacción de esa radiación con la materia, especialmente su manipulación y control.

Difracción de la luz Fue descubierta por Grimaldi (s. XVII) Se produce al hacer pasar un rayo de luz por un rendija o incidir sobre un obstáculo cuyas dimensiones sean próximas a λ Fenómenos cotidianos: las estrellas y bombillas alejadas se ven estrelladas por la difracción de la luz en las pequeñas irregularidades en la pupila del ojo; farola en la niebla o través de un cristal empañado. Es un fenómeno típico de las ondas y no de las partículas. Se obtienen figuras de interferencia (ondas que atraviesan por el centro y las emitidas por los bordes u obstáculos).

Dispersión de la luz: Las propiedades ópticas de las sustancias dependen del índice de refracción n, que a su vez depende de λ. Dispersión de la luz: la luz blanca contiene todas las λ de la radiación visible n aumenta con la frecuencia (f: azul> f :rojo=> n: azul> n:rojo=> ε’:azul< ε’:rojo) Para producir la dispersión (separación de la luz en sus longitudes de onda) se utiliza un prisma de vidrio. Al conjunto de ondas luminosas separadas se le llama espectro. Fue descubierto por Newton en 1666. Se puede apreciar la dispersión de la luz en: El arco iris: dispersión de la luz en las gotas de agua de la lluvia. Para verlo el Sol debe estar detrás y la lluvia delante. Refracciones y en las capas de un CD o un DVD.

Ondas planas: En la física de propagación de ondas(especialmente en campos y ondas electromagnéticas), una onda plana o también llamada onda mono dimensional, es una onda de frecuencia constante cuyos frentes de onda (superficies con fase constante) son planos paralelos de amplitud constante normales al vector velocidad de fase. Es decir, son aquellas ondas que se propagan en una sola dirección a lo largo del espacio, como por ejemplo las ondas en los muelles o en las cuerdas. Si la onda se propaga en una dirección única, sus frentes de ondas son planos y paralelos.

Telescopio: Se denomina telescopio (del prefijo tele- y el sufijo -scopio, y estos del prefijo griego τηλε- [tele-], ‘lejos’, y la raíz griega σκοπ- [skop-], ‘ver’)1 el instrumento óptico que permite observar objetos lejanos con mucho más detalle que a simple vista al captar radiación electromagnética, tal como la luz. Es un utensilio fundamental en astronomía, y cada desarrollo o perfeccionamiento de este instrumento ha permitido avances en nuestra comprensión del Universo. Microscopio compuesto: es un microscopio que cumple su misión —producir una imagen ampliada de una muestra de algo— por medio de dos sistemas ópticos (hecho cada uno de una o más lentes) que actúan sucesivamente. Se distingue de un microscopio simple (por ejemplo una lupa de mano o una lupa de relojero) que amplía el objeto mediante un solo sistema de lentes (generalmente una sola lente). Los microscopios compuestos sirven para ampliar mucho (típicamente un microscopio moderno está preparado para elegir ampliaciones de entre 40 y 1500 veces) un objeto transparente, el cual es iluminado desde el otro lado, al trasluz. Se emplean para examinar cosas que no se distinguen a simple vista, como las células de una muestra de sangre o un tejido. Hay una clase especial de microscopios compuestos, los que se llaman lupas binoculares, que se usan para ampliar modestamente (de 4 a 40 veces en general) y para manipular objetos pequeños y opacos iluminados desde el lado del observador, tales como insectos, flores, joyas o el molde inicial de una moneda.

Refracción: La refracción es el cambio de dirección y velocidad que experimenta una onda al pasar de un medio a otro con distinto índice refractivo. Solo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si estos tienen índices de refracción distintos. La refracción se origina en el cambio de velocidad de propagación de la onda señalada.

Practica 2.- Ley de reflexión Hipótesis: Hablando de la reflexión de la luz, la luz es una fuente de energía que permite que los objetos se puedan reflejar las imágenes en un espejo o en el agua esto se debe al fenómeno de la reflexión. Mi hipótesis sobre esta práctica es que podamos ver de alguna forma como los rayos de luz puedan verse reflejados en alguna superficie. Marco Teórico: La reflexión de la luz es el cambio de dirección de los rayos de luz que ocurre en un mismo medio después de incidir sobre la superficie de un medio distinto. Se rige por dos principios o leyes de la reflexión: *El rayo incidente, el reflejado y la normal a la superficie en el punto de incidencia están en el mismo plano *El ángulo del rayo incidente iˆ y el de reflexión rˆ son iguales El ángulo que forman el rayo incidente y el reflejado con la normal a la superficie de separación (en color rojo) es el mismo.

En la reflexión no cambia la velocidad de la luz v, ni su frecuencia f, ni su longitud de onda λ.

Atendiendo a las irregularidades que pueden existir en la superficie de reflexión, podemos distinguir dos tipos de reflexiones de la luz: *Reflexión especular: Se produce cuando las irregularidades del medio son pequeñas en comparación con la longitud de onda de la luz incidente y se proyectan varios rayos sobre este. *Reflexión difusa: Se produce cuando las irregularidades del medio son de un orden de magnitud comparable al tamaño de la longitud de onda de la luz incidente y se proyectan varios rayos sobre este

Reflexión especular y difusa A la izquierda, la reflexión especular en la que los rayos se mantienen paralelos tras producirse la reflexión. A la derecha, la reflexión difusa donde los rayos se entrecruzan unos con otros en todas direcciones.

Mediciones:

Media luna Espejo

θi

θr

θi

θr

5

5

5

5

10

10

10

10

15

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15

15

20

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20

25

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25

30

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30

30

Media luna Superficie opaca

θi

θr

5

5

10

10

15

15

20

20

θi No refleja

θr

Conclusiones: Una practica muy interesante en donde pudimos ver algunos fenómenos de la reflexión de la luz, y mas que nada poder investigar un poco más sobre este fenómeno tan extenso y así, analizándolo poder entenderlo ya que es algo que sin darnos cuenta esta en nuestra vida cotidiana, día a día convivimos con el sin darnos cuenta, que mejor que ver las cosas con una nueva perspectiva y sabiendo por qué pasa.

Bibliografía: https://www.fisicalab.com/apartado/reflexion-refraccion-luz http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/phyopt/Fermat.html https://sites.google.com/site/opticageometricatmsdfsk95/iluminacion-y-la-ley-de-lailuminacion/leyes-de-reflexion-de-la-luz

Practica 3.- Estudio del fenómeno de refracción de luz Hipótesis: Si la luz pasa de un medio refringente (agua) a otro menos refringente (aire), el rayo refractado se alejará de la normal (el ángulo de refracción será mayor que el ángulo de incidencia). Si el ángulo de incidencia es nulo, entonces el ángulo de refracción también lo será. Si se trata de un fenómeno de refracción de la luz, entonces podremos verificar la Ley de Snell. Marco Teórico: La refracción es el cambio de dirección y velocidad que experimenta una onda al pasar de un medio a otro con distinto índice refractivo. Solo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si estos tienen índices de refracción distintos. La refracción se origina en el cambio de velocidad de propagación de la onda señalada. Un ejemplo de este fenómeno se ve cuando se sumerge un lápiz en un vaso con agua: el lápiz parece quebrado. También se produce refracción cuando la luz atraviesa capas de aire a distinta temperatura, de la que depende el índice de refracción. Los espejismos son producidos por un caso extremo de refracción, denominado reflexión total. Aunque el fenómeno de la refracción se observa frecuentemente en ondas electromagnéticas como la luz, el concepto es aplicable a cualquier tipo de onda.

Índice de refracción: Se denomina índice de refracción al cociente de la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de la luz en el medio cuyo índice se calcula.1 Se simboliza con la letra y se trata de un valor adimensional. donde: *la velocidad de la luz en el vacío *velocidad de la luz en el medio cuyo índice se calcula (agua, vidrio, etc.). *índice de refracción del medio. El índice de refracción de un medio es una medida para saber cuánto se reduce la velocidad de la luz (o de otras ondas tales como ondas acústicas) dentro del medio.

Ley de Snell: La ley de arenas (también llamada ley de Snell-Descartes) es una fórmula 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. El nombre proviene de su descubridor, el matemático holandés Willebrord Snel van Royen (1580-1626). La misma afirma que la multiplicación del índice de refracción por el seno del ángulo de incidencia respecto a la normal es constante para cualquier rayo de luz incidiendo sobre la superficie separatista de dos medios. Es decir, el componente del índice de refracción paralelo a la superficie es constante. Aunque la ley de Snell fue formulada para explicar los fenómenos de refracción de la luz se puede aplicar a todo tipo de ondas atravesando una superficie de separación entre dos medios en los que la velocidad de propagación de la onda varíe.

Mediciones: θi 5

θi

θr 4

10

7

15

11

20

14

25

18

30

21

35

25

40

28

θr

5

8

10

16

15

24

20

32

25

40

30

48

35

50

40

No hay

Aire

Aire

Ley de Snell N1Sen θ1 = N2Sen θ2 N2= N2= N1 (Sen θ1/N2Sen θ2) N2= (1)Sen25/Sen18 N2= 1.3676

Conclusiones: Una practica muy interesante, donde pudimos poner aprueba nuestra hipótesis y comprobarla, es muy interesante como los conocimientos de la óptica ya que esto nos permite comprender como y porque se forman las imágenes que constituyen para el hombre la representación mas valiosa de su mundo exterior. Bibliografía: https://www.fisicalab.com/apartado/reflexion-refraccion-luz https://es.wikipedia.org/wiki/Refracci%C3%B3n http://www.educaplus.org/luz/refraccion.html

Practica 4.- Estudio de los lentes Hipótesis Como hipótesis propongo que en esta practica averiguaremos los que puede pasar con los diferentes tipos de lentes como por ejemplo la lente bicóncava y la lente biconvexa, que conforme vaya avanzando la practica lo iremos comprobando. Marco Teórico Una lente es un dispositivo óptico transmisor que enfoca o dispersa un haz de luz por medio de la refracción.1 Sin embargo, otros dispositivos como las lentes de Fresnel, que desvían la luz por medio del fenómeno de difracción, son de gran utilidad y uso por su bajo costo constructivo y el reducido espacio que ocupan. Los dispositivos que enfocan o dispersan de manera similar las ondas y la radiación que no sea la luz visible, también se denominan lentes, como lentes de microondas, lentes de electrones, lentes acústicas o lentes explosivas. Una lente está constituida por un medio transparente limitado por dos superficies, siendo curva al menos una de ellas.1 Una lente simple consiste en una sola pieza de material transparente, mientras que una lente compuesta consta de varias lentes simples (elementos), generalmente dispuestas a lo largo de un eje común. Las lentes están hechas de materiales tales como vidrio o plástico, y se muelen y pulen (o moldean) para conseguir la forma deseada. Una lente puede enfocar la luz para formar una imagen, a diferencia de un prisma, que refracta la luz sin enfocar. Las lentes, según la forma que adopten pueden ser convergentes, divergentes o de cámara: Las lentes convergentes (o positivas) son más gruesas por su parte central y más estrechas en los bordes. Se denominan así debido a que unen (convergen), en un punto determinado que se denomina foco de imagen, todo haz de rayos paralelos al eje principal que pase por ellas. Pueden ser:   

Biconvexas Planoconvexas Cóncavo-convexas

Las lentes divergentes (o negativas) son más gruesas por los bordes y presentan una estrechez muy pronunciada en el centro. Se denominan así porque hacen divergir (separan) todo haz de rayos paralelos al eje principal que pase por ellas, sus prolongaciones convergen en el foco imagen que está a la izquierda, al contrario que las convergentes, cuyo foco imagen se encuentra a la derecha. Por lo tanto, las lentes divergentes no pueden formar una imagen real pero, por proyección de los rayos al plano donde se encuentra el objeto, pueden formar imágenes virtuales2. Pueden ser:   

Bicóncavas Planocóncavas Convexo-cóncavas

Lente convergente Una lente convergente es una lente que dirige los rayos de luz incidente hacia un punto común conocido como foco. Las lentes convergentes tienen esta propiedad debido a la distribución de su material. En general, las lentes convergentes son delgadas en los bordes y más gruesas en su centro. Esta distribución del espesor hace que la desviación de un rayo varíe según el punto donde incide. En consecuencia, los rayos incidentes acaban juntándose en el foco. De forma inversa, un rayo que llegue a la lente siguiendo una trayectoria que pase por el foco será desviado en el otro lado de la lente siguiendo una trayectoria paralela.

Lente divergente

Las lentes divergentes son unas lentes trasparentes que, en su forma física, son más finas en su parte central y más gruesas en los bordes. Son unas lentes que están delimitadas por dos superficies y es cóncava o curva, al menos una de estas partes. Esta anatomía hace posible que se separen de forma paralela los rayos de luz que penetran a través de ellas al eje central, o “hacer que diverjan”. De esta forma, sus prolongaciones convergen en el foco imagen que está a la izquierda

de la lente. De esta manera, las lentes divergentes se usan habitualmente en la consulta de un oftalmólogo, junto con la colaboración de un optometrista, para ayudar a compensar defectos refractivos en los pacientes.

Mediciones

Conclusión Mi hipótesis fue acertada ya que, la lente bicóncava los rayos paralelos se proyectaron divergentes ya que, los rayos se apartaron unos con otros. La lente

biconvexa los rayos se proyectaron convergentes puesto que, los rayos paralelos incidían sobre un mismo punto.

Bibliografía: https://www.educaplus.org/luz/lente1.html https://es.wikipedia.org/wiki/Lente https://fisica.laguia2000.com/general/tipos-de-lentes

Practica 5.- Estudio de instrumentos ópticos Hipótesis. Si se coloca el lente, de modo que la imagen proyectada sea 3 veces mayor que la imagen original, el factor M será igual o aproximadamente 3. Si se colocan 2 lentes a las distancias debidas, la imagen proyectada se verá “enderezada” con respecto a la que sólo se forma con una lente. Marco teórico Un instrumento óptico sirve para procesar ondas de luz con el fin de mejorar una imagen para su visualización, y para analizar las ondas de luz (o fotones) para determinar propiedades y características. Los instrumentos ópticos tiene como base conocimiento científico. La óptica es un sector de la física que analiza y explica la propagación de la luz y su interacción con la materia. Las leyes la óptica física se mezclan con la óptica técnica e influyen la interpretación, el diseño y la fabricación de instrumentos ópticos. El instrumento óptico más conocido tiene su origen en la naturaleza: se trata del ojo humano. Su facultad de transformar ondas electromagnéticas con longitudes de onda de 380 nm (violeta) hasta 780 nm (rojo), conocido también como luz visible, mediante fotorreceptores sobre la retina en impulsos nerviosos, que se transfieren al cerebro humano donde son procesados, permite al ser humano tener el sentido de la vista. Los mecanismos ópticos que posee el ojo humano son los que se usan en instrumentos ópticos. Mediante alteraciones de radios de curvatura y refracciones se manipulan la distancia focal y se enfocan los rayos de luz, lo que amplía los objetos.

¿Porque ocurre el cambio de dirección de la flecha? Este cambio de dirección corresponde a fenómenos físicos perfectamente conocidos desde hace algún tiempo. En siglos pasados, los antiguos griegos y romanos llenaban esferas de vidrio con agua para formar lentes con la capacidad de aumentar la imagen obtenida de un objeto. La formación de estos se debe a un fenómeno que experimenta la luz conocido como refracción. Este último es el cambio de dirección que sufre un rayo de

luz al pasar de un material a otro con diferente índice de refracción, el cual, es una relación de la velocidad de la luz en cada material, con respecto a la velocidad de la luz en el vacío.

La magnitud utilizada para caracterizar estos dispositivos es el aumento (M). El aumento se define como la relación entre el tamaño de la imagen (h’) y el tamaño del objeto (h), o sea:

Como se puede observar el aumento es una magnitud sin dimensiones (adimensional) y que nos indica cuántas veces mayor o menor es la imagen con respecto al objeto. El aumento puede tener signo. Si el aumento es negativo significa que la imagen está invertida con respecto al objeto, ya que los tamaños de la imagen o del objeto se consideran positivos si están sobre el eje central del sistema. De la misma forma el aumento se relaciona con las distancias del objeto (p) y de la imagen (q), para sistemas compuestos por una sola lente, por la fórmula:

Mediciones:

Conclusiones: En el ejercicio de “enderezar” la imagen, se comprobó que, usando 2 lentes, la imagen proyectada se veía en el mismo sentido que la imagen fuente, aun cuando la imagen proyectada se aprecia difusa.

Bibliografía: https://es.wikibooks.org/wiki/F%C3%ADsica/...