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MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA
DE PLANTA
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Ciclo : I
TEMA: “REFLEXIÓN,REFRACCIÓN,LENTES
Y ESPEJOS”
Fecha de entrega : 04/12/14
Nº de mesa : 2
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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
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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TEMA: “REFLEXIÓN,REFRACCIÓN,LENTES
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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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