Experimento: prismas

Autor: S. Gil y E. Rodríguez.
Fuente: Física re-creativa.

Para cursos “un poquito” avanzados. El objetivo de este experimento es aplicar las leyes de la reflexión y la refracción en el estudio de prismas.
Para la determinación del índice de refracción, en este experimento se propone determinar el índice de refracción n de una muestra transparente en forma de un prisma de base triangular, usando un puntero láser. Designamos con A el ángulo del vértice principal (ángulo refringente del prisma). El método propuesto en este experimento consiste en determinar los ángulos involucrados en las mediciones a través de un método de triangulación, puesto que usando un láser es posible determinar con mucha precisión los ángulos de triángulos con lados del orden de los metros. En primer lugar, si no se conoce a priori el ángulo de refringencia A del prisma, el mismo se puede determinar usando el esquema ilustrado en la figura.
El método consiste en determinar el ángulo que forman dos haces paralelos al reflejarse en las caras laterales del prisma.
Probar, usando las leyes de la reflexión, que los rayos reflejados en ambas caras del prima forman un ángulo igual a 2A, independientemente de la orientación del prisma, siempre y cuando los rayos se reflejen en las caras que forman el vértice principal del prisma.
Determinar el valor de A y su error. Para realizar esta medición asegurarse que, ya sea desplazando el láser o el prisma, los haces incidan paralelamente, para que se satisfaga la suposición de haces paralelos implicados en la figura.
Usando el esquema experimental indicado en la figura 2 (que está en el documento para descargar), donde el haz del láser atraviesa el prisma, demostrar teóricamente, usando las leyes de la refracción, que el ángulo de desviación total del rayo incidente (d) toma su valor mínimo cuando el haz de luz atraviesa el prisma en forma simétrica respecto a la bisectriz del ángulo de refringencia del prisma.
Para determinar el ángulo de mínima desviación, colocar el prisma sobre una plataforma giratoria, como indica la figura 2. En esta figura el eje de giro pasa por el punto O. Con el láser incidiendo en el prisma desde algunos metros de distancia y observando el rayo desviado a algunos metros del mismo, sobe una pared por ejemplo, determinar experimentalmente que el ángulo de desviación d efectivamente pasa por un mínimo. Para esta situación determinar el valor de d y su error.
¿Qué valor de n obtiene y cuál es su error?
¿Cómo se compara la determinación de n con los valores tabulados para el prisma usado?
Nótese que para la presente determinación de n, es más conveniente medir distancias por triangulación que medir ángulos en forma directa.
¿Cómo se puede justificar esta aseveración?
Otra actividad alternativa con este experimento:
Usando una placa de acrílico de caras paralelas, como se ilustra en la Figura 3 (que está en el documento para descargar), estudiar la dependencia del desplazamiento lateral d del haz de luz como función del ángulo de incidencia q1.
Usando la ley de Snell y los valores del índice de refracción medido, deducir la relación teórica entre d y q1.
Comparar las predicciones teóricas con las mediciones realizadas.

Contiene cálculos y fórmulas demostrativas.

Para descargar este experimento hacer clic aquí: http://www.mediafire.com/?rc2c23ujxoscz39