1. OBJETIVO/PROPÓSITO:
El objetivo de este experimento es bastante simple. es para medir el índice de refracción de la luz mientras pasa de un medio a otro. Dependiendo de los índices de refracción de ambos medios, el ángulo de refracción será mayor o menor. Los ángulos se miden desde la línea normal, que es la línea perpendicular al encuentro de ambos medios. ¿Cómo encontrar el índice de refracción? Hay una fórmula: n=c/v (cual es velocidad de la luz en el vacío/velocidad de la luz en la materia). En nuestro ejemplo de agua y aire, la luz se refractaría alejándose de la línea normal. Esto ocurre porque el agua ralentiza la luz y esto provocaría que la luz se doble, lo que equivale a la refracción. Esto se puede verificar mediante el uso de la ley de Snell, que establece que el rayo incidente, el rayo refractado y la línea normal se encuentran en el mismo plano. La ley de Snell tiene una fórmula: pecado(i)/pecado(r). Para probar y probar nuestra hipótesis/teoría llenaremos el recipiente hasta la mitad con agua, usaremos un láser como fuente de luz y mediremos los ángulos. Una vez aplicada la fórmula, obtendremos resultados bastante precisos.
2. PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN:
¿Cómo encontrar/medir el índice de refracción del material (en este caso agua y aceite)? ¿Cómo se relacionan los ángulos i (incidente) y r (refractivo)? ¿Cómo aplicar la ley de Snell?
3. INTRODUCCIÓN:
Un recipiente/tanque de forma circular con ángulos se llena hasta la mitad con un material (agua y aceite).
4. HIPÓTESIS/ PREDICCIONES:
El índice de refracción del agua será igual a 1,333. También haremos una gráfica y una tabla.
5. PROCEDIMIENTO (DESCRIPCIÓN DEL EXPERIMENTO):
Comenzamos eligiendo un recipiente circular adecuado con ángulos que se utiliza para la refracción y llenándolo con agua. Para el otro recipiente hicimos exactamente lo mismo pero con aceite. Conectamos el láser para que apuntara justo al centro y desde diferentes ángulos. Nuestro tutor también mencionó que apuntar el láser desde debajo del contenedor daría los mismos resultados, así que decidimos examinar eso también. Tomamos notas de los resultados. Encontramos sin(i) y sin(r) por separado. Luego los dividimos y obtuvimos n (el índice de refracción). Luego hice una gráfica sabiendo que la pendiente=subida/rum=sin(i)/sin(r)=n. Las unidades son muy importantes en física, pero de momento, en este experimento, el índice de refracción no tiene unidad.
6. DATOS Y ANÁLISIS:
- Herramientas utilizadas: láser, tanque de refracción láser (un recipiente con ángulos), calculadora científica/gráfica.
- La imagen del experimento y las herramientas:
- Datos organizados en una tabla:
#i (ángulo de incidencia)r (ángulo de refracción)sen (i)sen (r)índice de refracción (n)11070.1740.1221.4220150.3420.2591.3330210.50.3581.4440290.6430.4851.3550360.7660.5881.366041 0.8660.6561.3770450.940.7071.3880480.9850.7431.3
- Los cálculos: Encuentra los ángulos de refracción.
- Encuentra el pecado (i) con una calculadora
- Encuentra el pecado (r) con una calculadora
Divida los resultados en sin(i) por sin(r) y obtenga el índice de refracción
El eje y de la gráfica es sen (i). El eje x de la gráfica es sin (r). ¿Cómo creé el gráfico? Inserté mis resultados de la tabla y los apliqué en hojas de Google. Existe una fórmula para la pendiente o gradiente del gráfico, que es subida/ron; sabiendo que sin(i)/sin(r) es igual a eso, podemos encontrar y dibujar la gráfica usando los resultados.
Incertidumbre absoluta:
Fórmula- 𝚫x= (xmax- xmin)/2
Fórmula- xav= suma todos los números y divídelos por la cantidad de números
pecado(i)av=(0.174+0.342+0.5+0.643+0.766+0.866+0.94+0.985)/8≈ 0.652
pecado(r)av=(0.122+0.259+0.358+0.485+0.588+0.656+0.707+0.743)/8≈ 0.490
navegación=(1.4+1.3+1.4+1.3+1.3+1.3+1.3+1.3)/8≈ 1.33
𝚫sen(i)→(0,985-0,174)/2= 0,4055 0,652 ± 0,406
𝚫pecado(r)→(0,743-0,122)/2=0,3105 0,490 ± 0,311
𝚫n→(1,4-1,3)/2=0,05 1,33 ± 0,05
Incertidumbre fraccionaria:
0,406/0,652≈0,623
0,311/0,490≈0,635
0,05/1,33≈0,0376
Porcentajes de incertidumbre:
0,623×100%= 62,3%
0,635×100%= 63,5%
0,0376×100%= 3,76%
7. CONCLUSIÓN Y EVALUACIÓN:
Se demostró que nuestra hipótesis era correcta. Para concluir, utilizamos las fórmulas: sin(i)/sin(r) y rise/ron. Fue muy informativo y nos enseñó mucho. Este es uno de los temas fundamentales en el mundo de la física. El experimento fue exitoso. Calculamos la incertidumbre absoluta como en el último experimento. Encontramos el índice de refracción, que es de aproximadamente 1,3 en promedio. También hicimos una gráfica usando la tabla con los resultados.