Objetos que se desaparecen en el agua1 OBJETIVOS:-Dar explicaciones de este fenmeno, desaparicin de objetos en el agua- Identificar las leyes fsicas involucradas en este fenmeno 2 INTRODUCCION: Teniendo en cuenta que la luz se comporta como rayos ser explorado dos de sus aspectos ms importantes de la propagacin de la luz: reflexin y refraccin. Cuando una onda luminosa incide en una interfaz lisa que separa dos materiales transparentes (como el aire y el vidrio o el agua y el vidrio), la onda en general es reflejada parcialmente y tambin refractada (transmitida) parcialmente hacia el segundo material.Se sabe la forma en que la luz se refleja y se transmite parcialmente en una interfaz entre dos materiales con distintos ndices de refraccin. Sin embargo, en ciertas circunstancias, toda la luz se puede reflejar en la interfaz, sin que se transmita nada de ella, aun si el segundo material a dicha fenmeno se denomina reflexin total.

3 MARCO TEORICO: Leyes de reflexin y refraccinLos estudios experimentales de las direcciones de los rayos incidentes, reflejados y refractados en una interfaz lisa entre dos materiales pticos condujeron a las siguientes conclusiones:1. Los rayos incidente, reflejado y refractado, as como la normal a la superficie, yacen todos en el mismo plano. El plano de los tres rayos es perpendicular al plano de la superficie de frontera o limtrofe entre los dos materiales. Siempre se dibujan los diagramas de los rayos de manera que los rayos incidente, reflejado y refractado estn en el plano del diagrama.2. El ngulo de reflexin (r) es igual al ngulo de incidencia (i) para todas las longitudes de onda y para cualquier par de materiales. Esta relacin, junto con la observacin de que los rayos incidente y reflejado y la normal yacen en el mismo plano, se conoce como ley de reflexin.3. Para la luz monocromtica y para un par dado de materiales, a y b, en lados opuestos de la interfaz, la razn de los senos de los ngulos i y r, donde los dos ngulos estn medidos a partir de la normal a la superficie, es igual al inverso de la razn de los dos ndices de refraccin:(1) (Ley de refraccin) ndice de refraccin y aspectos ondulatorios de la luzLa longitud de onda, en general, es diferente en distintos materiales. Esto se debe a que en cualquier material ; como f es la misma en cualquier material que en el vaco y siempre es menor que la rapidez de la onda enel vaco, tambin se reduce en forma correspondiente. As, la longitud de onda de la luz en un material es menor que la longitud de onda de la misma luz en el vaco. De acuerdo con el anlisis anterior: (2)La longitud de onda en un material es:

.(3) Reflexin interna total fig. 1Este fenmeno sucede cuando el ndice de refraccin del medio del cual proviene el rayo es mayor a comparacin del ndice de refraccin del segundo medio al cual pasa; o sea: (4)La refraccin total se da entonces:..(5) Si se conoce el ngulo critico y el ndice de refraccin del segundo medio; entonces se puede hallar el ndice de refraccin del medio de donde proviene el rayo.

4 .MATERIALES:Los materiales a utilizar son los siguientes:-Un recipiente de forma rectangular -Una regla de 30 cm.-Agua - 13 varillas de diferentes medidas en forma de T que en la punta tiene manchas negras4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL-Llenar con agua el recipiente de forma rectangular, hasta el mximo nivel- Dos reglas sern puestas en posicin paralelas separadas por una distancia de 2cm - Usando como soporte estas dos reglas, colocamos el objeto ( mancha negra en la punta de una varilla de madera), este varilla tiene dos brazos en forma horizontal , lo cual sirve para colgarse de las reglas-La mancha ser introducido en el agua (tenemos un objeto en el interior del agua); este objeto (mancha ) ser visualizado con diferentes ngulos de inclinacin, teniendo como limite el borde de una cartulina-Con ayuda del borde de una cartulina haremos que coincida la mancha , cuando se mira en direccin transversal desde cierta altura del recipiente; se aleja el filo de la cartulina y la vista , con respecto a la parte vertical del objeto, hasta que desaparezca de nuestro vista , dicha mancha -la medida en la parte horizontal para cada medida de la vertical (longitud de la varilla) constituyen un par de puntos experimentales -Los mismo se repite para los dems varillas, hasta obtener los 13 datos5. ANALISIS DE DATOS EXPERIMENTALESDespus de realizar las medidas experimentales; que es la distancia donde desaparece el objeto para cada profundidad donde se halla el objeto se tiene los siguientes datos.TABLA 1: Medida horizontal (punto donde ocurre la refraccin total ) para cada profundidad donde se halla el objeto (en el agua)N0 de datos(Xi 0.1)cm(yi 0.1)cm

10.00.0

21.03.5

32.03.8

43.05.3

54.06.5

65.08.0

76.09.5

87.010.5

98.011.7

109.013.0

1110.014.0

1211.016.4

1312.016.9

1413.017.5

Los datos de la parte vertical (Xi) constituyen la variable independiente , pues estos son fijados por el experimentador; los datos de la parte horizontal (yi) dependen de los datos fijados, por ello constituyen la variable dependiente.Los errores de cada medida se obtuvieron de la mnima divisin en la escala del instrumento que se ha utilizado.( regla de 30cm.)Por lo tanto la explicacin fsica de este fenmeno es segn los datos de la tabla anterior y con la ayuda de la grafica siguiente:

Cuando se mira de una cierta altura y con cualquier ngulo, de puntos donde la refraccin de los rayos todava no es total en el interfaz (agua-aire) se puede observar el objeto, a medida que nos acercamos (proximidades del punto del interfaz de interaccin del rayo 3, segn la figura) se va ha perdiendo la nitidez del objeto; en nuestro trabajo, para 11 cm. de profundidad (ubicacin del objeto) a medida que nos aproximamos al punto del interfaz de refraccin total (13.8, 13.5) la nitidez del objeto se iba a perdiendo hasta llegar 14.0 cm que es el punto donde ocurre la refraccin total . Pero si pasamos de este punto del interfaz, cuando se trata de observar alrededor del objeto desaparece; pues el rayo de luz para puntos del interfaz con medidas superiores a esto, el rayo se refracta en su totalidad o se desva por el interfaz formando un ngulo de incidencia con la normal que recibe el nombre del ngulo critico , debido a dicha causa no puede ser visto Como se explic en el prrafo anterior, la medida del punto de interfaz donde ocurre la refraccin total con respecto a la vertical del objeto, se aleja a medida que el objeto se sumerge a mayores profundidades en el agua; por lo tanto podremos ver en un intervalo de medida en la horizontal ms larga, es as que para 4 cm profundidad de ubicacin del objeto, la refraccin total ocurre en 6.5 cm. de la vertical del objeto; para 5 cm es a 8.0cm.La variacin de los datos experimentales (puntos, (x,y)) no son en la misma proporcin como era de esperarse; por ejemplo: 9.0 cm.13.0 cm.

10.0 cm.14.0 cm.

11.0 cm. 16.4 cm.

12.0 cm. 16.9 cm.

Esto se debe a que estamos utilizando un ocular que es nuestra propia vista y como tal se ve influenciado por diferentes causas. Se realizara una grafica con los datos de la tabla anterior, para ello se utilizara el origin (graficador)

GRAFICA 1: Distancia donde ocurre la refraccin total en funcin de la profundidad del objeto en el aguaEn esta grafica se muestra los datos de la tabla anterior en lo cual se ve que la relacin que guardan cada punto experimental es una relacin de proporcin de tipo directa ( a medida que crece Xi tambin crece Yi ) esta secuencia es correcta , pues a medida que tengamos un objeto a mayor profundidad, los rayos de luz que provienen de ello se refractaran a distancias ms alejadas con respecto de la vertical del objeto. Entonces objetos que se ubican a poca profundidad en el agua, desaparecern en un punto en la horizontal, ms cerca de la vertical del objeto.

CONCLUSIONES:- Un objeto no se ve por que los rayos de luz provenientes del mismo no logran salir, ocurriendo el fenmeno denominado refraccin total, del agua , para cierta distancias de la horizontal ; esto se debe a que el ndice de refraccin del agua es mayor a comparacin del aire - La distancia donde ocurre la refraccin total ,con respecto a la vertical del objeto, depende de cuan profundo se halla el objeto-Las leyes fsicas involucradas en este fenmeno es: la ley de la reflexin, pues tanto los rayos incidentes, reflejados y refractados yacen en el mismo plano. La ley de snell; pues la reflexin total ocurre cuando el ngulo de refraccin es de 900 , cuando rayos de luz a traviesan de un medio con ndice de refraccin mayor hacia otro medio con ndice de refraccin menor, como en nuestro caso.REFRENCIAS BIBLIOGRAFICAS:searz.Z ,Fsica ,Tomo 2 ,decimosegunda edicin ,Editorial Mexicana , Mxico 1997.Fsica Re-Creativa, S. Gil y E. Rodriguez, 1ra. Ed., Argentina (2000).