Autores:
Mª Matilde Ariza Montes.Profesora de Física y Química
IES “Pedro Espinosa” de Antequera (Málaga).
Desde la antigüedad hasta nuestros días, los espejos y las lentes son la base de muchos aparatos ópticos como, por ejemplo, los espejos, las gafas, las lentillas, los microscopios, los telescopios y, en los últimos años, los drones.
Por ello, es muy interesante demostrar las leyes de Snell, enunciadas por el holandés Willebrord Snell van Royen (1580-1626), a partir del aparato de Müller y, además, poner en valor este instrumento dentro de la investigación sobre el patrimonio que se está realizando en el IES “Pedro Espinosa”.
Para demostrar la ley de Snell de la reflexión, donde los ángulos incidente y reflejado son iguales, se coge un láser y se dirige a uno de los agujeros que tiene el aparato de Müller de la reflexión del IES “Pedro Espinosa”, por ejemplo, el cinco de los ocho agujeros existentes, comprobándose que la luz se refleja sobre un espejo, saliendo con una dirección y chocando con el número cinco que está pintado en la pared lateral. En la foto, se puede comprobar que ambos números cinco forman el mismo ángulo con la normal.
n1 . sen i=n2 .sen r
n1= índice de refracción del medio 1.
i= ángulo de incidencia.
n2= índice de refracción del medio 2.
r: ángulo reflejado.
Para demostrar la ley de la refracción de Snell, donde se puede calcular también el índice de refracción de un material, se utiliza el aparato de Müller para la refracción del IES “Pedro Espinosa”. El experimento consiste en llenar la vasija con agua o cualquier otro material motivo de estudio, después se hace incidir por la rendija la luz del láser, observándose la desviación del rayo de luz al pasar de un medio a otro.
n1 . sen i=n2 .sen r
n1= índice de refracción del medio 1.
i= ángulo de incidencia.
n2= índice de refracción del medio 2.
r= ángulo refractado.
Para fabricar de forma casera el aparato de Müller de la reflexión, se procede de la siguiente forma:
Se adhiere el espejo a la parte central del tablero de madera.
Se hacen ocho agujeros equidistantes desde el centro de la lámina rectangular de estaño y se dibujan los ocho números en la mitad de la lámina por la parte de fuera y a la misma distancia, en la otra mitad de la lámina, se dibujan los ocho números por dentro de la lámina antes de pegar esta a la lámina de estaño semicircular y al tablero de madera.
Una vez seco, se utiliza un láser para proceder a la demostración de la ley de Snell de la reflexión.
Para fabricar de forma casera el aparato de Müller de la refracción, se realiza de la siguiente manera:
Se hace una hendidura a la lámina rectangular de estaño de 30,0×7,0 (cm2)en la parte central de dimensiones 1,0×0,5 (cm2).
Se divide la lámina rectangular en grados sexagesimales por la cara interna.
Se acoplan estas dos láminas a la lámina semicircular y se construye una vasija denominada aparato de Müller para la refracción.
Se rellena la vasija con agua o un líquido motivo de estudio y ya se pueden estudiar las leyes de la refracción, modificando las variables motivo de estudio o investigación (ángulo de incidencia, medio material, luz ambiental, etc) con la ayuda de un láser y como material de estudio un prisma de cuarzo, por ejemplo.
¿Qué se pretende demostrar?
Demostrar las leyes de Snell de la reflexión y de la refracción.
Poner en valor los aparatos científico-históricos de Müller de la reflexión y de la refracción del IES “Pedro Espinosa”.
Calcular el índice de refracción de un material.
Construir aparatos para el estudio de la reflexión y de la refracción.
Dirigido a:
Gran Público
Primaria
Secundaria
Universidad
Materiales necesarios:
Aparatos de Müller de la reflexión y de la refracción del equilibrio del IES “Pedro Espinosa” (opción para el alumnado de nuestro centro).
1 Tablero de madera de 30x7x0,5 (cm3).
1 Lámina rectangular de estaño de 30×7 (cm2).
2 Láminas semicirculares de estaño de 15cm de radio.
2 Láminas rectangulares de estaño de 47,1×7 (cm2).
1 Espejo de 7×2(cm2).
1 Láser.
Riesgos:
No existe ningún riesgo.
Enlaces:
ARIZA MONTES, M. M. “Museo Virtual del Patrimonio del IES “Pedro Espinosa””. Disponible en la página http://museovirtualiespedroespinosa.blogspot.com/. Consultado el 25 de octubre de 2018.
LEYBOLD NACHFOLDER, E. Instalaciones y aparatos para la Enseñanza de la Física. Colonia (Alemania). 1910.
Observaciones:
Con los aparatos de Müller, se pueden hacer cálculos cuantitativos de los diferentes ángulos refractados a partir de los ángulos incidentes, conservando los dos medios materiales.
De la misma forma, se pueden hacer cálculos de los índices de refracción utilizando prismas de distintas composiciones químicas.
Esta experiencia es muy aconsejable para el alumnado que cursa Física en 2º Bachillerato al tratar el tema de Óptica, haciendo todos los cálculos cuantitativos y no solo la demostración cualitativa de las leyes de Snell.
Galería de imágenes:
