Estudio de la propagación de la luz
I.- La luz se propaga en línea recta
1.- Objetivo de la experiencia
Queremos comprobar que un foco puntual emite luz en todas direcciones y que esa luz, si el medio es homogéneo, se propaga en línea recta.
2.- Fundamento teórico
Uno de los postulados básicos de la óptica es que la luz se propaga en línea recta. Por lo tanto, en este caso no daremos una explicación teórica, ya que lo que queremos es comprobar experimentalmente un hecho que consideramos cierto a priori.
3.- Material necesario
Utilizaremos los siguientes elementos del equipo ENOSA:
-Banco óptico
-Diafragma con una ranura
-Diafragma con tres ranuras
-Foco luminoso
-Pantalla opaca
-Tres soportes para diafragma
-Soporte para foco y disco
-Transformador de 12 V
4.- Desarrollo de la experiencia
Colocamos el foco y la pantalla opaca en extremos opuestos del banco óptico. A continuación, encendemos el foco, y observamos que toda la pantalla queda iluminada. Situamos el diafragma de una sola ranura (en vertical) sobre un soporte, entre el foco y la pantalla. Ahora veremos una línea vertical donde antes estaba todo iluminado.
En otro soporte, instalamos el diafragma de tres ranuras, bien centrado. Seguiremos viendo la misma línea luminosa.
Montaje con los dos diafragmas: se observa la línea luminosa sobre la pantalla opaca
5.- Resultados y conclusiones
La persistencia de una sola línea luminosa se debe a que, al estar alineada la ranura del primer diafragma con la abertura central del segundo, la luz puede pasar sin interrupción hasta la pantalla. Por las otras dos ranuras no pasa luz, ya que es bloqueada por el primer diafragma. Comprobamos, pues, que la luz se propaga en línea recta.
II.- Independencia de los rayos luminosos
1.- Objetivo de la experiencia
Queremos comprobar que los rayos luminosos son independientes entre sí y que, si se cruzan, no se mezclan, aunque en el punto de cruce se suman sus efectos.
2.- Fundamento teórico
Como en el caso anterior, lo que queremos es ratificar un postulado, por lo que no tenemos ninguna teoría previa, más allá de lo citado en el punto 1.
3.- Material necesario
Utilizaremos los siguientes elementos del equipo ENOSA:
-Banco óptico
-Diafragma con tres orificios
-Diafragma con tres ranuras
-Filtro de tres colores
-Diafragma con orificio de 7 mm de diámetro
-Lente f=50 mm
-Lente f=100 mm
-Sección de lente convergente R=40 mm
-Foco luminoso
-Pantalla opaca
-Pantalla traslúcida
-Tres soportes para diafragma
-Soporte para foco y disco
-Transformador de 12 V
4.- Desarrollo de la experiencia
Colocamos, en orden, los siguientes elementos: foco, lente de f=50 mm, soporte con diafragma de tres orificios y pantalla traslúcida, soporte con diafragma de 7 mm y pantalla opaca.
Manipulamos la lente de forma que intensifique la luz que incide sobre la pantalla traslúcida. Esta hará que los orificios del diafragma se comporten como focos luminosos independientes entre sí. Como consecuencia de esto, veremos tres círculos en la pantalla opaca, cada uno correspondiente a uno de los orificios. Todos los haces pasarán por el segundo orificio.
Los tres haces sobre la pantalla opaca
Si movemos el diafragma con orificio de 7 mm veremos que aparecen zonas comunes de las manchas luminosas. Si tapamos uno a uno los tres orificios, podremos observar que las manchas luminosas debidas a los otros dos no cambian.
Al tapar un haz, los otros dos siguen viéndose
5.- Resultados y conclusiones
Hemos comprobado que los rayos luminosos son independientes entre sí. También hemos visto que, en las zonas comunes, la intensidad era mayor, al sumarse dos o tres rayos, dependiendo del punto. Y, al tapar un orificio y dejar de tenerse en cuenta su aportación a la “mancha luminosa”, la intensidad ha disminuido, como proponíamos en el punto dos.
III.- Sombra y penumbra
1.- Objetivo de la experiencia
Queremos comprobar que, al iluminar un cuerpo opaco con un foco luminoso, hay una zona, situada en línea con el objeto y el foco, pero en el lado opuesto a este, que queda a oscuras. A esa zona se le llama sombra. Pretendemos ver también que, al colocar más focos, obtenemos espacios de iluminación media, a los que llamamos penumbra.
2.- Fundamento teórico
El único principio utilizado en esta experiencia es el demostrado en la práctica I, que la luz se propaga en línea recta. Por tanto, un obstáculo en su camino le impedirá propagarse, haciendo que la zona al otro lado del objeto quede menos iluminada, o completamente a oscuras.
3.- Material necesario
Utilizaremos los siguientes elementos del equipo ENOSA:
-Banco óptico
-Diafragma con una ranura
-Diafragma con tres ranuras
-Diafragma con ventana de 10 mm
-Lente f=50 mm
-Foco luminoso
-Pantalla opaca
-Pantalla traslúcida
-Tres soportes para diafragma
-Soporte para foco y disco
-Transformador de 12 V
4.- Desarrollo de la experiencia
Colocamos el foco en un extremo del banco, seguido por la lente de f=50 mm. Situamos a continuación un soporte con el diafragma de una ranura (vertical) y la pantalla traslúcida. En el otro extremos situamos la pantalla opaca y, justo antes, un soporte con un lápiz.
La lente la utilizamos para intensificar la iluminación de la ranura, que puede considerarse ahora un foco luminoso omnidireccional. Observamos la sombra proyectada por el lápiz, y vemos que es nítida en todo momento.
Ahora cambiamos el diafragma de una ranura por el de tres, también en posición vertical. Si tapamos alternativamente las ranuras, vemos que la sombra cambia de posición y de nitidez.
Por último, sustituimos este diafragma por el de ventana (foco extenso). Ahora habrá una zona de sombra menos nítida que antes (difusa), y dos zonas laterales de penumbra.
5.- Resultados y conclusiones
En el primer caso, obteníamos una sombra nítida, ya que el lápiz bloqueaba la luz que incidía sobre él en línea recta, dejando completamente a oscuras (salvo luminosidad ambiental, reflejada en otros objetos, etc) la zona detrás de él.
En el segundo, en cambio, hemos obtenido, al tapar una de las ranuras, una zona de sombra central junto a dos espacios laterales en penumbra. Y en el tercero, como ya se ha dicho, y como era de esperar, no se consigue tanta nitidez como en los otros casos ya que, al estar utilizándose un foco extenso, hay rayos que no son bloqueados por el lápiz, iluminando débilmente la pantalla opaca.