Laboratorio de prismas

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PRISMAS 
Objetivo: 
Determinar el índice de refracción de un prisma. 
Introducción: 
Un prisma óptico es un medio transparente limitado por dos superficies planas que forman un ángulo diedro A 
(llamado ángulo de refringencia). 
Los prismas juegan muchos papeles diferentes en la óptica. Hay combinaciones de prismas que sirven como 
divisores de haz, polarizadores o interferómetros. Sin embargo, la gran mayoría de las aplicaciones se basan en una 
de las dos funciones principales de los prismas: dispersión de haces de luz y cambio de la orientación de una 
imagen o dela dirección de propagación de un haz. 
Si un rayo de luz incide sobre una de las caras de unprisma con el ángulo adecuado, después derefractarse en la 
primera cara sufrirá una segundarefracción en la segunda saliendo desviado hacia subase (ver figura). 
Aplicando la ley de Snell a cada refracción, y suponiendo 
que el medio es el aire, tendremos: 
 
 
Los ángulos r1 e i2 se relacionan con el ángulo delprisma 
(generalmente 60°) según: 
A = r1 + i2 
 
 
 
Si el rayo incide con un ángulo nulo (esto es, perpendicularmentea la cara 
del prisma), atraviesa el vidrio sin sufrir refracción eincide en la otra cara 
con un ángulo igual al ángulo del prisma(60°). Como este ángulo es mayor 
que el ángulo límite para elvidrio (unos 40°) el rayo se reflejará totalmente 
saliendoperpendicular a la base del prisma sin refractarse. Para estecaso 
particular el rayo atraviesa el prisma sin sufrir refracciónalguna. 
Si aumentamos el ángulo de incidencia en la primera cara,aumenta r1 y 
disminuye i2. Por tanto llegará un momento en quei2 sea igual al ángulo 
límite y el rayo se refracta en la segundacara saliendo rasante a la misma. 
 
 
Se puede calcular el ángulo de incidencia en la primera carapara el cual el rayo se refracta rasante en la segunda. 
Suponiendo n = 1,6 para el prisma: 
 
 
 
 
A partir de este ángulo de incidencia se produce la refracción en la segunda cara. Luego: 
· Para un ángulo de incidencia comprendido entre 0° y 35,5°, no hay refracción en la segunda cara. 
Se produce la reflexión total. 
· Para un ángulo de incidencia mayor de 35,5° y 90°, hay refracción en la segunda cara. El rayoemerge por la 
segunda cara del prisma acercándose cada vez más a la normal (ángulo de lasegunda refracción cada vez más 
pequeño). 
 
 
 
 
 
 
El ángulo d que forman el rayo incidente y el refractadomide la desviación sufrida por la luz en el prisma. 
 
 
 
A medida que aumenta el ángulo de incidencia (en laprimera cara) el ángulo de desviación disminuye hastallegar a 
un valor mínimo y después vuelve a aumentar 
La desviación es mínima cuando el rayo que atraviesa el prisma lo hace paralelamente a la base (verfigura). 
Entonces se cumple: 
 
 
 
 
Por tanto para la desviación mínima tendrá lugar para un ángulo de incidencia: 
 
 
 
 
El ángulo de desviación mínima se puede obtener entonces a partir de la expresión: 
 
 
Teniendo en cuenta lo anterior y aplicando la ley de Snell tendremos: 
 
 
 
 
 
La expresión anterior se usa para calcular el índice de refracción de un prisma. 
 
Procedimiento 
1) Medición del ángulo de mínima desviación. 
 
• Alineary enfocar elespectrómetro 
• Fijarel prisma a laplataforma del 
espectrómetro. 
• Colocarla fuente de luz a unos pocos 
centímetros detrás de la rendija del 
colimador. 
• Conel prisma, generalmente es posible 
ver la luz refractada a simple vista. 
Localizar ladirección del rayo refractado 
y alinear el telescopio para poder verla. 
• Mientrasse mira por el telescopio, rotar 
la plataforma giratoria del 
espectrómetro enambas direcciones. El ángulo de refracción para el rayo cambia.Rotar la plataforma 
giratoria hasta que ese ángulo sea mínimo, y luego rotar el telescopiopara alinear la retícula vertical con el 
borde fijo de la rendija. Usar los botones de ajuste finopara conseguir un alineamiento tan preciso como sea 
posible, y medir el ángulo usando laescala. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
δ : Ángulo de mínima desviación (dm) 
 
• Sincambiar la plataforma giratoria del espectrómetro, quitar el prisma y girar eltelescopio hasta alinearlo 
con el rayo sin desviar. Medir el ángulo. La diferencia entre esteángulo y el medido en el paso anterior es el 
ángulo de mínimadesviación. 
 
2) Medición del ángulo de refringencia. 
 
• Alineary enfocar el espectrómetro. 
• Colocarel prisma en la plataforma de modo que la bisectriz del ángulo de refringenciacoincida con el eje 
óptico del colimador. 
• Girarel anteojo hasta que veamos laimagen de la rendija a través de una delas caras del prisma. Ajustar 
conprecisión el anteojo para hacer coincidirla línea vertical del retículo con el bordefijo de la rendija. 
Realizar la lecturatantas veces como sea necesario para obtener un valor fiable del ángulo Ψ1. 
• Repetirlo anterior para la otra cara del prisma, y obtener así Ψ2. 
• Elángulo de refringencia se obtiene según la expresión: