INVISIBILIDAD

El primer día que empezamos con este experimento que se basaba en colocar un vaso de precipitados dentro de otro mas grande y llenarlos de aceite hasta que el del interior no fuera visible a la vista.

Al principio creíamos que se debía a las distintas densidades que tienen el agua y el aceite, ya que con el agua el vaso del interior se podía ver.
Nos surgieron preguntas tipo, ¿por qué se ven las letras del vaso interior?, ¿con un vidrio de color ocurriría lo mismo?, ¿que tiene el aceite que no tengan los otros materiales transparentes?, ¿por qué con cristal y no con otro material?,  ¿por qué desaparece o vaso interior parcialmente?
Intentamos responder a estas preguntas, pero realmente no eran correctas.

Empezamos a investigar y descubrimos  que este se debe a el índice de refracción producido del cambio de la luz entre el aire y el aceite, y que esta se podía medir con la Ley de Snell.

LEY DE SNELL:

Llenar una cajita de plástico transparente de agua hasta el punto 0 del transportador
-Colocar un transportador de ángulos en una pared de la caja
-Con un láser apuntar al punto 0 del transportador y mirar a que dos puntos de este apunta

En Internet descubrimos que en una cajita de plástica llena de agua y un láser, se puede ver el cambio de ángulo en el rayo de luz al cambiar del aire al agua.

También descubrimos que las bolas de hidrogel se volvían invisibles cuando están en contacto con el agua, debido a que el hidrogel es un polímero capaz de absorber gran cantidad de agua.

En contacto con el agua las perlas absorben gran cantidad de agua y se hinchan aumentando notablemente su volumen. El producto final son unas bolas blandas y elásticas que acumulan agua en su interior.
Si dejamos caer un perla de hidrogel llena de agua en un vaso con agua vemos que desaparece ante nuestros ojos. Las perlas de hidrogel llenas de agua tienen el mismo índice de refracción que el agua. Cuando la luz que viaja por el agua llega a la superficie de las perlas no sufre reflexión ni refracción y no podemos distinguir la perla del agua.

Con esta información nos propusimos como objetivos:
-Averiguar el índice de refracción
-Averiguar  porque un objeto se volvía invisible a la vista cuando está cubierto de aceite
En las pruebas para demostrar esta teoría medimos el índice de refracción con un láser tanto en agua como en aceite.

 DISEÑO EXPERIMENTAL

Para hacer este experimento utilizamos :

-Transportador de ángulos(Goniómetro)

-Láser

-Auga

-Colorante alimenticio(leche)

-Aceite Johnson

-Vasos de precipitados

-Recipiente de plástico transparente

   

PROCEDIMIENTO:

   Medir el ángulo de refracción en el agua

-Primero llenamos el recipiente de agua
y colocamos el transportador en una de las paredes del recipiente de plástico de manera que el ángulo 180º quedaba al nivel del agua.

-En segundo lugar con el láser hicimos incidir la luz en el centro del transportador

-Por último , medimos los ángulos de incidencias y los refractados.

       

    Para calcular el indice de refracción en el agua se utiliza la siguiente fórmula:

   auga = sen del ángulo incidente / sen de ángulo refractado

Luego cambiamos el agua por el aceite y siguiendo el mismo procedimiento medimos el ángulo de refracción del láser en el aceite

  aceite = sen del ángulo incidente / sen de ángulo refractado

PROCEDIMIENTO DEL SEGUNDO OBJETIVO:

       Colocamos dos vasos de precipitados , introducimos agua en el pequeño y aceite en mayor hasta llegar a la 

       altura de el pequeño y el vaso pequeño se hizo invisible a la vista.  A continuación,disolvemos azafrán en el agua y comprobamos que desaparecía el vaso y solo se veía el agua 

       con el azafrán.

      Luego comprobamos que al echar azafrán el aceite este no se disolvía.

 Azafrán en el agua.

Azafrán en el aceite.

RESULTADOS DE LAS PRUEBAS:

Medimos el índice de refracción en agua y aceite y hicimos varias pruebas.

ACEITE: -1º prueba:  

               Rayo de incidencia: 40º

               Rayo de refracción: 35º

               

               n = 0,6428/0,5738= 1,1202

              

              -2ºprueba:

              Rayo de incidencia: 20º

              Rayo de refracción: 15º

              n = 0,342/0,2589= 1,3209

              -3ºprueba: 

              Rayo de incidencia: 0º

              Rayo de refracción: 0º

              n = 0/0= 0

Media de los resultados del aceite: 1.22055

AGUA: -1º prueba: 

            Rayo de incidencia: 35º 

            Rayo de refracción: 25º

            n = 0,5376/0,4226= 1,358

   

            -2º prueba:

            Rayo de incidencia: 25º

            Rayo de refracción: 18º

           

            n = 0,4226/0,309= 1,368

            -3º prueba: 

            Rayo de incidencia: 30º

            Rayo de refracción: 20º

          

            n = 0,5/0,420= 1,4619

            -4º prueba:

            Rayo de incidencia: 45º

            Rayo de refracción: 35º

            n = 0,705/0,5736= 1,2327

           -5º prueba:

           Rayo de incidencia:0º

           Rayo de refracción: 3º

           

           n = 0/0,523= 0

Media de los resultados del agua:  1.35515

CONCLUSIONES DE LOS RESULTADOS:

Si los índices de refracción son iguales, los rayos de luz no sufren desviación, se trata entonces de encontrar un líquido que tenga el mismo índice de refracción que el vidrio Pyrex. En nuestro caso el aceite de girasol  y el vidrio Pyrex tienen el mismo índice de refracción, por lo tanto este tipo de vidrio es “invisible” cuando se encuentra dentro del aceite.

Los índices de refracción del aceite en la prueba que hicimos, nos salieron mal, ya que tuvimos varios problemas con los materiales y los medimos mal. El índice de refracción del aceite sería aproximadamente 1,4748.

PREGUNTAS:

• ¿A qué se debe que al introducir un vaso de cristal dentro de otro y cubrirlos de aceite el vaso del interior sea "invisible" a la vista?  

       Al índice de refracción del cristal y el aceite, que son los mismos.

• ¿Cuál es el índice de refracción del agua?

       1,333

• ¿Cuál es el índice de refracción del aceite?

       1,4748

•  ¿Cómo se mide el índice de refacción?

       Midiendo el ángulo de incidencia y el ángulo de refracción, y con la Ley de Snell

       se calcula el índice de refracción.

• ¿Qué dice la Ley de Snell?

  

       Para calcular un índice de refracción en la practica, suponemos que el de el aire 

       es igual a la unidad. La Ley de Snell entonces se aplica mendiante esta fórmula:

       n =sen i(ángulo incidencia) / sen r (ángulo de refracción)

• Halla los índices de refracción de los siguientes ángulos:

1. ACEITE:

         Ángulo de incidencia: 30º
         Ángulo de refracción: 20º

         n= sen30º/sen20º = 0,5/0,34 = 1.47

    2. AGUA:

        Ángulo de incidencia: 20º 

        Ángulo de refracción: 15º

  

       n= sen20º/sen15º = 0,34/0,26 = 1,3