Versuchsdurchführung
Eine längliche Küvette wird etwa bis zur Hälfte mit gesättigter Zuckerlösung gefüllt. Anschließend wird mit einer Spritzflasche vorsichtig vom Rand der Küvette destilliertes Wasser über die Zuckerlösung geschichtet, bis die Küvette gefüllt ist.
Nun wird ein Laserstrahl seitlich durch die längliche Küvette gestrahlt. Dabei kann beobachtet werden, dass der Strahl zunehmend zum Boden der Küvette gebrochen wird. Nach der Reflektion am Boden der Küvette wird der Strahl dann wieder zunehmend in entgegengesetzte Richtung gebrochen und tritt wieder seitlich aus der Küvette aus.
Erklärung
Durch das vorsichtige Überschichten der gesättigten Zuckerlösung mit destilliertem Wasser, gleicht sich die Zuckerkonzentration in der Küvette nicht sofort aus. Durch die unterschiedliche Dichte bilden sich dagegen Schichten unterschiedlicher Zuckerkonzentration aus. Da der Brechungsindex der Zuckerlösung mit steigender Konzentration steigt, nimmt also der Brechungsindex in der Küvette zum Boden hin zu.
Entsprechend des Gesetzes von Snellius
\( n_0 sin (\alpha_0)=n_1 sin(\alpha_1)\)Wird der Laserstrahl, der unter einem großen Winkel relativ zum Lot auf die Grenzfläche der Schichten eintritt, zum Lot hingebrochen.
Dies führt dazu, dass durch die Brechung an mehreren Schichten von unterschiedlichem Brechungsindex, der Strahl schließlich zum Boden der Küvette gebrochen wird.
Dort erfolgt eine Reflektion an der Glaswand und der Prozess der Brechung wiederholt sich analog zum eintretenden Strahl.
