Fermatsches Prinzip
Optik
Basiswissen
Licht nimmt auf dem Weg zwischen zwei Punkten immer den schnellsten Weg. Diese Kurzform des Fermatschen Prinzips gilt für homogene (gleichförmige) Medien wie reine Luft ohne Temperatur- und Dichteunterschiede oder reines Glas. Diese Kurzform ist ein Sonderfall einer allgemeineren Fassung.
Erklärung
Das Fermatsche Prinzip (besagt, dass Licht in einem Medium zwischen zwei Punkten Wege nimmt, auf denen seine Laufzeit sich bei kleinen Variationen des Weges nicht ändert. Die Ursache liegt in der Wellennatur des Lichts und der damit verbundenen Interferenz. Auf nicht extremalen Wegen variiert die Weglänge stark bei kleinen Variationen des Weges, die Interferenz ist folglich destruktiv. Eine ausführliche und anschauliche Herleitung gibt der Physik Richard Feynman in seinem kleinen Buch QED (Feynman) ↗
Was kann man damit erklären?
Aus dem Fermatschen Prinzip lassen sich das snelliussche Brechungsgesetz und das Reflexionsgesetz herleiten. Außerdem ergibt sich, dass Lichtstrahlen in jedem homogenen Medium gerade verlaufen. Dies leistet auch das Huygenssche Prinzip, das die lokale Variante des Fermatschen Prinzips darstellt. Siehe auch Huygenssches Prinzip ↗