Fermat-Prinzip: Wie ein Lichtstrahl den schnellsten Weg nimmt

Das Fermat-Prinzip besagt, dass das Licht denjenigen Weg zwischen zwei Punkten nimmt, der vom Licht am schnellsten erreicht wird.

Da sich das Licht in verschiedenen Medien (z.B. Wasser, Luft) unterschiedlich schnell ausbreitet, nimmt das Licht nicht den kleinsten geometrischen Weg \( s \) zwischen zwei Punkten A und B, sondern den kleinsten optischen Weg \( L ~=~ s \, n \). (\( n \) ist der Brechungsindex des betrachteten Mediums).

Anschaulich gesagt: Wenn der Lichtstrahl ein Rettungsschwimmer wäre, dann würde er zu einem Ertrinkenden nicht unbedingt auf einem geraden Weg eilen, sondern er wird erstmal über den Strand laufen, da er schneller laufen als schwimmen kann und dann den kürzeren Weg zum Ertrinkenden schwimmen.