Fermat'sches Prinzip bei der Reflexion
Anleitung
Mit dieser Animation kannst Du Dich überzeugen, dass das Reflexionsgesetz zum Fermat'schen Prinzip passt. Zur Erinnerung:
Das Fermat'sche Prinzip besagt, dass das Licht immer den Weg geht, für den es - verglichen mit denkbaren benachbarten Wegen - die kürzeste Zeit benötigt.
Dazu kann man in dieser Animation zusätzlich zum Strahlverlauf nach dem Reflexionsgesetz einen weiteren denkbaren Lichtweg einblenden, den ich "Fermat-Strahl" genannt habe. Die Zeit, die das Licht zum Zurücklegen des Weges von der Lichtquelle zum Auge entlang des "Fermat-Strahls" benötigen würde, wird durch die Höhe des roten Punktes über dem Spiegel angezeigt. Lichtquelle (gelber Punkt), Auge (blauer Punkt) und der Punkt (grün), an dem der "Fermat-Strahl" auf den Spiegel trifft, lassen sich verschieben. Tipp zum Vorgehen:- Blende zunächst mit Hilfe der Häkchen den Strahlverlauf nach Reflexionsgesetz aus und lass den "Fermat-Strahl" eingeblendet.
- Schiebe "Lichtquelle" und "Auge" zunächst an Deine gewünschte Position und verschiebe sie dann nicht mehr.
- Verschiebe den grünen Punkt entlang des Spiegels. Der Rote Punkt hinterlässt eine Spur.
- Schiebe den grünen Punkt nun auf den Tiefpunkt der Kurve, die aus der Spur des roten Punktes entstanden ist. Jetzt müsste der "Fermat-Strahl" nach dem Fermat'schen Prinzip den tatsächlichen Lichtweg wiedergeben.
- Blende nun den Strahlverlauf nach Reflexionsgesetz ein und vergewissere Dich, dass das Reflexionsgesetz zum Fermat'schen Prinzip passt.
- Wiederhole die obigen Schritte auch für andere Positionen von Lichtquelle und Auge.