Il principio di Fermat in ottica afferma:

Il percorso fra due punti preso da un raggio di luce è quello che è attraversato nel minor tempo.

Questo principio è stato affermato la prima volta da Pierre de Fermat. Mentre il principio di Huygens è utile per spiegare la diffrazione, è di scarsa utilità per il calcolo matematico delle proprietà della luce. Il principio di Fermat (riportato sopra nella sua forma originale) può essere usato per descrivere le proprietà dei raggi di luce riflessi da specchi, rifratti attraverso diversi mezzi, o sottoposti a riflessione totale. Può essere usato per derivare la legge di Snell.

La versione completa e moderna del principio di Fermat afferma che la lunghezza del percorso ottico deve essere estremale, cioè significa che può essere minimale, massimale o un punto di flesso (un punto di sella ). I minimi si presentano più spesso, per esempio l'angolo di rifrazione che un'onda prende passando attraverso un diverso mezzo oppure il percorso della luce riflessa da uno specchio piano. I massimi si presentano nelle lenti gravitazionali. Un punto di flesso descrive il percorso che prende la luce quando è riflessa da una superficie riflettente elittico.

Ottica

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