PHYSIK EXTRA

BRECHUNG UND LICHTGESCHWINDIGKEIT
Licht nimmt den schnellsten Weg


Hier grenzen zwei Medien aneinander, in denen sich ein Punkt ("Licht") mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegt.


Aufgabe
Der rote Punkt in der oberen linken Ecke soll auf schnellstem Weg nach rechts unten auf den weißen Punkt gelangen. In welche Richtung muss er starten?

Spielregeln
  • Für die Geschwindigkeiten v1 (im grünen Bereich) und v2 (im gelben Bereich) kannst du Zahlenwerte eingeben (in der Einheit 1 pt/s).
  • Mit der linken Maustaste stellst du an der Spitze des Geschwindigkeitspfeils die Startrichtung ein.
  • Drücke auf Start. Der rote Punkt läuft auf dem von dir gewählten Weg. Gleichzeitig läuft der blaue Punkt auf dem kürzesten Weg.

Weitere Spielregeln
Die Dicke der Medien kannst du verändern, wenn du mit der linken Maustaste die Grenze der farbigen Flächen hinauf- oder herabziehst.

Physikalischer Hintergrund
Das Abknicken der Bahn an der Grenze entspricht der Brechung des Lichts. Der Bereich mit der kleineren Lichtgeschwindigkeit ist der optisch dichtere.
In diesem Spiel kommt es zur Brechung,
  • weil zwei Bereiche mit unterschiedlichen Ausbreitungs-geschwindigkeiten aneinander grenzen und
  • weil der schnellste Weg zwischen zwei Punkten gewählt wird.
Es ist erstaunlich, dass das Prinzip des schnellsten Weges in der gesamten Optik gilt.

Fermatsches Prinzip:
Der Weg des Lichts zwischen zwei Punkten ist der Weg, auf dem das Licht die kürzeste Zeit braucht.
Pierre Fermat, 1601-1665


 
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