費馬原理
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費馬原理(英語:Fermat's principle)最早由法國科學家皮埃爾·德·費馬在1662年提出:光傳播的路徑是光程取極值的路徑。這個極值可能是極大值、極小值或函數的拐點。 [1]最初提出時,又名「最短時間原理」:光線傳播的路徑是需時最少的路徑[2]。
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費馬原理更正確的稱謂應是「平穩時間原理」:光沿着所需時間為平穩的路徑傳播。平穩是數學上的微分概念,可以理解為一階導數為零,它可以是極大值、極小值甚至是拐點。
費馬原理是幾何光學的基本定理。用微分或變分法可以從費馬原理導出以下三個幾何光學定律:
最短光時線可以有多條,例如光線從橢圓面焦點A經過反射到另一焦點B,可以有無數條路徑,所有這些路徑的光線傳播時間都相等。