フェルマーの原理とは？
ふぇるまーのげんり
「原理」の用語まとめを見るフェルマーの原理とは、光は2点間を最短時間で進む経路を通るという光学の基本原理です。
フェルマーの原理（Fermat's principle）とは、17世紀のフランスの数学者ピエール・ド・フェルマーが提唱した光学の基本原理で、「光は2点間を伝わるとき、所要時間が最小（または停留値）となる経路を選ぶ」というものです。
この原理の核心は、光の速さが媒質によって異なることにあります。光は真空中では最も速く進みますが、水やガラスなどの媒質中では遅くなります。フェルマーの原理を用いると、光が異なる媒質の境界で曲がる現象（屈折）を数学的に説明でき、スネルの法則が自然に導き出されます。
この原理から導かれる主な光学現象には以下のものがあります。
- 直進：均一な媒質中では最短距離＝最短時間となるため、光は直進する
- 反射：入射角と反射角が等しくなる反射の法則
- 屈折：異なる媒質の境界で進む向きが変わるスネルの法則
- 全反射：媒質の密度差が大きい場合に光が境界を超えられない現象
フェルマーの原理は後に変分原理の一種として数学的に整理され、古典力学のハミルトン原理とも深く関係しています。光ファイバー通信やカメラレンズ設計など、現代の光学技術の理論的基盤となっており、物理学の思考法として広く応用されています。
使い方・例文
眼鏡やルーペのレンズが光を一点に集められるのは、フェルマーの原理に基づいて設計された形状によるものです。また、水の中に差し込んだ棒が折れて見える「屈折」現象を説明するときにもこの原理が登場します。
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