Optik mit Lichtwegen

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„Jede Wirkung in der Natur geschieht auf dem kürzesten Wege.“ (Leonardo da Vinci) Das Fermat-Prinzip steht hier für Schönheit, Einfachheit und Verständlichkeit in der Physik. Der Autor zeigt, dass verschiedene optische Phänomene durch die Betrachtung des Lichtweges in einer einheitlichen Sichtweise erfasst werden können, was ein tieferes Verständnis der Optik ermöglicht. Als Extremalprinzip hat das Fermat-Prinzip in der Geschichte der Naturwissenschaften immer wieder an Bedeutung gewonnen. „Die Vollkommenheit einer Welt, in der Extremalprinzipien gelten, besteht darin, dass sie in dem einfachsten, für den Geist durchsichtigen Gesetz den größten Reichtum an Erscheinungen zusammenfasst“ (C. F. v. Weizsäcker). Aus der Perspektive des Fermat-Prinzips wird deutlich, dass ein möglicher Lichtweg lediglich eine geometrische Kurve ist, während ein wirklicher Lichtweg für einen lebendig beobachtenden Menschen „eine Straße der Wunder“ darstellt. Ob und wie solche Wunder im Klassenraum verwirklicht werden, muss der konkrete Unterricht zeigen. Die Arbeit bietet wesentliche sachstrukturelle, didaktische und praktische Voraussetzungen, indem sie eine Optik aus der Sicht des Fermat-Prinzips entwickelt. Die Erwartung, ein einfacheres und tieferes Verständnis der Optik zu ermöglichen, wird durch konkrete Unterrichtsvorschläge unterstützt, die mit zahlreichen Experimenten angereichert sind.