Optik mit Lichtwegen

Über den Titel

"Jede Wirkung in der Natur geschieht auf dem kürzesten Wege." (Leonardo da Vinci)



Das Fermat-Prinzip steht in der vorliegenden Arbeit nicht nur für Schönheit und Einfachheit in der Physik sondern darüber hinaus für Verständlichkeit. Der Autor demonstriert dies am Beispiel der Optik, indem er nachweist, daß die unterschiedlichsten optischen Erscheinungen aus dem Blickwinkel des Lichtweges einer einfachen und vor allem einheitlichen Sehweise unterworfen werden können und ein tieferes Verstehen der Optik ermöglichen.

Das Fermat-Prinzip gehört zu jenen Extremalprinzipien, deren Bedeutung im Laufe der Geschichte der Naturwissenschaften immer wieder hervorgehoben wurde. »Die Vollkommenheit einer Welt, in der Extremalprinzipien gelten, besteht aber darin, daß sie in dem einfachsten, für den Geist durchsichtigen Gesetz den größten Reichtum an Erscheinungen zusammenfaßt; sie besteht darin, daß eine solche Welt die größte geistige Schönheit besitzt« (C. F. v. Weizsäcker: Zum Weltbild der Physik). Sofern wir »das Wirkliche nicht anders denken, als indem wir es ans der Fülle des Möglichen aussondern«, werde aus der Perspektive des Fermat-Prinzips deutlich, daß ein möglicher Lichtweg nichts weiter sei, als eine geometrische Kurve. Demgegenüber erscheine »ein wirklicher Lichtweg... für einen lebendig beobachtenden Menschen (als) eine Straße der Wunder« (a.a.0.).

Ob und inwieweit ein solches Wunder im Klassenraum zuwege gebracht wird, muß jeweils der konkrete Unterricht erweisen. Wesentliche sachstrukturelle, didaktische und unterrichtspraktische Voraussetzungen dazu liefert die vorliegende Arbeit indem in ihr als bewußte Alternative zum herkömmlichen Vorgehen eine Optik aus der Perspektive des Fermat-Prinzips entwickelt wird. Die damit verbundene Erwartung, ein einfacheres und tieferes Verständnis der Optik zu ermöglichen, als es im herkömmlichen Schulunterricht möglich erscheint wird durch konkrete mit zahlreichen Experimenten angereicherte Unterrichtsvorschläge untermauert.