Supongamos que la luz se propaga en línea recta y cuando choca con un espejo, rebota en una nueva línea recta, la pregunta para los observadores de este fenómeno había sido ¿Cuál es la relación entre los ángulos de incidencia y de reflexión medidos respecto a la normal del espejo?.

Para resolver esta pregunta Hero de Alejandría, quien vivió entre los años 150 a.C. y 250 d.C., afirmó que "La trayectoria tomada en realidad por la luz para ir de algún punto S a un punto P pasando por una superficie reflectora era la más corta posible" [Hecht]. Esta afirmación fue retomada y reformulada por Fermat en 1657 así: La trayectoria real tomada por un haz de luz es aquella que es recorrida en el tiempo mínimo. Esta afirmación es válida tanto para la reflexión como para la refracción y se puede escribir así:

donde v es la velocidad de la luz en el medio n y c la velocidad de la luz en el vacío. se debe interpretar como la longitud de camino óptico, entonces el principio de Fermat debe enunciarse como: "La Luz, al ir de los puntos S a P sigue la ruta que tiene la longitud de camino óptico más pequeña" [Hecht].

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