光走最短路徑

光走最短路徑是基於光在真空中的傳播速度最快，並且在介質中傳播時會遵循折射定律。在真空中，光速是固定不變的，大約為每秒299,792公里。當光從一種介質進入另一種介質時，它的速度會改變，這是由於不同介質對光的折射率不同。

折射定律指出，光線在介質分界面處會改變方向，並且入射角（i）、折射角（r）和兩種介質的折射率（n1和n2）之間存在以下關係：

n1 sin(i) = n2 sin(r)

其中n1是第一種介質的折射率，n2是第二種介質的折射率，i是入射角，r是折射角。

當光線在同一個介質中傳播時，它會沿著直線前進，這是由於光線總是在給定的介質中沿著最短路徑傳播。這就是所謂的光的直線傳播原理。

在光學中，最短路徑的概念可以用來解釋光在透明介質中的折射現象，例如光線通過水滴時形成彩虹的現象。當光線進入水滴時，它會先折射，然後在水滴內反射，最後折射出水面。由於光線在水滴內的反射，它實際上走了一條較長的路徑，但對於觀察者來說，看起來就像是光線直接從水滴的一邊穿過另一邊。這條看起來直接穿過的虛假路徑就是光線在空氣中傳播的最短路徑。

此外，光走最短路徑的原理還可以用來解釋光學儀器的設計，例如望遠鏡和顯微鏡中的光學系統，這些系統都是基於光線在鏡片和透鏡之間的折射和反射來設計的，以達到最佳的成像效果。