Examinando por Materia "Variational Calculus"

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    Light Pathways in Inhomogeneous and Anisotropic Media
    (2024) Martinod, T.; Riascos, J.F.; Universidad EAFIT
    In this study, we first revisit Fermat’s principle and reformulate it as a variational calculus problem for inhomogeneous media, establishing a bridge with Lagrangian mechanics. We then apply this framework to explore light trajectories in materials with spatially dependent refractive indices. Finally, we extend the analysis to anisotropic media by modeling the refractive index as a tensor field, deriving the corresponding geodesic and eikonal equations to capture the directional dependence of light propagation. This approach offers a rigorous basis for analyzing light paths in complex media, with potential applications in advanced optical design and material science. En este estudio, primero revisitamos el principio de Fermat y lo reformulamos como un problema de cálculo variacional para medios inhomogéneos, estableciendo un vínculo con la mecánica lagrangiana. Luego, aplicamos este marco teórico para explorar trayectorias de la luz en materiales con índices de refracción dependientes del espacio. Finalmente, ampliamos el análisis a medios anisotrópicos modelando el índice de refracción como un campo tensorial, derivando las ecuaciones correspondientes de geodésicas y eikonales para capturar la dependencia direccional de la propagación de la luz. Este enfoque ofrece una base rigurosa para analizar trayectorias de luz en medios complejos, con aplicaciones potenciales en diseño óptico avanzado y ciencia de materiales.