Войти
| Огюстен-Жан Френель | |
|---|---|
 Портрет Августина Френеля. с фронтисписа его собрание сочинений (1866) | |
| Родился | (1788-05-10) 10 мая 1788 года. Бройль, Королевство Франция |
| Умер | 14 июля 1827 г. (1827-07-14) (39 лет). Вилль-д'Авре, Королевство Франции |
| Место упокоения | Кладбище Пер-Лашез |
| Национальность | Француз |
| Образование |
|
| Известна | |
| Награды |
|
| Ученый карьера ific | |
| Филдс | Физика, Инженерное дело |
| Учреждения |
|
| Влияния | |
| Влиятельный |
|
Огюстен-Жан Френель (или ; Французский: ; 10 мая 1788 года - 14 июля 1827 года) был французским инженером-строителем и физиком, чьи исследования в оптике привели к почти единодушному принятию теории волн. света, исключая остатки корпускулярной теории Ньютона с конца 1830-х годов до конца 19 века. Возможно, он более известен тем, что изобрел катадиоптрическую (отражающую / преломляющую) линзу Френеля и впервые применил «ступенчатые» линзы для увеличения видимости маяков, спасая бесчисленное количество жизней на море. Более простая диоптрическая (чисто рефракционная) ступенчатая линза, впервые предложенная графом Буффоном независимо заново изобретенная Френелем, используется в экранных лупах и в конденсорных линзах для диапроекторы.
выражая принцип вторичных волн Гюйгенса и принцип интерференции Юнга в количественном выражении и предполагая, что простые цвета состоят из синусоидальных волн, Френель дал первое удовлетворительное объяснение дифракции на прямых краях, включая первое удовлетворительное объяснение прямолинейного распространения на основе волн. Частью его аргумента было доказательство того, что сложение синусоидальных функций одной и той же частоты, но разных фаз320>аналогично сложению сил с разными направлениями. Далее, предполагаемая, световые волны являются чисто поперечными, Френель объяснил природу поляризации, хроматической поляризации и коэффициенты пропускания, и отражения. на границе раздела двух прозрачных изотропных сред. Затем обобщенное соотношение направления-скорости-поляризация для кальцита, он учел направления и поляризации преломленных лучей в кристаллах с двойным преломлением двухосного класса (те, для которых Вторичные волновые фронты Гюйгенса не осесимметричны ). Период между первой публикацией его гипотезы о чисто поперечном волнах и представлением его первого правильного решения двухосной задачей длился меньше года.
Позже он ввел термины линейная поляризация, круговая поляризация и эллиптическая поляризация, объяснил, как оптическое вращение можно понимать как разница в распределении для двух направлений круговой поляризации и (допуская, чтобы коэффициент отражения составляющий комплексный ) учитывалось изменение поляризации из-за полного внутреннего отражения, как используется в ромбе Френеля. Защитники устоявшейся корпускулярной теории не могли сравниться с его количественными объяснениями стольких явлений при таком небольшом количестве предположений.
Френель всю жизнь боролся с туберкулезом, от которого он скончался в возрасте 39 лет. Хотя он не стал публичной знаменитостью при своей жизни, он прожил достаточно долго, чтобы получить должное признание со стороны его сверстников, включая (на смертном одре) медаль Рамфорда Лондонского королевского общества, и его имя повсеместно используется в современной терминологии оптики и волн. После того, как волновая теория света была включена в электромагнитную теорию Максвелла в 1860-х годах, некоторое внимание было отвлечено от величины вклада Френеля. В период между объединением физической оптики Френелем и более широким объединением Максвелла современный авторитет, Хамфри Ллойд, описал теорию поперечных волн Френеля как «благороднейшую ткань, которая когда-либо украшала область физической, систему Ньютона. за исключением одной вселенной ".
Памятник Августину Френелю на фасаде его дома по по адресу 2 Rue Augustin Fresnel, Бройль (к лицу Жан-Франсуа Мериме), открытие 14 сентября 1884 года. Надпись в переводе гласит:. «Огюстен Френель, инженер компании« Мосты и дороги », член Академии наук, создатель одолженных Икулярные маяки родились в доме 10 мая 1788 года. Теория света обязана этому эмулятору Ньютона высочайшими идеями и наиболее полезными приложениями ». Огюстен-Жан Френель (также называемый Огюстен Жан или просто Огюстен), родившийся 10 мая 1788 года в Бройле, Нормандии, был вторым из четырех сыновей архитектора Жака Френеля (1755–1805) и его жены Августин, урожденная Мериме (1755–1833). В 1790 году, после революции, Бройль стал частью отдела Eure. Семья переезжала дважды - в 1789/90 г. в Шербур и в 1794 г. в родной город Жака Матье, где мадам Френель провела 25 лет вдовы, пережив двух своих сыновей..
Первый сын Луи (1786–1809), был принят в Политехническую школу, стал лейтенантом артиллерии и в погибшей бою в Хака, Испания, за день до своего 23-го дня рождения. Третий, Леонид, (1790–1869), последовал за Августином в гражданское инженерное дело, сменил его на посту консульского маяка и помогал редактировать его собрание сочинений. Четвертый, Фульжанс Френель (1795–1855), стал известным лингвистом, дипломатом и востоковедом и иногда помогал Августину в переговорах. Леонор, очевидно, был единственным из четырех, кто женился.
Младший брат их матери, Жан Франсуа «Леонор» Мериме (1757–1836), отец писателя Проспер Мериме (1803–1870), был художником -рисовальщиком, который обратил свое внимание на химию живописи. Он стал постоянным секретарем École des Beaux-Arts и (до 1814 г.) профессором Политехнической школы и была начальной точкой между Огюстином и ведущими физиками-оптиками того времени (см. ниже).
Братья Френель изначально обучались на дому своей матерью. Хилого Августина считали медлительным, не склонным к запоминанию; но популярная история, которую он едва ли начал до восьми лет, оспаривается читать. В возрасте девяти или десяти лет он ничем не отличался, за исключением его способности превращать ветки в игрушечные луки и пистолеты, которые работали слишком хорошо, заработав себе титул l'homme de génie (гениальный человек) от своих сообщников, и единое давление со стороны их старейших.
В 1801 году Августин был отправлен в Центральную школу в Кан в качестве компании Луи. Но Огюстен поднял свои способности: в конце 1804 года он был принят в Политехническую школу, заняв 17-е место на вступительных экзаменах. Подробные записи Политехнической школы начинаются в 1808 году, мы мало знаем времени, проведенном здесь Августином, за исключением того, что у него было мало друзей, несмотря на продолжающееся слабое здоровье, он преуспел в рисовании и геометрии : в первый год он получил приз за решение геометрической задачи, поставленной Адрианом-Мари Лежандром. Получив диплом в 1806 году, он поступил в Национальную школу мостов и дорог (Национальная школа мостов и дорог, также известная как ENPC или «École des Ponts»), которую он окончил в 1809 году. поступление на службу Корпус понтов и шоссей в соискателя обыкновенного инженера (рядовой инженер по обучению). Прямо или косвенно он должен оставаться в «Корпусе Понтов» до конца своей жизни.
Родители Августина Френеля были католиками секты янсенистов, характеризующейся крайним августинским взглядом на первородный грех. Первое место в домашнем обучении мальчиков заняла религия. Сообщается, что в 1802 году г-жа Френель сказала:
Я молю Бога дать моему сыну благодать, чтобы он мог использовать полученные им великие таланты для его собственного блага и для Бога всего. Многого потребуют от того, кому много дано, и многого потребуют от того, кто получил больше всего.
Августин оставался янсенистом. Он действительно считал свои интеллектуальные таланты дарами от Бога и считал своим долгом использовать их на благо других. Измученный слабым здоровьем и решивший выполнить свой долг, пока смерть не помешала ему, он избегал удовольствия и работал до изнеможения. По словам его коллеги-инженера Альфонса Дуло, помогал ему вылечить его последнюю болезнь, Френель рассматривал изучение природы как часть изучения силы и благости Бога. Он ставил добродетель выше науки и гения. И все же в свои последние дни ему нужна была «сила души» не только против смерти, но и против «прерывания открытий... из которых он надеялся получить полезное применение».
янсенизм считается еретическим Римско-католической церковью (см. Список христианских ересей ) и может быть частью объяснения того, почему Френель, несмотря на его научные достижения и его роялистские полномочия, никогда не получал постоянной академической преподавательской должности; его единственное место преподавания было в Athénée зимой 1819-1820 гг. Как бы то ни было, краткая статья о Френеле в старой Католической энциклопедии не упоминает его янсенизм, но сообщайте его как «своим религиозным человеком и замечательным острым чувством долга».
Первоначально Френель был отправлен в западное отделение Вандея. Там, в 1811 году, он предвосхитил то, что стало известно как процесс Солвея для производства кальцинированной соды, за исключением того, что переработка аммиака не рассматривается. Это различие может объяснить, почему ведущие химики, узнавшие о его открытии от дяди Леонора, в конечном итоге сочли его нерентабельным.
Ньон, Франция, XIX век, рисунок Александра Дебеля (1805–1897) Около 1812 года Френель был отправлен в Ньон, в южном департаменте Дром, чтобы помочь с имперским шоссе, которое должно было быть соединить Испанию и Италию. Именно от Ньонса мы получаем первые свидетельства его интереса к оптике. 15 мая 1814 года, когда работа была приостановлена из-за поражения Наполеона, Френель написал "P.S." своему братуору, в частности, говоря:
Я также хотел бы иметь документы, которые могли бы рассказать мне об открытии французских физиков в области поляризации света. Несколько месяцев назад я увидел в «Moniteur», что Био прочитал Институту очень интересные мемуары о поляризации света. Хотя я сломаю себе голову, я не могу догадаться, что это такое.
Еще 28 декабря он все еще ждал информации, но к 10 февраля 1815 года он получил мемуары Био. (Institut de France взял на себя функции французской Академии наук и других академий в 1795 году. В 1816 году Академия наук вновь обрела свое имя и автономию, но осталась часть института.)
В марте 1815 г., восприняв возвращение Наполеона с Эльбы как «нападение на цивилизацию», Френель уехал без разрешения, поспешил в Тулузу и использовал свои услуги роялистскому сопротивлению, но вскоре на оказался больничный лист. Вернувшись в Ньон после поражения, ему угрожали и разбили окна. В течение Сто дней он был временно отстранен от занятий, который ему в конце концов разрешили провести в его матери в Матье. Там он использовал свой вынужденный досуг, чтобы начать свои оптические эксперименты.
Оценка реконструкции физической оптики Френелем может ему обзор фрагментированного состояния, в котором он нашел объект. В этом подразделе оптические явления, которые были необъяснимы или объяснения были оспорены, выделены жирным шрифтом.
Обычное преломление от среды с более высокой скоростью волны к среде с более низкой скоростью волны, как это понимал Гюйгенс. Последовательные положения волнового фронта показаны синим цветом до рефракции и зеленым цветом после преломления. Для обычного преломления вторичные волновые фронты имеют сферическую форму, так что лучи (прямые серые линии) перпендикулярны волновым фронтам. корпускулярная теория света, одобренная Исааком. Ньютон и принятый почти всеми старшими по Френелю, легко объяснимый прямолинейное распространение : тельца, очевидно, двигались очень быстро, так что их пути были почти прямыми. Теория волн, разработанная Христианом Гюйгенсом в его Трактате о свете (1690), объясняла прямолинейное распространение в предположении, что каждая точка пересечения бегущего фронта волны становится дополнительным волновым фронта. Данное начальное положение бегущего волнового фронта, любое другое положение (согласно Гюйгенсу) было общей касательной поверхности (огибающей ) вторичных волновых фронтов, излучаемых из более раннего положения. Протяженность общей касательной была ограничена протяженность начального волнового фронта, повторное применение конструкции Гюйгенса к плоскому волновому фронту ограниченной протяженности (в однородной среде) дало прямой параллельный луч. Эта конструкция действительно предсказывала прямолинейное распространение, волновое поведение на поверхности воды, препятствие, воздействие на поверхность земли. бы свет состоял из волн, он бы «искривлялся и распространялся во все стороны» в тени.
Теория Гюйгенса четко объясняла закон обычного отражения и закон обычного преломления («закон Снеллиуса»), при условии, что вторичные волны распространяются медленнее в более плотных средах (те, у которых более высокий показатель преломления ). Корпускальная теория с гипотезой о том, что на корпускулярные силы, действующие перпендикулярно поверхностям, одинаково хорошо объясняет те же законы, хотя и подразумевает, что свет быстрее в более плотных средах; это утверждение было даже неверным, но его нельзя было напрямую опровергнуть с помощью технологий времени Ньютона или времени Френеля (см. аппарат Физо - Фуко ).
Аналогичным образом безрезультатно было звездная аберрация - то есть видимое изменение положения звезды из-за скорости Земли на луче зрения (не следует путать со звездным параллаксом , который возникает из-за ущерба земли поперек луча зрения). Звездная аберрация идентифицированная Джеймсом Брэдли в 1728 году, была широко принята как подтверждение корпускулярной теории. Но это было в равной степени совместимо с волновой теорией, как заметил Эйлер в 1746 году, молчаливо предполагая, что эфир (предполагаемая несущая волны среда) около Земли не был нарушен движением
Выдающейся силой теории Гюйгенса было его объяснение двулучепреломления (двойного лучепреломления) «исландского кристалла » ( прозрачный кальцит ), исходя из предположения, что вторичные волны являются сферическими для обычного преломления (что удовлетворяет закону Снеллиуса) и сфероидальными для необыкновенного преломления (что не соответствует). В общем, конструкция Гюйгенса по общей касательной подразумевает, что лучи - это пути наименьшего времени между последовательными положениями волнового фронта, в соответствии с принципом Ферма. В частном случае изотропных сред вторичные волновые фронты должны быть сферическими, и конструкция Гюйгенса тогда подразумевает, что лучи перпендикулярны волновому фронту; действительно, закон обычного преломления может быть отдельно выведен из этой предпосылки, как Игнас-Гастон Пардис до Гюйгенса.
Изменил цвета светового люка, отраженного в мыльном пузыре, из-за тонких- пленочная интерференция (ранее называемая интерференцией «тонких пластинок») Хотя Ньютон отвергал волновую теорию, он заметил ее способность объяснять цвета, включая цвета «тонких пластин "(например," кольца Ньютона "и цвета света в крыше, отраженные в мыльных пузырях), при предположении, что свет состоит из периодических волн с самыми низкими частотами (самыми длинными длины волны ) на красном конце спектра, а самые высокие частоты (самые короткие длины волн) - на фиолетовом. В 1672 году он опубликовал серьезный намек на этот эффект, но современные сторонники волновой теории не смогли отреагировать на него: Роберт Гук рассматривал свет как периодическую последовательность импульсов, но не использовал частоту в качестве критерия цвета., а Гюйгенс рассматривал волны как отдельные импульсы без какой-либо периодичности; и Парди умер мо лодым в 1673 году. Сам Ньютон пытался объяснить цвета тонких пластин, используя корпускулярную теорию, предполагая, что его тельца обладают волнообразным свойством чередоваться между «приступами легкой передачи» и «приступами легкого отражения», то есть расстоянием между ними.вроде «подходит» в зависимости от цвета и среды и, что неудобно, от угла преломления или отражения в эту среду. Хотя тонкие пластины явно отражались только от задней поверхности, хотя тонкие пластины явно отражались также от передней поверхности. Лишь в 1801 году Томас Янг в Бейкерианской лекции того года процитировал намек Ньютона и объяснил цвета пластины как комбинированный эффект и обратные отражения, которые усиливают или нейтрализуют друг друга в зависимости от длины волны и толщины. Янг аналогичным образом объяснил цвета «полосатых поверхностей» (например, решеток ) как зависящее от длины волны усиление или подавление отражений от соседних линий. Он описал это усиление или отмену как интерференцию.
Томас Янг (1773–1829) Ни Ньютон, ни Гюйгенс не дали удовлетворительного объяснения дифракции - размытия и окаймление теней там, где, согласно прямолинейному распространению, они должны быть резкими. Ньютон, назвавший дифракцию «перегибом», предполагал, что лучи света, проходящие препятствия, искривляются («отклоняются»); но его объяснение было только качественным. Конструкция Гюйгенса по общей касательной без модификаций вообще не могла учесть дифракцию. Две такие модификации были предложены Янгом в той же Бейкерианской лекции 1801 года: во-первых, вторичные волны у края препятствия расходятся в тени, но лишь слабо из-за ограничивающих подкреплений от других вторичных волн; и, во-вторых, дифракция на краю вызвана интерференцией двух лучей: один отражался от края, а другой отклонялся при прохождении около края. Последний луч не изменился бы, если бы находился достаточно далеко от края, но Янг не стал подробно останавливаться на этом случае. Это самые ранние предположения, что степень дифракции зависит от длины волны. Позже, в Бейкерианской лекции 1803 года, янг перестал рассматривать перегиб как отдельное явление и доказательства того, что дифракционные полосы внутри тени узкого препятствия вызывают результат интерференции: когда свет с одной блокировкой, внутренние полосы исчезают. Но Янг был одинок в таких усилиях, пока Френель не вступил в эту область.
Гюйгенс в своем исследовании двойного лучепреломления заметил нечто, что он не мог объяснить: когда свет проходит через два одинаково ориентированных кристалла кальцита при нормальном падении, обыкновенный луч, исходящий из первого кристалла, испытывает только обычное преломление второго, в то время как необычный луч, исходящий из первого, испытывает только необычайное преломление во втором; но когда второй кристалл поворачивается на 90 ° вокруг падающих лучей, роли меняются местами, так что обычный луч, выходящий из первого кристалла, испытывает только необычайное преломление во втором кристалле, и наоборот. Это открытие дало Ньютону еще один повод отвергнуть волновую теорию: у лучей света, очевидно, были «стороны». Корпускулы могут иметь стороны (или полюса, как их позже назовут); но световые волны не могли, потому что (так казалось) любые такие волны должны быть продольными (с колебаниями в направлении распространения). Ньютон использует альтернативное «правило» для экстраординарного преломления, которое опирается на его авторитет в 18 веке, хотя он «не сделал никаких попыток вывести его из каких-либо принципов оптики, корпускулярных или других».
Этьен-Луи Малюс (1775–1812) В 1808 году необычайное преломление кальцита было экспериментально исследовано с беспрецедентной точностью Этьеном-Луи Малю и обнаружено, что оно согласуется со сфероидом Гюйгенса. конструкция, а не «Правило» Ньютона. Малус, вдохновленный Пьером-Симоном Лапласом, попытался объяснить этот закон в корпускулярных терминах: из известной связи между направлением падающего и преломленного луча Малус вывел корпускулярную скорость (как функцию направления), которая удовлетворял бы принципу «наименьшего действия» Мопертюи. Но, как указано Янг, существование такого закона скорости гарантировано сфероидом Гюйгенса, потому что конструкция Гюйгенса приводит к принципу Ферма, который становится принципом Мопертюи, если скорость луча заменяется величиной обратной скорости частиц! Корпускуляристы не нашли силового закона, который дал бы предполагаемый закон скорости, за исключением допустимого аргумента, в котором сила, действующая на поверхности кристалла, необъяснимо зависела от направления (возможно, следующей) скорости внутри кристалла. Хуже того, сомнительно, чтобы такая сила удовлетворяла условиям принципа Мопертюи. Напротив, Ясная среда, более легко сжимаемая в одном направлении, чем в любом перпендикулярном ее направлении, как если бы она состояла из бесконечного числа параллельных пластин, соединенных несколько менее эластичным веществом », допускает сфероидальные продольные волновые фронты, так как как как волновые фронты. - предположил Гюйгенс.
Печатная этикетка, видимая через кристалл кальцита с двойным преломлением и современный поляризационный фильтр (повернутый, чтобы показать различную поляризацию двух изображений) Малус, в разгар своих экспериментов по двойному лучепреломлению, заметил кое-что еще: когда луч света отражается от неметаллической поверхности под другим углом, он ведет себя как один из двух лучей, выходящих из кристалла кальцита. Именно Малус ввел термин поляризация для описания этого поведения, хотя угол поляризации стал известен как угол Брюстера после его зависимости от показателя преломления был определен экспериментально Дэвидом Брюстером в 1815 году. Малус также ввел термин плоскость поляризации. В случае поляризации путем отражения его «плоскостью поляризации» плоскость падающего и отраженного лучей; Говоря современным языком, это плоскость, нормальная к электрической вибрации. В 1809 году Малус далее обнаружил, что интенсивность света, проходящего через два поляризатора, пропорциональна квадрату косинуса угла между их плоскостями поляризации (закон Малуса ) независимо от того, работают ли поляризаторы. отражением или двойным лучепреломлением, и что все двулучепреломляющие кристаллы производят как необычное преломление, так и поляризацию. Когда корпускуляристы начали пытаться объяснить вещи в терминах полярных волн «волн» света, у теоретиков не было рабочей гипотезы о природе поляризации, что побудило Янга отметить, что наблюдения Малуса «уменьшить большие трудности для сторонников волновой теории.
Малус умер в феврале 1812 года в возрасте 36 лет, вскоре после получения медали Рамфорда за свою работу по поляризации.
В августе 1811 года Франсуа Араго сообщил, что если смотреть на тонкую пластину слюды на фоне белого поляризованного фонового света через кристалл кальцита, два изображения слюды были дополнительных цветов (перекрытие было того же цвета, что и фон). Свет, исходящий от слюды, был «деполяризованным» в том смысле, что не было ориентации кальцита, которая заставляла бы исчезать одно изображение; однако это был не обычный («неполяризованный» Это явление стало известно, как хроматическая поляризация, свет, для два изображения были бы одного цвета. Замена слюды на гораздо более толстую пластину из кварца с гранями, перпендикулярными оптическими осями (оси сфероида Гюйгенса или функции скорости Малуса), произвела аналогичный эффект, за исключением того, что вращение кварца не имело никакого значения.. Араго попытался объяснить свои наблюдения корпускулярными терминами.
Франсуа Араго (1786–1853) В 1812 году, когда Араго проводил дальнейшие качественные эксперименты и другие обязательства, Жан-Батист Био переработал ту же основу. используя пластину гипса вместо слюды, и нашел эмпирические формулы для интенсивности обычных и необычных изображений. Формулы содержат два фактора, предположительно представляющих лучей, которые «воздействует» и «не влияют» на пластина - «Не влияют» лучи имеют ту же цветовую смесь, что и отраженные аморфными тонкими пластинами пропорциональной, но меньшей толщины.
Жан-Батист Биот (1774–1862) Араго возразил, заявив, что он сделал некоторые из тех же открытий, но не успел их описать. Фактически, совпадение работ Араго и Био было минимальным, а работа Араго была только качественной и более широкой по объему (попытка включить поляризацию путем отражения). Но спор вызвал печально известную ссору между двумя мужчинами.
Позже в том же году Био попытался объяснить наблюдения как колебание выравнивания "выступутых" тельцов с помощью пропорциональной части Ньютона. «подходит» из-за сил, зависящих от выравнивания. Эта теория получила название мобильной поляризации. Чтобы согласовать свои результаты с синусоидальным колебанием, предположить, что тельца возникла с одной из двух разрешенных ориентаций, именно с крайними точками колебания, с вероятностями, зависящими от фазы колебания. Предположительно, корпускулярная оптика дорожала. Но в 1813 году Био сообщил, что случай кварца был проще: наблюдаемое явление (теперь называемое оптическим вращением или оптической активностью или иногда вращающейся поляризацией) было совершенным поворотом направления поляризации. с расстояниями и может быть объяснено вращением вращением корпускул.
В начале 1814 года, анализируя работу био по хроматической поляризации, Янг заметил, что периодичность цвета как функция толщины пластины - включая коэффициент, на который период времени период для отражающей тонкой пластины, и даже эффект наклона пластины (но не поляризации) - можно объяснить с помощью волновой теории с точки зрения различного времени распространения обычные и необычные волны сквозь пластину. Но тогда Янг был единственным публичным защитником волновой теории.
Таким образом, весной 1814 года, Френель тщетно пытался угадать, что такое поляризация, корпускуляристы думали, что они знают, в то время как волна- теоретики (если можно использовать множественное число) буквально понятия не имели. Обе теории претендовали на объяснение прямолинейного распространения, но в подавляющем большинстве случаев объяснение волн было сочтено неубедительным. Корпускулярная теория не могла строго связать двойное лучепреломление с поверхностными силами; волновая теория еще не могла связать это с поляризацией. Корпускулярная теория была слабой на тонких пластинах и молчала на решетках; волновая теория была сильна в обоих случаях, но недооценена. Что касается дифракции, корпускулярная теория не давала количественных предсказаний, тогда как волновая теория начинала делать это, рассматривая дифракцию как проявление интерференции, но одновременно рассматривала только два луча. Только корпускулярная теория дала хотя бы смутное представление об угле Брюстера, законе Малуса или оптическом вращении. Что касается хроматической поляризации, волновая теория объяснила периодичность намного лучше, чем корпускулярная теория, но ничего не сказала о роли поляризации; и его объяснение периодичности в значительной степени игнорировалось. И Араго было основано исследование хроматической поляризации, только потерять лидерство, спорно, чтобы Бьо. При таких обстоятельствах Араго впервые услышал об интересе Френеля к оптике.
Барельеф дяди Френеля Леонора Мериме (1757–1836) на той же стене, что и памятник Френелю в Бройле. Письма Френеля, датированные более поздним 1814 годом, свидетельствуют о его интересе к волновая теория, включая его понимание того, что она объясняет постоянство скорости света и, по крайней мере, совместима со звездной аберрацией. В конце концов он собрал то, что он называл своими размышлениями (размышлениями), в эссе и отправил его через Леонора Мериме Андре-Мари Ампер, который не ответил напрямую. Но 19 декабря Мериме обедал с Ампером и Араго, с которыми он был знаком по Политехнической школе; и Араго пообещал взглянуть на эссе Френеля.
В середине 1815 года, по пути домой в Матье для отбывания наказания, Френель встретил Араго в Париже и рассказал о волновой теории и звездной аберрации.. Ему сообщили, что он пытается взломать открытые двери ("il enfonçait des portes ouvertes"), и направили на классические работы по оптике.
12 июля 1815 года, когда Френель собирался покинуть Париж, Араго оставил ему записку на новую тему:
Я не знаю ни одной книги, содержащей все эксперименты, которые проводят физики по дифракции легкий. М-сье Френель сможет познакомиться с этой частью оптики, только прочитав работу Гримальди, работу Ньютона, английский трактат Джордана и мемуары Брума и Янга, которые входят в сборник Philosophical Transactions.
Френель не имел доступа к этим работам за пределами Парижа и не мог читать по-английски. Но в Матье - с точечным источником света, созданным путем фокусирования солнечного света каплей меда, грубым микрометром его собственной конструкции и вспомогательным устройством, изготовленным местным слесарем, - он начал свои собственные эксперименты.. Его метод был новаторским: в то время как более ранние исследователи проецировали полосы на экран, Френель вскоре оставил экран и наблюдал полосы в космосе через линзу с микрометром в фокусе, что позволяло проводить более точные измерения при меньшем потреблении света.
Позже в июле, после окончательного поражения Наполеона, Френель был восстановлен с тем преимуществом, что поддержал победившую сторону. Он попросил двухмесячный отпуск, который был с готовностью предоставлен, поскольку дорожные работы были приостановлены.
23 сентября он написал Араго, начиная с: «Я думаю, что нашел объяснение и закон цветных полос, которые в тени замечаются тела, освещенные светящейся точкой ». Однако в том же абзаце Френель неявно признал сомнение в новизне своей работы: отметив, что ему придется понести некоторые расходы, чтобы улучшить свои измерения, он хотел знать, «не бесполезно ли это и действует ли закон дифракция еще не была установлена достаточно точными экспериментами ». Он пояснил, что он не мог получить предметы из своего списка для чтения, за очевидным исключением «книги Янга». Неудивительно, что он восстановил многие из Шаги Янга.
В мемуарах, отправленных в институт 15 октября 1815 года, Френель нанес на карту внешние и внутренние полосы в тени проволоки. Он заметил, что одна внутренняя сторона была заблокирована, и пришел к выводу, что «колебания двух лучей, которые пересекаются друг с другом с другом под очень маленьким углом, противоречить друг другу... Френель сообщил, что внутренние границы привлекли его внимание к этому принципу. Чтобы объяснить дифракционную картину, Френель построил внутренние полосы, рассматривая пересечения круговых волновых фронтов, излучаемых двумя краями препятствий, и внешние полосы, рассматривая пересечения между прямыми волнами и волнами, отраженными от ближайшего края. Для внешних полос, чтобы получить приемлемое получение с наблюдениями, он должен быть предположительно предположительно инвертированной ; и он отмечает, что прогнозируемые траектории полос были гиперболическими. Френель объяснил обычные законы отражения и преломления с точки зрения интерференции, отметив, что если бы два параллельных луча отражались или преломлялись под другим углом, кроме предписанного, они больше не имели бы одинаковых фаза в общей перпендикулярной плоскости, и каждая каждая вибрация будет подавлена ближайшей вибрацией. Он отметил, что его объяснение было верным при условии, что неровности на поверхности было намного меньше длины волны.
10 ноября Френель отправил дополнительную записку, касся колец Ньютона и решеток, включая впервые, пропуск решетки - хотя в этом случае интерферирующие лучи все еще считались "отклоненными", и экспериментальная проверка была недостаточной, поскольку использовались только две нити.
Френель не был членом института, судьба его мемуары во многом зависели от отчета одного из членов. Репортером Мемуаров Френеля оказался Араго (Другим рецензентом был Пуансо ). 8 ноября Араго написал Френелю:
Институт дал мне указание изучить ваши мемуары о дифракции света; Я внимательно изучил его и обнаружил много интересных экспериментов, которые рассматривает это явление в манере. Внешние цветные полосы не движутся по прямой линии при удалении от непрозрачного тела, что ни он, ни кто-либо еще не видел до вас. Достигнутые в этом отношении результаты кажутся мне очень важными; возможно, они могут послужить доказательством истинности волновой системы, с которой так часто и так слабо борются физики, которые не удосужились ее понять.
Френель был незарегистрирован, желая более точно знать, где он столкнулся с Янгом. Что касается кринейных траекторий «цветных полос», Янг отмечает гиперболические траектории полос в схеме интерференции двух источников, примерно соответствующие внутренним полосам Френеля, и описал гиперболические полосы, которые появляются на экране в прямоугольной тени. Он не указывает кривые пути внешних полос тени; но, как он позже объяснил, это произошло потому, что Ньютон уже сделал это. Ньютон, очевидно, думал, что полосы были каустиками. Таким образом, Араго ошибся в своей политике, что изогнутые траектории окраинально принципиально несовместимы с корпускулярной теорией.
Далее в письме Араго запрашивались дополнительные данные о внешних границах. Френель подчинялся до тех пор, пока не исчерпал свой отпуск и был назначен в Ренн в департаменте Иль-э-Вилен. В этот момент Араго заступился за Гаспара де Прони, главу École des Ponts, которую написал Луи-Матьё Моле, главу Corps des Ponts, предполагая, что прогресс и престиж корпуса повысился бы, если бы Френель мог приехать на время в Париж. Он прибыл в марте 1816 года.
Между тем, в эксперименте, проведенном 26 февраля 1816 года, Араго подтвердил предсказание Френеля о том, что внутренние полосы сдвигаются, если лучи падают. одна сторона препятствия проходила через тонкую стеклянную пластину. Френель правильно объяснил это явление меньшей скоростью волны в стекле. Позже Араго использовал аналогичный аргумент для объяснения цвета в мерцании звезд.
Обновленные мемуары Френеля были в конечном итоге опубликованы в мартовском выпуске журнала 1816 года Annales de Chimie et de Physique, из которого Араго недавно стал соредактором. Фактически эта проблема не появлялась до мая. В марте у Френеля уже было соревнование. Ньютона. Но новая связь не была строгой, и сам Пуйе стал выдающимся первопроходцем волновой теории.
Копия интерференции двух источников Юнга диаграмма (1807), где источники A и B дают минимумы в точках C, D, E и F 
двойное зеркало Френеля (1816). Сегменты зеркала M 1 и M 2 представляют виртуальные изображения S 1 и S 2 щели S. В заштрихованной области лучи от двух виртуальных изображений перекрываются и интерферируют в манере Янга (см. выше). 24 мая 1816 года Френель написал Яну (по-французски), признавая, насколько мало в его собственных мемуарах было нового. В «дополнении», подписанном 14 июля и прочитанном на следующий день, Френель исход, что внутренние полосы были более точно предсказаны, если предположить, что два мешающих исхода с некоторого расстояния за пределами границ препятствия. Чтобы объяснить это, он разделил фронт падающей волны на препятствие на то, что мы теперь называем зонами Френеля, так что вторичные волны из каждой зоны распространялись в течение половины цикла, когда они доходили до точки наблюдения. Зоны на одной стороне препятствия в основном сокращены попарно, за исключением первой защиты зоны. Этот подход работал для внутренних полос, но суперпозиция эффективного луча и прямого луча не работала для внешних полос.
Считалось, что вклад «эффективное луча» был устранен лишь частично из-за причин, связанных с движением среды: там, где фронт был непрерывным, симметрия запрещала наклонные колебания; но рядом с препятствием, которое препятствует движению волновой фронт, асимметрия допускает некоторую боковую вибрацию в сторону геометрической тени. Этот аргумент показал, что Френель (пока) не полностью принял принцип Гюйгенса, который допускает наклонное излучение со всех частей фронта.
В том же приложении Френель описал свое двойное зеркало, состоящее из двух плоских зеркала, соединенных под углом чуть меньше 180 °, с помощью чего он создавал двухщелевую интерференционную картину из двух виртуальных изображений одной и той же щели. В обычном случае с двойным щель требовалась предварительная предварительная проверка одинарного щель, чтобы убедиться, что свет, падающий на двойную щель, был когерентным (синхронизированным). В версии Френеля предварительная одинарная щель была заменена двойным зеркалом, не имело физического сходства с двойной щелью, но выполняло ту же функцию. Этот результат (который был объявлен Араго в мартовском выпуске «Анналов») заставил трудно поверить в то, что узор с двумя прорезями имел какое-либо отношение к тельцам, которые отклонялись, когда они проходили около краев прорезей.
Но 1816 год был «годом без лета »: урожай был неурожаем; голодные фермерские семьи выстроились вдоль улиц Ренна; центральное правительство организовало для нуждающихся «благотворительные дома»; а в октябре Френеля отправили обратно в Иль-и-Вилен для надзора за благотворительными работниками в дополнение к своей обычной дорожной бригаде. По словам Араго,
добросовестность по Френелю всегда была главной чертой его характера, и он постоянно выполнял свои обязанности инженера с самой строгой скрупулезностью. Миссия по защите наилучшего государства, по получению возможного возможногооустройства, представлялась ему в свете вопроса чести. Чиновник, независимо от ранга, представивший ему двусмысленный отчет, сразу стал объектом его глубокого презрения. … При таких обстоятельствах исчезла привычная мягкость его манер…
Письма Френеля от декабря 1816 года раскрывают его последующую тревогу. Араго он жаловался на то, что его «мучают заботы о слежке и необходимость делать выговор…» Мериме он написал: «Я не нахожу ничего более утомительного, чем управлять другими людьми, и я признаю, что понятия не имею, что я». я делаю. "
17 марта 1817 года Академия наук объявила, что дифракция станет темой для присуждения Гран-при по физике, проводимого два раза в год В 1819 году записи были установлены на 1 августа 1818 года, чтобы дать время для повторения экспериментов.
Осенью для лучей и перегибов и не предполагаемых решений на основе волн, Араго и Ампер призвали формула войти. 1817 года Френель при поддержке де Прони получил разрешение отсутствия нового Корпорации Понтов, Луи Бекки, и вернулся в Париж, возобновил свои инженерные обязанности весной 1818 года; но с тех пор он жил в Париже, сначала на Canal de l'Ourcq, а затем (с мая 1819 г.) с кадастром тротуаров.
15 января 1818 года в другом контексте (о котором мы поговорим ниже) Френель показал, что сложение синусоидальных функций и той же частоты, но разные фазы аналогично сложению сил с разными направлениями. Его метод был подобен представлению фазора, за исключением того, что «силы» были плоскими векторми, а не комплексными числами ; их можно было складывать и умножать на скаляры, но (пока) нельзя умножать и делить друг на друга. Объяснение было скорее алгебраическим, чем геометрическим.
Знание этого метода предполагалось в предварительной заметке о дифракции, датированной 19 апреля 1818 г. и депонированной 20 апреля, в которой Френель изложил элементарную теорию дифракции в том виде, в каком она содержится в современных учебниках. Он переформулировал принцип Гюйгенса в сочетании с принципом суперпозиции , заявив, что вибрация в каждой точке волнового фронта является суммой вибраций, которые будут посланы ей в этот момент всеми элементами волнового фронта в любом из его предыдущих положений, все элементы. отдельно (см. принцип Гюйгенса - Френеля ). Для волнового фронта, частично заблокированного в предыдущем положении, суммирование должно было быть проводиться по незагороженной части. В направлениях, отличные от нормали к первичному волновому фронту, вторичные волны были ослаблены из-за наклона, но были ослаблены больше из-за деструктивной интерференции, так что только эффект наклона можно было игнорировать. Нормализованными интегралами Френеля C (x), S (Икс)
; 
В том же примечании была включена таблица интегралов для верхнего предела от 0 до 5,1 с шагом 0,1, вычисленного со средней ошибкой 0,0003, плюс меньшая таблица максимумов и минимумы результирующей интенсивности.
В своем последнем «Воспоминании о дифракции света», депонированном 29 июля и имеющем латинский эпиграф «Природа простая и плодородная», Френель слегка расширил две таблицы, не изменившись, за цифры исключением поправки на первый минимум интенсивности. Для полноты картины он повторил свое решение «проблемы интерференции», согласно которому синусоидальные функции складываются как стандарт. Чтобы объяснить, почему эти вещи не имеют большого значения в контексте, конечно, что вторичные источники не излучают в ретроградном направлении. Затем применив свою теорию интерференции к вторичным волнам, он выразил интенсивность света, дифрагированного одной прямой кромкой (полуплоскостью), в терминах интегралов, которые учитывают размеры задачи, но которые могут быть преобразованы в нормированные формы над. Ссыясь на интегралы, он оценивает расчет максимумов и минимумов яркости (внешние полосы) и оценивает, что расчетная интенсивность падает очень быстро, когда человек движется в геометрическую тень. Последний результат, как говорит Оливье Дарриголь, составляет доказательство прямолинейного распространения света в волновой теории, по сути, первое доказательство, современный физик все же принял бы ».
Для экспериментальной проверки своих расчетов Френель использовал красный свет длиной волны 638 нм, когда свет, падающий на одну щель, фокусировался цилиндрической линзой.. Для различных расстояний от источника до препятствия и препятствий до точки он сравнивает положение полос дифракции на полуплоскости, щели и узкой полосе, концентрируясь на минимумах., которые были визуально резче максимумов. Для щели и полосы он не мог использовать ранее вычисленную таблицу максимумов и минимумов; для каждой комбинации измерений интенсивность должна быть вычислена в терминах сумм или разностей интегралов Френеля и рассчитана по таблице интегралов, а экстремумы приходилось рассчитывать. Согласие между расчетом и измерением было лучше, чем 1,5% почти в каждом случае.
Ближе к концу мемуаров Френель резюмировал разницу между Гюйгенсом вторичных волн и его собственной: тогда как Гюйгенс говорит, что есть свет только там, где вторичные волны точно совпадают, Френель говорит, что полная темнота есть только там, где вторичные волны точно компенсируются.
Симеон Дени Пуассон (1781–1840) В судейскую комиссию вошли Лаплас, Био и Пуассон. (все корпускуляристы), Гей-Люссак (не связаны) и Араго, который в итоге написал отчет комитета. Хотя участники конкурса должны быть анонимными для судей, Френель должен быть узнаваем по содержанию. Была только одна запись, от которой не сохранились ни рукопись, ни записи об авторе. Эта запись (обозначенная как «№ 1») была задействована только в последнем параграфе отчета, отмеченная, что автор использует незнание соответствующих более ранних работ Янга и Френеля, использовал точные методы наблюдения, упустил из виду известные явления, и сделал очевидные ошибки. По словам Джона Уорролла, «конкуренция, с которой столкнулся Френель, вряд ли могла быть менее жесткой». Мы можем сделать вывод, что у комитета было только два предложения: вручить приз Френелю («№ 2») или отказать в нем.
Тень, отбрасываемая препятствие диаметром 5,8 мм на экране, находящемся на 183 см позади, при прохождении солнечного света через отверстие 153 см спереди. Слабые цвета полос показывают дифракционной картины от длины волны. В центре пятно Пуассона Араго. Комитет обсуждал новый год. Затем Пуассон, используя случай, когда теория Френеля дает простые интегралы, предсказал, что если круговое препятствие освещается точечный механизм, должен быть (согласно теории) яркое пятно в центре тени, освещенное столь же ярко. как экстерьер. Похоже, это было задумано как reductio ad absurdum. Неустрашимый Араго поставил эксперимент против препятствий диаметром 2 мм - и там, в тени, было пятно Пуассона.
Единогласный отчет комитета, зачитанный на Академии 15 марта 1819 г. награжден призом «мемуары с пометкой № 2 и эпиграфом: Natura simplex et fecunda». На том же вводе, введении запечатанную записку, президент Académie, прилагавшуюся к мемуарам, в которой автор назвал Френеля. О награждении объявили на публичном собрании Академии неделю спустя, 22 марта.
Подтверждение Араго контр-интуитивного предсказания Пуассона вошло в фольклор, как если бы он определил приз. Эта точка зрения, однако, не подтверждена заключением судей, в котором в предпоследнем абзаце содержалось только два предложения. Триумф Френеля не сразу обратил Лапласа, Био и Пуассона в волновую теорию по крайней по четырем причинам. Во-первых, хотя профессионализация науки во Франции установила общие стандарты, одно дело признать исследование как отвечающее этим стандартам, а другое дело считать его убедительным. Во-вторых, интегралы Френеля можно было интерпретировать как правила сложения лучей. Араго даже поощрял эту интерпретацию, по-видимому, чтобы минимизировать сопротивление идеям Френеля. Даже Биот начал обучать принципу Гюйгенса-Френеля, не прибегая к волновой основе. В-третьих, теория Френеля неадекватно объясняет механизм генерации вторичных волн или почему они имеют значительный угловой разброс; этот вопрос особенно волновал Пуассона. В-четвертых, большинство физиков-оптиков в то время интересовалось не дифракцией, а поляризацией, над которой Френель работал, но еще не совершил своего критического прорыва.
Эмиссионная теория света рассматривала распространение света как перенос какого-то вида материи. Хотя корпускулярная теория, очевидно, была теорией эмиссии, обратного не следовало: в принципе, можно было быть эмиссионистом, не будучи корпускуляристом. Это было удобно, потому что, помимо обычных законов отражения и преломления, эмиссионистам никогда не удавалось сделать проверяемые количественные предсказания на основе теории сил, действующих на частицы света. Но они сделали количественные прогнозы, исходя из предположений, что лучи являются счетными объектами, которые сохраняются при взаимодействии с материей (за исключением поглощающей среды) и которые имеют определенную ориентацию по отношению к направлениям их распространения. Согласно этой структуре, поляризация и связанные с ней явления двойного лучепреломления и частичного отражения включали изменение ориентации лучей и / или их выбор в соответствии с ориентацией, а состояние поляризации луча (пучка лучей) было вопросом сколько лучей было в какой ориентации: в полностью поляризованном луче все ориентации были одинаковыми. Этот подход, который Джед Бухвальд назвал селекционизмом, был впервые предложен Малусом и усердно реализован Био.
Френель, напротив, решил ввести поляризацию в эксперименты по интерференции.
В июле или августе 1816 года Френель обнаружил, что когда двулучепреломляющий кристалл дает два изображения одной щели, он не может получить обычная двухщелевая интерференционная картина, даже если он компенсирован разным временем распространения. Более общий эксперимент, предложенный Араго, показал, что если два луча устройства с двумя щелями поляризованы по отдельности, интерференционная картина появляется и исчезает, когда поляризация одного луча вращается, давая полную интерференцию для параллельных поляризаций, но не интерференцию. для перпендикулярных поляризаций (см. законы Френеля – Араго ). Эти эксперименты, среди прочего, в конечном итоге были описаны в кратких мемуарах, опубликованных в 1819 году и позже переведенных на английский язык.
В мемуарах, составленных 30 августа 1816 года и отредактированных 6 октября, Френель сообщил об эксперименте, в котором он поместил две совпадающие тонкие пластинки в устройстве с двумя щелями - по одной над каждой щелью, с перпендикулярными оптическими осями - и получили две интерференционные картины, смещенные в противоположных направлениях, с перпендикулярной поляризацией. Это, в сочетании с предыдущими открытиями, означало, что каждая пластинка разделяла падающий свет на перпендикулярно поляризованные компоненты с разными скоростями - точно так же, как нормальный (толстый) двулучепреломляющий кристалл, и вопреки гипотезе Био «подвижной поляризации».
Соответственно, в тех же мемуарах Френель предложил свою первую попытку волновой теории хроматической поляризации. Когда поляризованный свет проходил через кристаллическую пластину, он расщеплялся на обычные и необычные волны (с интенсивностью, описываемой законом Малуса), и они были перпендикулярно поляризованы и, следовательно, не интерферировали, так что цвета не появлялись (пока). Но если они затем пройдут через анализатор (второй поляризатор), их поляризации будут выровнены (с изменением интенсивности в соответствии с законом Малуса), и они будут мешать. Это объяснение само по себе предсказывает, что если анализатор повернуть на 90 °, обычная и необычная волны просто поменяются ролями, так что если анализатор принимает форму кристалла кальцита, два изображения пластинки должны иметь одинаковый оттенок. (к этому вопросу мы вернемся ниже). Но на самом деле, как обнаружили Араго и Биот, они имеют дополнительные цвета. Чтобы исправить предсказание, Френель предложил правило инверсии фазы, согласно которому одна из составляющих волн одного из двух изображений претерпевала дополнительный сдвиг фазы на 180 ° на своем пути через пластинку. Эта инверсия была слабым местом теории по сравнению с теорией Био, как признал Френель, хотя правило указывало, какое из двух изображений имеет инвертированную волну. Более того, Френель мог иметь дело только с частными случаями, потому что он еще не решил проблему наложения синусоидальных функций с произвольной разностью фаз из-за распространения с разными скоростями через пластину.
Он решил эту проблему в «дополнении» "подписано 15 января 1818 г. (упомянуто выше). В том же документе он приспособил закон Малуса, предложив основной закон: если поляризованный свет падает на двулучепреломляющий кристалл с его оптической осью под углом θ к «плоскости поляризации», обычные и необыкновенные колебания (как функции time) масштабируются коэффициентами cos θ и sin θ соответственно. Хотя современные читатели легко интерпретируют эти факторы в терминах перпендикулярных компонентов поперечных колебаний, Френель (пока) не объяснял их таким образом. Следовательно, ему все еще требовалось правило обращения фазы. Он применил все эти принципы к случаю хроматической поляризации, не охватываемой формулами Био, включая две последовательные пластинки с осями, разделенными на 45 °, и получил прогнозы, которые не согласовывались с экспериментами Био (за исключением особых случаев), но совпадали с его собственным.
Френель применил те же принципы к стандартному случаю хроматической поляризации, в котором одна двулучепреломляющая пластинка была разрезана параллельно ее оси и помещена между поляризатором и анализатором. Если анализатор принимает форму толстого кристалла кальцита с осью в плоскости поляризации, Френель предсказал, что интенсивности обычного и необычного изображений пластинки соответственно пропорциональны
где 
Из этих уравнений легко проверить, что 
Эти уравнения были включены в недатированную записку, которую Френель передал Био, к которой Био добавил несколько собственных строк. Если мы заменим
и 
, тогда формулы Френеля можно переписать как
, которые являются не чем иным, как эмпирическими формулами Био 1812 года, за исключением того, что Биоинтерпретировал 
Араго отложил публикацию работ Френеля по хроматической поляризации до июня 1821 года, когда он использовал их в широкой атаке на теорию Био. В своем письменном ответе Биот возразил, что атаки Араго выходит за рамки надлежащего отчета о номинированных работах Френеля. Но Био также утверждал, что замены для 
Более того, к этому времени у Френеля было новое, более простое объяснение своих термической поляризации.
Андре-Мари Ампер (1775–1836) В черновике мемуаров от 30 августа 1816 года Френель сделал две гипотезы, одну из которых он приписал Амперу. - которым можно было бы объяснить невмешательство ортогонально поляризованных лучей, если бы поляризованные световые волны были частично поперечными. Но Френель не смог развить ни одну из этих идей во всеобъемлющую теорию. Уже в сентябре 1816 года, согласно его более позднему отчету, он понял, что невмешательство ортогонально поляризованных лучей вместе с правилами инверсии фазы в хроматической поляризации было бы легче всего объяснить, если бы волны были чисто поперечными, а ампер «имел же мысль» »О правиле обращения фазы. Это создало бы новую трудность: поскольку естественный свет казался неполяризованным, а его волны, следовательно, считались продольными, необходимо было бы объяснить, как продольная составляющая вибрации исчезла при поляризации и почему она не появилась снова, когда поляризованный свет был отражен или преломляется наклонно стеклянной пластиной.
Независимо, 12 января 1817 года Янг написал Араго (на английском языке), отметив, что поперечная вибрация будет представлять собой поляризацию, и если две продольные волны пересекаются под значительным углом, они не могут компенсироваться, не оставляя остаточная поперечная вибрация. Янг повторил эту идею в статье, опубликованной в приложении к Британской энциклопедии в феврале 1818 года, в которой он добавил, что Малуса был бы объяснен, если бы поляризация закон состояла в поперечном движении.
Таким образом, Френель, своим собственным свидетельством., возможно, не был первым человеком, который подозревал, что световые волны могут иметь поперечную составляющую или что поляризованные волны исключительно поперечные. И именно Янг, а не Френель опубликовал идею о том, что поляризация зависит от ориентации поперечной вибрации. Но эти неполные теории не согласовали природу поляризации с очевидным существованием неполяризованного света; это достижение должно было быть принадлежать только Френелю.
В примечании, датированном Бухвальдом летом 1818 года, Френель высказал идею о том, что неполяризованные волны могут иметь колебания одинаковой энергии и наклона, с их ориентацией, равномерно распределенной относительно нормали волны, и что степень поляризации - это степень неравномерности распределения. Двумя страницами позже он отметил, по-видимому, впервые в письменной форме, что его правило инверсии фазы и невмешательство ортогонально поляризованных лучей можно было бы легко объяснить, если бы колебания полностью поляризованных волн были «перпендикулярны нормали к волне. "- то есть чисто поперечный.
Но если бы он мог объяснить отсутствие поляризации путем усреднения поперечной составляющей, ему также не нужно было бы предполагать продольную составляющую. Достаточно было предположить, что световые волны являются чисто поперечными и, следовательно, всегда поляризованными в смысле наличия определенной поперечной ориентации, и что «неполяризованное» состояние естественного или «прямого» света происходит из-за быстрых и случайных изменений этой ориентации, в этом случае две когерентные части «неполяризованного» света все равно будут интерферировать, потому что их ориентация будет синхронизирована.
Точно неизвестно, когда Френель сделал этот последний шаг, потому что нет соответствующей документации за 1820 год или начало 1821 года (возможно, потому, что он был слишком занят работой над прототипами линз для маяков; см. ниже). Но сначала он опубликовал эту идею в статье «Calcul des teintes…» («расчет оттенков…»), опубликованной в «Анналах» Араго за май, июнь и июль 1821 года. В первой части Френель описал «прямой» ( неполяризованный) свет как «быстрая последовательность систем волн, поляризованных во всех направлениях», и дал то, что по сути является современным объяснением хроматической поляризации, хотя и с точки зрения аналогии между поляризацией и разрешением сил в плоскости, упоминая поперечные волны только в сноске. Введение поперечных волн в основной аргумент было отложено до второй части, в которой он раскрыл подозрение, которое он и Ампер питали с 1816 года, и возникшие трудности. Он продолжил:
Только в течение нескольких месяцев, медитируя более внимательно на эту тему, я осознал, что весьма вероятно, что колебательные движения световых волн выполняются исключительно в соответствии с плоскостью этих волн., для прямого света, как и для поляризованного света.
Согласно этой новой точке зрения, он писал, «акт поляризации состоит не в создании поперечных движений, а в их разложении в двух фиксированных, взаимно перпендикулярных направлениях и в разделении этих двух компоненты ».
Хотя сторонники отбора и могли настаивать на интерпретации дифракционных интегралов Френеля в терминах дискретных счетных лучей, они не могли сделать то же самое с его теорией поляризации. Для селекционера состояние поляризации луча касалось распределения ориентаций по совокупности лучей, и это распределение предполагалось статическим. Для Френеля состояние поляризации луча связано с изменением смещения во времени. Это смещение могло быть ограниченным, но не статическим, а лучи были геометрическими конструкциями, а не счетными объектами. Концептуальный разрыв между волновой теорией и селекционизмом стал непреодолимым.
Другая трудность, создаваемая чистыми поперечными волнами, конечно же, заключалась в очевидном подтексте, что эфир был упругим твердым телом, за исключением того, что, в отличие от других упругих тел, он не мог передавать продольные волны. Волновая теория была дешевой из-за предположений, но ее последнее предположение было дорого из-за доверчивости. Если это предположение будет широко распространено, его объяснительная сила должна быть впечатляющей.
Во второй части «Calcul des teintes» (июнь 1821 г.) Френель предположил, по аналогии с звуковыми волнами, что плотность эфира в преломляющей среде был обратно пропорционален квадрату скорости волны и, следовательно, прямо пропорционален квадрату показателя преломления. Для отражения и преломления на поверхности между двумя изотропными средами с разными показателями Френель разложил поперечные колебания на два перпендикулярных компонента, теперь как компоненты s и p, которые параллельны поверхности и плоскости падения соответственно; Другими словами, компоненты s и p соответственно квадратны и параллельны плоскости падения. Для s-компонентов Френель предположил, что взаимодействие между двумя средами аналогично упругому столкновению, и получил формулу для того, что мы теперь называем отражательной способностью : отношение отраженной силы падающей силы. Прогнозируемая отражательная способность была отлична от нуля при всех углах.
Третья часть (июль 1821 г.) была коротким «постскриптумом», в котором Френель объявил, что с помощью «механических решений» он нашел формулу для отражательной способности компонента p, которая предсказывала, что коэффициент отражения равен нулю под углом Брюстера. Итак, поляризация отражением была учтена - но с оговоркой, что направление вибрации в модели Френеля было перпендикулярно плоскости поляризации, как это определено Малусом. (О возникшем противоречии см. Плоскость поляризации.) Технологии времени не позволяют измерять коэффициенты отражения и p с достаточной точностью, чтобы проверить формулы Френеля при произвольных углах падения. Но могут быть переписаны в терминах того, что мы называем коэффициентом отражения : знаковое отношение отраженной амплитуды к падающей амплитуде. Затем, если плоскость поляризации падающего луча находилась под 45 ° к плоскости падения, тангенс этот луча был получен из отношений двух коэффициентов отражения, и угол можно было измерить. Френель измерилл его для измеренных углов падения, для всех случаев было лучше 1,5 °.
Френель подробно описал «механическое решение». в мемуарах, прочитанных в Академии наук 7 января 1823 года. Сохранение энергии сочеталось с непрерывностью касательной вибрации на границе раздела. Полученные формулы для коэффициентов отражения и коэффициентов отражения стали известны как уравнения Френеля. Коэффициенты отражения для s- и p-поляризаций наиболее кратко выражаются как
и 
где 
Этот успех вдохновил Джеймса МакКуллага и Огюстен-Луи Коши, начиная с 1836 года, для анализа отражения с использованием формулы Френеля с комплексным преобразователем преломления. Тот же метод применим к неметаллическим непрозрачным средам. Френеля предсказывает появление большого количества различных объектов при освещении - например, в компьютерной графике (см. Физический рендеринг ).
Правильная / по часовой стрелке волна с круговой поляризацией, определяемая с точки зрения источника. Он будет считаться левосторонним / с круговой поляризацией против часовой стрелки, если его определять с точки зрения приемника. Не показанный друг вращающийся вектор, разделен на горизонтальную и вертикальную составляющие (не показан), это будет четверть цикла, не совпадающая по фазе с другом. В мемуарах от 9 декабря 1822 года Френель ввел термин линейная поляризация (французская: поляризация прямая) для простого случая, когда перпендикулярные составляющие вибрации находятся в фазе или на 180 ° не совпадают по фазе, круговая поляризация для случая, когда они равны по величине с четвертью -цикл (± 90 °) не в фазе, и эллиптическая поляризация для других случаев, когда два компонента имеют фиксированное соотношение амплитуды и фиксированную разность. Затем он объяснил, как оптическое вращение можно понимать как разновидность двулучепреломления. Свет с линейной поляризацией можно разделить на две компоненты с круговой поляризацией, вращающимися в противоположных направлениях. Если бы эти компоненты распространялись с разными скоростями, разность между ними, и, следовательно, направление линейно-поляризованной результирующей - непрерывно изменялось бы с расстоянием между ними.
Эти концепции потребовали пересмотра различий поляризованными и неполяризованным светом. До Френеляалось, поляризация может изменяться по направлению и по степени (например, из-за изменения угла отражения от прозрачного тела), и что это может быть функция цвета (хроматическая поляризация), но не то, что он может отличаться по своему характеру. Следовательно, считалось, что степень поляризации - это степень, в которой может быть подавлен анализатором ориентации. Свет, который был преобразован из линейной в эллиптическую или круговую поляризацию (например, путем прохождения через кристаллическую пластину или путем полного внутреннего отражения), был описан как частично или полностью «деполяризованный» из-за его поведения в анализаторе. После Френеля определяющей чертой поляризованного света было то, что перпендикулярные составляющие вибрации имели фиксированное соотношение амплитуды и фиксированную разность фаз. Согласно этому определению эллиптически или циркулярно поляризованный свет полностью поляризован, хотя он не может быть полностью подавлен одним анализатором. Концептуальный разрыв между волновой теорией и селекционизмом снова увеличился.
Поперечное сечение ромба Френеля (синий) с графиками, показывающими p-компонентами вибрации (параллельный план падения) на вертикальной оси, в зависимости от компонентов (квадрат к плоскости падения) и параллельной поверхности) на горизонтальной оси. Если падающий свет линейно поляризован, два компонента находятся в фазе (верхний график). После одного отражения под другим углом компонент сдвигается на 1/8 цикла компонента (средний график). После двух таких отражений разность фаз составляет 1/4 цикла (нижний график), так что поляризация имеет эллиптическую форму с осями в направлениях s и p. Если бы компоненты s и p изначально были равной величины, начальная поляризация (верхний график) была бы под углом 45 ° к плоскости падения, а окончательная поляризация (нижний график) бы круговой. К 1817 она была обнаружена, но не получила адекватных сообщений, что плоско-поляризованный свет был частично деполяризован полным внутренним отражением, если изначально поляризовался под острым углом к плоскости падения. Френель заново открыл этот эффект и исследовал его, включив полное внутреннее отражение в эксперимент с хроматической поляризацией. С помощью своей первой теории хроматической поляризации он обнаружил, что явно деполяризованный свет представляет собой смесь компонентов, поляризованных последовательно и перпендикулярно плоскости падения, и что полное отражение вносит разность между ними. Выбор подходящего угла падения (еще точно не начало) дал разность фаз 1/8 цикла (45 °). Два таких отражения от «параллельных граней» «двух связанных призм » дали фазность 1/4 цикла (90 °). Эти результаты были включены в мемуары, представленные в Академию 10 ноября 1817 года и прочитанные через две недели. Недатированное примечание на полях указывает на то, что две связанные призмы были заменены одним «параллелепипедом в стекле» - теперь известным как ромб Френеля.
Это были мемуары, «приложение» к соответствующему датированное январем 1818 г. совмещает нарушения синусоидальных функций и перестановки закона Малюса в терминах амплитуды. В том же приложении Френель сообщил о своем открытии, что оптическое вращение можно имитировать, пропуская поляризованный свет через ромб Френеля (все еще в форме "связанных призм"), за которым следует обычная двулучепреломляющая пластинка, разрезанная вдоль его оси, с ось под 45 ° к плоскости отражения ромба Френеля, за которым следует второй ромб Френеля под углом 90 ° к первому. В следующих мемуарах, прочитанных 30 марта, Френель сообщил, что если поляризованный свет был полностью «деполяризован» ромбом Френеля, который теперь описывается как параллелепипед, его свойства не изменялись в дальнейшем при прохождении через оптически вращающееся следующее или устройство.
Связь между оптическим вращением и двойным лучепреломлением также объяснена в 1822 году в мемуарах об эллиптической и круговой году поляризации. За этим последовали мемуары об отражении, произведенные в соответствии с определенным числом 1823 года, в котором вычислили точный угол в полном внутреннем отражении, под которым следует разрезатьб Френеля, преобразовать линейную поляризацию в круговую поляризацию. Для показателя преломления 1,51 было два решения: около 48,6 ° и 54,6 °.
Когда свет проходит через срез кальцита, срезанный перпендикулярно его оптической оси, разница во времени распространения обыкновенной и необычной волны имеет зависимость второго порядка от угла падения. Эта зависимость становится таковой, когда эксперимент с хроматической поляризацией покажет узор из концентрических колец. Большинство минералов при таком наблюдении демонстрируют более сложный узор из колец, включающий два очага и кривую лемнискат, как если бы у них было две оптических оси. Эти два класса минералов естественным образом известны одноосные и двухосные, или, в более поздней литературе, одноосные и двухосные.
В 1813 году Брюстер наблюдал простой концентрический узор в «берилле, изумруде, рубине и т. Д. ». Та же картина позже наблюдалась в кальците Волластоном, Био и Зеебеком. Попытка вычислить цвета с помощью своей хроматической поляризации и преуспел для одних минералов, чем для других. В 1818 году Брюстер с опозданием объяснил, почему: семь из двенадцати минералов, использованных Био, имели лемнискаты, которую Брюстер наблюдал еще в 1812 году; а минералы с более сложными кольцами также имели более сложный закон преломления.
В однородном кристалле, согласно теории Гюйгенса, вторичный волновой фронт, который расширяется от начала координат за единицу времени, является поверхностью лучевой скорости - то есть поверхность, «расстояние» которой от начала координат в любом направлении является лучевой скоростью в этом направлении. В кальците эта поверхность двухслойная, состоящая из сферы (для обыкновенной волны) и сплюснутого сфероида (для необычной волны), соприкасающихся друг с другом в противоположных точках общей оси - соприкасающихся на северном и южном полюсах, если мы используем географическую аналогию. Но согласно корпускулярной теории двойного лучепреломления Малуса, лучевая скорость пропорциональной обратной скорости, заданная теорией Гюйгенса, и в этом случае закон скорости имел вид
где 
29 марта 1819 года представил мемуары, в которых представлены простые простые обобщения правил Малюса для кристалла с двумя осями, сообщил, что оба обобщения, доказаны, подтверждаются эксперимент. Для закона скорости квадрат синуса был заменен произведением синусов углов от закон луча к двум осям (синусов Био). А для поляризации обыкновенного луча плоскость луча и ось были заменены плоскостью, разделяющей пополам двугранный угол между двумя плоскостями, каждая из которых содержит луч и одну ось (двугранный закон Био). Законы Био означают, что двухосный кристалл с осями под небольшим углом, расколотый в плоскости этих осей, ведет себя почти как одноосный кристалл при почти нормальном падении; это было удачно, потому что гипс, который использовался в экспериментах с хроматической поляризацией, является двухосным.
Пока Френель не повернул свои Учитывая двуосное двулучепреломление, предполагалось, что одно из двух преломлений было обычным даже в двухосных кристаллах. Но в мемуарах, представленных 19 1821 г., Френель сообщил о двух экспериментах с топазом, показывающих, что ни одно из преломлений не является обычным в смысле выполнения закона Снеллиуса; то есть ни один из лучей не был продуктом сферических вторичных волн.
В тех же мемуарах закон первая попытка Френеля создать двухосной скорости. Для кальцита, если мы поменяем местами экваториальный и полярный радиусы сплющенного сфероида Гюйгенса, сохраняя полярное направление, мы получим вытянутый сфероид, касающийся сферы на экваторе. Плоскость, проходящая через центр / начало координат, разрезает этот вытянутый сфероид в виде эллипса, и малая полуоси которого дает необычную и обычную лучевой скорость в направлении, перпендикулярной плоскости, и (как сказал Френель) направления их соответствующих колебаний.. Направление оптической оси перпендикулярно плоскости, для которой эллипсечения пересечения сводится к окружности. Итак, для двухосного случая Френель просто заменил вытянутый сфероид на трехосный эллипсоид, который он назвал «эллипсоидом упругости», который будет разрезан плоскостью таким же образом. Обычно две плоскости проходят через центр эллипсоида и образуют круг, а нормали к этим плоскостям дают две оптические оси. Из геометрии Френель вывел синусоидальный закон Био (с заменой лучевых скоростей их обратными).
«Эллипсоид упругости» действительно давал правильные лучевые скорости, хотя первоначальная экспериментальная проверка была лишь приблизительной. Но он не давал правильных колебаний ни для двухосного, ни даже для одноосного случая, потому что колебания в модели Френеля касались волнового фронта, который обычно не перпендикулярен луч (для необычного луча). Эта ошибка была исправлена в «выдержке», которую Френель зачитал Академии неделю спустя, 26 ноября. Начав со сфероида Гюйгенса, Френель получил «поверхность упругости» 4-й степени, которая при разрезании плоскостью, как указано выше, дала бы нормальные волны скорости для волнового фронта в этой плоскости вместе с направлениями их колебаний. Для двухосного случая он обобщил поверхность, чтобы учесть три неравных основных размера. Он сохранил прежний «эллипсоид упругости» в качестве приближения, из которого он вывел двугранный закон Био.
Первоначальный вывод Френеля «упругости» был геометрическим, а не дедуктивно строгим. Его первая попытка механического вывода, содержащаяся в «приложении» от 13 января 1822 г., предполагала, что (i) существует три взаимно перпендикулярных направления, в которых смещение вызывает реакцию в одном и том же направлении, (ii). линейная функция смещения, и (iii) радиус поверхности в любом направлении был квадратным корнем, составляющим в этом направлении единичное смещение в направлении. В последнем предположении должно быть фиксированное направление и фиксированное направление вибрации, реакция не должна выходить за пределы плоскости этих двух направлений.
В том же дополнении Френель рассмотрел, как он мог бы найти для двухосного случайного волнового фронта, который расширяется от начала координат за единицу времени, то есть поверхность, которая сводится к сфере и сфероиду Гюйгенса в одноосном случае. Он отмечает, что эта «волновая поверхность» (surface de l'onde) рассматривает всех участников плоских волновых фронтов, которые пересечь начало единицу времени назад, и перечислил математические условия, которым она должна удовлетворять. Но он сомневался в возможности получения поверхности из этих условий.
Во «втором дополнении» Френель в конечном итоге использовал два связанных факта: (i) «волновая поверхность» также была поверхность лучевой скорости, которая может быть получен путем разделения, что он по ошибке назвал «эллипсоидом упругости» ; и (ii) «волновая поверхность» пересекала каждую плоскость симметрии эллипсоида двумя кривыми: кругом и эллипсом. Таким образом, он обнаружил, что «волновая поверхность» описывается уравнением 4-й степени
где 
Ранее во "втором дополнении" моделировались Френелем среда как массив точечных масс и обнаружил, что соотношение сила- смещение описывается симметричной матрицей , подтверждая наличие трех взаимно перпендикулярных осей. Позже в документе этом он отмечен, что в двухосном кристалле, в котором есть только одна лучевая скорость волны, в котором есть только одна нормальная скорость волны, совпадают с направлениями, в которых есть только одна лучевая скорость. В настоящее время мы называем первые направления оптическими осями или бинормальными осями, а последние - лучевыми осями или бирадиальными осями (см. Двулучепреломление ).
«Второе приложение Френеля» было подписано 31 марта 1822 года и отправлено на следующий день. чем через год после публикации его гипотезы о чистых поперечных волнах и менее чем через год после демонстрации его прототипа восьмипанельного маячного объектива (см. ниже).
Френель все еще хотел механическое основание для упругости и строгое рассмотрение вопросов в своих «вторых мемуарах» о двойном лучепреломлении, консолидация и реорганизация его работы по этому вопросу, опубликованная в Recueils of the Académie des Sciences за 1824 год; на самом деле это не было напечатано до конца 1827 года, через несколько месяцев после его смерти. Вало показано, что двугранный текст работает при условии, что бинормали принимаются за оптические оси, направление движения - как направление распространения.
Еще в 1822 году Френель обсуждал его перпендикулярные оси с Коши. Признавая влияние Френеля, Коши разработал первую строгую теорию упругости неизотропных твердых тел (1827 г.), отсюда и первую в ней строгую теорию поперечных волн (1830 г.), которую он сразу же попытался применить в оптике. Возникшие трудности вызвали долгие соревнования по поиску точной механической модели эфира. Собственная модель Френеля не была динамически строгой; например, он вывел реакцию на деформацию сдвига, независимо от направления движения одной частицы, в то время как все были фиксированными, и предположил, что жесткость определяет скорость волны как в натянутой струне, независимо от направления волновой нормали. Исходя из механических предположений, генерируется проверяемые формулы, охватывающий диапазон оптических явлений, основанный на механических предположениях.
Хроматическая поляризация в пластиковом транспортире, вызванная двойным лучепреломлением, вызванным напряжением. В 1815 году Брюстер сообщил, что цвет, когда срез изотропного материала, помещенный между скрещенными поляризаторами, подвергнутому механическому воздействию. Сам Брюстер сразу и правильно приписал это явление двойному лучепреломлению, вызванному напряжением - теперь как фотоупругость.
В мемуарах, опубликованных в сентябре 1822 года, Френель объявил, что он подтвердил диагноз Брюстера напрямую, сжав комбинацию стеклянных призм настолько сильно, что сквозь него действительно можно было увидеть двойной образ. В своем эксперименте Френель выстроил семь призм 45 ° -90 ° -45 °, короткая сторона к короткой стороне, с углами 90 °, направленными в чередующиеся направлениях. На концах были добавлены две полупризмы, чтобы сделать всю сборку прямоугольной. Призмы были разделены тонкими пленками скипидара (теребентин ) для питания внутренних отражений и обеспечения четкого обзора вдоль ряда. Когда четыре призмы с аналогичной ориентацией были сжаты в тисках от вершины к основанию по линии визирования, объект, наблюдаемый через сборку, дал два изображения с перпендикулярной поляризацией с видимым интервалом 1,5 мм на один метр.
В конце этих мемуаров Френель предсказал, что можно использовать аналогичное использование призм без сжатия, чтобы, что оптическое вращение является способом двойного лучепреломления. Если бы призмы вырезаны из монокристаллического кварца с их оптическими осями, выровненными вдоль ряда, и с чередующими направлениями оптического вращения, объект, наблюдаемый при взгляде вдоль общей оптической оси, дал бы два изображения, которые казались бы неполяризованными, если бы их рассматривать только через анализатор. ; но если смотреть через ромб Френеля, они будут поляризованы под углом ± 45 ° к плоскости отражения (потому что они изначально будут поляризованы по кругу в противоположных направлениях). В своих мемуарах от декабря 1822 года, он сообщил, что он подтвердил это предсказание, термин "круговая поляризация". Чтобы получить видимое разделение изображений, ему потребовалась только одна призма 14 ° -152 ° -14 ° и две полупризмы; он просто мимоходом заметил, что разделение можно увеличить, увеличив количество призм.
Для дополнения к переводу Риффолта Томсон "Химическая система", Френель был выбран для написания статьи о свете. Получившееся в результате 137-страничного эссе под названием De la Lumière (О свете) было, по-видимому, закончено в июне 1821 года и опубликовано к февралю 1822 года. С разделами, посвященными природой света, дифракции, интерференции тонких пленок, отражению и преломлению, двойному лучепреломлению и поляризации, хроматическая поляризация и модификация поляризации путем отражения, он сделал всесторонний аргумент в пользу теории волн для читателей, не ограничивая физиками.
Чтобы изучить первые мемуары Френеля и приложения о двойном лучепреломлении, Académie des Sciences назначил Ампера, Араго, Фурье и Пуассона. Их отчет представлен на собрании 19 августа 1822 года. Затем, по словам Эмиля Верде, в переводе Айвор Граттан-Гиннесс :
Сразу после прочтения доклада взял Лаплас и... провозгласил исключительную важность только что представленной работы: он поздравил автора с его стойкостью и проницательностью, которые привели его к открытию, ускользнув от понимания самый умный и несколько предвосхищенных суждений потомков, заявлено, что ставит эти исследования выше, что сообщалось в Академии в течение долгого времени.
Объявлял ли Лаплас о своем обращении к волновой теории - в возрасте 73 лет. - неясно. Граттан-Гиннесс поддержал эту идею. Бухвальд.
Дифракционная картина Эйри на расстоянии 65 мм от круглой апертуры 0,09 мм, освещенная красным лазером. Размер изображения: 17,3 мм × 13 мм В следующем году Пуассон, не подписанный отчет Араго, оспорил возможность появления поперечных волн в эфире. Он отметил, что они не дают правильных результатов для частного отражения и двойного лучепреломления - как если бы это была проблема Френеля, а они не его собственные - и что предсказанные волны, даже если были изначально поперечные, по мере распространения становились более продольными. В ответ Френель отметил, среди прочего, что уравнения, которые так верил Пуассон, даже не предсказывают вязкость. Смысл был ясен: если поведение света не было удовлетворительно объяснено за исключением поперечных волн, теоретики не должны отказываться от поперечных волн из уважения к предвзятым представлениям об эфире; скорее, создатели моделей эфира должны создать модель, учитывающую поперечную волну. По словам Роберта Силлимана, Пуассон в конце концов окончую теорию незадолго до своей смерти в 1840 году.
Среди французов сопротивления Пуассона было исключением. По словам Эжена Франкеля, «в Париже, кажется, не было никаких дебатов по этому поводу после 1825 года». Действительно, почти все поколение физиков и математиков, достигших зрелости в 1820-х годах - Пуийе, Савар, Ламе, Навье, Лиувилль, Коши - похоже, сразу же приняли эту теорию ». Другой видный французский оппонент Френеля, Био, в 1830 году, похоже, занял нейтральную позицию и в конце концов волновую теорию - возможно, к 1846 году и, конечно, к 1858 году.
В 1826 году британский астроном Джон Гершель, который работал над этим длиной в книгу для Энциклопедия Metropolitana, задал Френелю три вопроса о двойном лучепреломлении, частичном отражении и их связи с поляризацией. Получившаяся в результате статьи, озаглавленная просто «Свет», очень сочувствовала волновой теории, хотя и не была полностью свободной от селекционистского языка. Он находился в частном обращении в 1828 году и был опубликован в 1830 году. Между тем, перевод Янга Френеля «Де ла Люмьер» публиковался частями с 1827 по 1829 год. Джордж Бидделл Эйри, бывший люкасовский профессор в Кембридже и будущий Королевский астроном безоговорочно принял волновую теорию к 1831 году. В 1834 году он классно вычислил дифракционную картину круглой апертуры на основе волновой теории, объяснив тем самым ограниченное угловое разрешение идеального телескопа (см. дискри ). К концу 1830-х годов единственным выдающим британским физиком, который выступал против волновой теории, был Брюстер, возражения которого включали трудность объяснения фотохимических эффектов и (по его мнению) дисперсии.
Немецкий перевод Де ла Люмьера был опубликован частями в 1825 и 1828 годах. Теория волнуется принята Фраунгофер в начале 1820-х годов и Францем Эрнстом Нейманом в 1830-х годах, а начал пользоваться благосклонностью в немецких учебниках.
Экономия предположений в рамках волновой теории настроенной настроенной Уильямом Уэвеллом в его «Истории индуктивных наук», опубликованной в 1837 г. В корпускулярной системе, «каждый новый класс фактов требует нового предположения», тогда как в волновой системе гипотеза, разработанная для объяснения одного явления, затем обнаруживается, чтобы объяснить другие предположения. В корпускулярной системе нет «ни неожиданного успеха, ни счастливого совпадения, ни сближения принципов с удаленных сторон»; но в волновой системе «все стремится к единству и простоте».
Следовательно, в 1850 году, когда Фуко и Физо экспериментально представили, что свет распространяется медленнее в воде, чем в воздухе, в соответствии с волновым объяснением рефракции и вопреки корпускулярному объяснению, результат не стал неожиданностью.
Френель не был первым человеком, сфокусировавшим луч маяка с помощью линзы. Эта награда, по-видимому, принадлежит лондонскому стеклодуву Томасу Роджерсу, который использует идею Trinity House в 1788 году. Первые линзы Rogers диаметром 53 см и толщиной 14 см в центре были установлены в Старый Нижний Маяк в Портленд Билл в 1789 году. Образцы следовали в Хоут Бейли, Северный Форленд и по крайней мере в четырех других местах. Но большая часть света терялась из-за поглощения стеклом.
1: Поперечное сечение линзы Бюффона / Френеля. 2: Поперечное сечение обычное плосковыпуклой линзы эквивалентной оптической силы. (Версия Бюффона была двояковыпуклой.). И Френель не был первым, кто использовал выпуклую линзу серией концентрических кольцевых призм для уменьшения веса и числа. В 1748 году граф Бюффон предложил шлифовать такие призмы как ступеньки в цельном куске стекла. В 1790 году (хотя вторичные источники указывают дату как 1773 или 1788) маркиз де Кондорсе предположил, что было бы проще изготавливать кольцевые секции по отдельности и собрать их на раме; но даже это было непрактично в то время. Эти конструкции предназначались не для маяков, а для горящих стекол. Брюстер, однако, предложил систему, аналогичную системе Кондорсе в 1811 г., и 1820 г. выступал за его использование в британских маяках.
Между тем 21 июня 1819 г. Френель был временно откомандирован Комиссией Фрес (Комиссия Маяков) по рекомендации Араго ( член комиссии с 1813 г.), чтобы рассмотреть возможные нарушения в освещении маяка. Комиссия была учреждена Наполеоном в 1811 году и подчинена Корпусу понтов - работодателю Френеля.
К концу августа 1819 года, не зная о предложении Бюффона-Кондорсе-Брюстера, Френель сделал свое первое выступление перед Комиссия рекомендовала то, что он назвал lentilles à échelons (ступенчатые линзы), для замены используемых в то время отражателей, которые отражали только около половины падающего света. Один из собравшихся комиссаров, Жак Шарль, вспомнил предложение Бюффона. Френель был разочарован, обнаружив, что он снова «прорвался через открытая дверь ». Но, в то время как версия Бюффона была двояковыпуклой и цельной, версия Френеля была плосковыпуклой и состояла из нескольких призм для упрощения конструкции. При официальном бюджете в 500 франков, Френель обратился к трем производителям. Третий, Франсуа Солей, нашел способ устранить дефекты путем повторного нагрева и повторной формовки стекла. Араго помог Френелю в разработке модифицированной лампы Argand с концентрическими фитилями (концепция, которую Френель приписал к графу Рамфорду ) и случайно обнаружил, что рыбий клей был термостойким, что делало его пригодным для использования в линзах. Прототип с линзовой панелью площадью 55 см, содержащей 97 многоугольные (не кольцевые) призмы, были закончены в марте 1820 года - и настолько впечатлили комиссию, что Френеля попросили создать полную восьмипанельную версию. Год спустя, несмотря на недостаточное финансирование, эта модель имела панели площадью 76 см. публичное представление вечером 13 апреля 1821 г. по сравнению с самыми последними отражателями, которые внезапно стали устаревшими.
(Френель признал британские линзы и изобретение Буффона в мемуарах, опубликованных в 1822 году. Дата этих мемуаров может быть источником заявления о том, что маяк Френеля адвокатская деятельность началась на два года позже, чем у Брюстера; но из текста ясно, что участие Френеля началось не позднее 1819 года.)
Поперечное сечение линзы маяка Френеля первого поколения с наклонными зеркалами m, n выше и ниже преломляющей панель ПДУ (с центральным сегментом А). Если поперечное сечение в каждой вертикальной плоскости через лампу L одинаково, свет распространяется равномерно по горизонту. Следующей линзой Френеля был вращающийся аппарат с восемью панелями типа «яблочко», образованными кольцевыми дугами Сен-Гобен, излучающий восемь вращающихся лучей, которые моряки увидят как периодическую вспышку. Сверху и позади каждой основной панели была небольшая наклонная панель трапециевидного очертания с трапециевидными элементами. Это преломляло свет в наклонное плоское зеркало, которое затем отражало его горизонтально, на 7 градусов впереди основного луча, увеличивая продолжительность вспышки. Под основными панелями находились 128 маленьких зеркал, расположенных в четыре кольца, расположенных друг над другом, как ламели жалюзи или жалюзи. Каждое кольцо в форме усеченного конуса или конуса отражало свет до горизонта, давая более тусклый устойчивый свет между вспышками. Официальное испытание, проведенное на недостроенной Триумфальной арке 20 августа 1822 года, было засвидетельствовано комиссией, а также Людовиком XVIII и его свитой с расстояния 32 км. Аппарат хранился на зиму в Бордо, а затем был повторно собран на Кордуанском маяке под наблюдением Френеля. 25 июля 1823 года зажглась первая в мире линза Френеля на маяке. Примерно в это же время Френель начал откашливаться кровью.
В мае 1824 года Френель был назначен секретарем Комиссии по делам женщин, став первым членом этого органа, получившим зарплату. Он также был экзаменатором (не преподавателем) в Политехнической школе с 1821 года; но плохое здоровье, долгие часы во время экзаменационного сезона и беспокойство о том, как судить других, побудили его оставить этот пост в конце 1824 года, чтобы сберечь силы для работы на маяке.
В том же году он разработал первый фиксатор. линза - для равномерного распределения света по горизонту и минимизации потерь сверху и снизу. В идеале изогнутые преломляющие поверхности сегментами тороидов вокруг общей вертикальной оси, так что диоптрийная панель будет выглядеть как цилиндрический барабан. Если бы это было дополнено отражающими (катоптрическими ) кольцами над и под преломляющими (диоптрическими) частями, весь аппарат выглядел бы как улей. Вторая линза Френеля, поступившая на вооружение, действительно была фиксированной линзой третьего порядка, установленной в Дюнкерке к 1 февраля 1825 года. Однако из-за сложности изготовления больших тороидальных призм этот аппарат имеет 16-сторонний многоугольный план.
В 1825 году Френель расширил свою конструкцию фиксированной линзы, добавив вращся матрицу вне фиксированной матрицы. Каждая панель вращающегося массива была преломлять часть фиксированного света от горизонтального веера в узкий луч.
Также в 1825 году Френель представил Carte des Phares (Карта маяка), добавить к системе 51 маяки меньшие габаритные огни, в иерархии размеров линз (называемые порядками, первый порядок - самый большой), с различными играми для облегчения распознавания: постоянный свет (от фиксированной линзы), одна вспышка в минуту (от вращающейся линзы) с восемью панелями) и двумя в минуту (шестнадцать панелей).
Вращающаяся катадиоптрическая линза Френеля первого порядка, датированная 1870 годом, выставлена в Национальном морском музее, Париж. В этом случае диоптрические призмы (внутри бронзовых колец) и катадиоптрические призмы (снаружи) расположены так, чтобы давать чисто мигающий свет с четырьмя вспышками на оборот. Высота сборки составляет 2,54 метра, а вес - около 1,5 тонны. В конце 1825 года, чтобы уменьшить потери света в отражающих элементах, Френель затем заменил каждое зеркало катадиоптрической призмой, через этот свет проходил бы путем преломления второй через первую поверхность, полное внутреннее отражение преломление через третью поверхность. Результатом стала линза маяка, которую мы теперь знаем. В 1826 году он собрал небольшую модель для использования на канале Сен-Мартен, но он не дожил до полноразмерной версии.
Первая фиксированная линза с тороидальными призмами была применена первым порядком, разработанным Аланом Стивенсоном под Леонора Френеля и изготовленным Isaac Cookson Co из французского стекла; он поступил на вооружение на острове Мэй, Шотландия, 22 сентября 1836 года. Первые большие катадиоптрические линзы были изготовлены в 1842 году для маяков на Гравелине и на острове Вьерж ; это были фиксированные линзы третьего порядка с катадиоптрическими кольцами (сделанными из сегментов) диаметром один метр. Линза Стивенсона первого порядка Скерривора, освещенная в 1844 году, была лишь частично катадиоптрической; он был похож на линзу Кордуана, за исключением того, что нижние планки были заменены катадиоптрическими призмами французского производства, а зеркала остались наверху. Первая полностью катадиоптрическая линза первого порядка, установленная в Эйли в 1852 году, также давала восемь вращающихся лучей плюс фиксированный свет внизу; но его верхняя часть имеет восемь катадиоптрических панелей, фокусирующие свет примерно на 4 градуса впереди главных лучей, чтобы удлинить вспышки. Первая полностью катадиоптрическая линза с чисто вращающимися лучами - также первого порядка - была установлена в Сен-Клеман-де-Бален в 1854 году и ознаменовала завершение оригинальной Carte des Phares Огюстена Френеля.
Закрыть вид сверху тонкой пластиковой линзы Френеля Производство моноблочных ступенчатых линз (примерно так, как задумал Buffon) в конечном итоге стало прибыльным. К 1870-м годам в США такие линзы изготавливались из прессованного стекла и использовались с небольшими фонарями на кораблях и пирсах. Подобные линзы используются в фонарях Френеля для сценического освещения. Линзы с более мелкими ступеньками конденсаторами в диапроекторах . Еще более тонкие ступеньки можно найти в недорогих пластиковых «листах» лупы.
Бюст Августина Френеля работы Давида д'Анжера (1854), ранее на маяке Уртен, Жиронда, а теперь экспонируется в Национальном морском музее Френель был избранным в Société Philomathique de Paris в апреле 1819 г. а в 1822 году стал одним из редакторов Бюллетеня общества Сосьете. Еще в мае 1817 года по предложению Араго Френель подал заявление о приеме в члены Академии наук, но получил только один голос. Успешным кандидатом в этом случае был Жозеф Фурье. В ноябре 1822 года, когда Фурье был назначен постоянным секретарем Академии, в отделе физики образовалась вакансия, которую в феврале 1823 года занял Пьер Луи Дюлон 36 голосами против 20. Но в мае 1823 года была оставлена другая вакансия. Смертью Жака Шарля, избрание Френеля было единодушным. В 1824 году Френель был удостоен звания кавалера Почетного легиона (кавалера Почетного легиона ).
Между тем в Великобритании волновая теория еще не прижилась; в ноябре 1824 года Френель писал Томасу Янгу: отчасти говоря:
Я далек от того, Чтобы отрицать то значение, которое я придаю похвале английских ученых, или делать вид, что они не льстили бы мне приятно. безусловно, мне часто требовалось укус тщеславия, чтобы побудить меня к продолжаю свои исследования в моменты отвращения или разочарования; М. Араго, Лапласа и Био, никогда не доставляли мне такого удовольствия, как открытие теоретической истины и моего подтверждения расчетов эксперимента. последовали "похвалы английских ученых". мычал. 9 июня 1825 года Френель стал иностранным членом Лондонского королевского общества. В 1827 г. он был награжден медалью Рамфорда за 1824 г. «За развитие теории применительно к явлениям поляризованного света и за важные открытия в физической оптике».
Памятник Френелю на месте его рождения (см. выше) был освящен 14 сентября 1884 года с речью Жюля Жамена, отдельный секретарь Академии наук. «ФРЕСНЕЛЬ» входит в число 72 имен, выбитых на Эйфелевой башне (на юго-восточной стороне, четвертое слева). В 19 веке, когда каждый маяк во приобрел линзу Френеля, каждый приобрел бюст Френеля, по-оценке, наблюдая за береговой линией, которую он сделал более безопасной. Лунные детали Промонториум Френель и Рима Френель были позже названы его именем.
Могила Френеля на кладбище Пер-Лашез в Париже, сфотографировано в 2018 году Здоровье Френеля, которое всегда было плохим, плохо, зимой 1822–1823 годов, что повысило исследования актуальность его перспективных исследований и (отчасти) помешало ему опубликовать статью о поляризации и двойном лучепреломлении для Британской энциклопедии. Эти периодом датируются воспоминания о круговой и эллиптической поляризации и оптическом вращении, а также подробном выводе уравнений Френеля и их применения к полному внутреннему отражению. Весной он, по его мнению, достаточно поправился, чтобы контролировать установку линз в Кордуане. Вскоре после этого выяснилось, что его заболевание - туберкулез.
. В 1824 году ему посоветовали, что если он хочет жить дольше, ему нужно сократить свою деятельность. Считая свою работу с маяком своей обязанностью, он ушел должности экзаменатора Политехнической школы и закрыл научные тетради. В его последней записке в Академию, зачитанной 13 июня 1825 г., описывался первый радиометр, наблюдаемая сила отталкивания объяснялась разницей температур. Хотя его фундаментальные исследования прекратились, его защита не прекратилась; еще в августе или сентябре 1826 года он нашел время ответить на вопросы Гершеля по волновой теории. Именно Гершель порекомендовал Френеля для получения медали Рамфорда Королевского общества.
Кашель Френеля усилился зимой 1826–1827 гг., Из-за чего он был слишком болен, чтобы вернуться в Матье весной. Заседание Академии 30 апреля 1827 года было последним, на котором он присутствовал. В начале июня его доставили в Виль-д'Авре, в 12 км к западу от Парижа. Там к нему присоединилась его мать. 6 июля Араго прибыл, чтобы доставить медаль Рамфорда. Почувствовав горе Араго, Френель прошептал, что «самая красивая корона мало что значит, когда ее кладут на могилу друга». У Френеля не было сил ответить Королевскому обществу. Он умер восемь дней спустя, в День взятия Бастилии.
. Он похоронен на кладбище Пер-Лашез в Париже. Надпись на его надгробии частично стерта; в разборчивой части при переводе написано: «Памяти Огюстена Жана Френеля, член Института Франции ».
Эмиль Верде (1824–1866) «Вторые мемуары» Френеля о двойном лучепреломлении были напечатаны только в конце 1827 года, через несколько месяцев после его смерти. Был произведен отрывок из этих мемуаров, напечатанный в 1822 году. Его окончательная трактовка частичного и полного внутреннего отражения, прочитанная в Академии в 1723 года, считалась утерянной до тех пор. Был вновь обнаружен среди бумаг умершего Жозефа Фурье (1768–1830) и был напан в 1831 году. До тех пор он известен в основном из отрывков, напечатанных в 1823 и 1825 годах. Мемуары, вводят форму параллелепипеда Ромба Френеля, прочитанного в марте 1818 года, не использовался до 1846 года, а затем вызвал такой интерес, что вскоре был переиздан на английском языке. Большинство работ Френеля о поляризованном свете до 1821 года, в том числе его первая теория хроматической поляризации (представленная 7 октября 1816 года) и важнейшее «приложение» от января 1818 года, не были опубликованы полностью до тех пор, пока не начали выходить его полные работы («Полные сочинения»). появилось в 1866 году. «Дополнение» от июля 1816 года, предлагающее «эффективный луч» и сообщающее о знаменитом эксперименте с двойным зеркалом, постигла та же участь, что и «первые мемуары» о двойном лучепреломлении.
Публикация Само собрание сочинений Френеля было отложено из-за смерти сменявших друг друга редакторов. Первоначально эта задача была поручена Феликсу Савари, который умер в 1841 году. Он был возобновлен двадцатью годами позже министерством народного просвещения. Из трех редакторов, названных в конце концов в Oeuvres, Сенармон умер в 1862 году, Верде в 1866 году и Леонор Френель в 1869 году, к тому времени из трех томов вышли только два. В начале т. 3 (1870 г.) завершение проекта описанного в длинной сноске «Ж. Лиссажу ».
Не включены в произведения две короткие заметки Френеля о магнетизме, которые были обнаружены среди рукописей Ампера. В ответ на открытие Эрстедом электромагнетизма в 1820 году, Ампер использует предположил, что поле постоянного магнита возникает из-за макроскопического циркулирующего тока.. Вместо этого Френель предположил, что вокруг каждой частицы магнита циркулирует микроскопический ток. В своей первой статье он утверждал, что микроскопические токи, в отличие от макроскопических, могут объяснить, почему полый цилиндрический магнит не теряет свой магнетизм при продольном заметании. В своей второй заметке от 5 июля 1821 года он также утвержден, что постоянный магнит должен быть горячим, тогда как микроскопические токи, циркулирующие вокруг молекул. Он не должен был быть знать, что основное состояние магнетизма даже меньше, чем молекулы (см. Магнитный момент электрона ). Эти две записи вместе с признанием Ампера были опубликованы в 1885 году.
Эссе Френеля «Ревери» 1814 года не сохранилось. Хотя ее содержание было бы интересно историкам, о ее качестве можно судить по факту, что сам Френель никогда не упоминал о ней в зрелом возрасте.
Более тревожной является судьба последней статьи "Sur les Différents Systèmes". relatifs à la Théorie de la Lumière »(« О различных системах света, относящихся к теории »), которую Френель написал для недавно выпущенного английского журнала European Review. Эта работа, кажется, была похожа по объему на эссе Де ла Люмьера 1821/22, за исключением того, что с тех пор развились взгляды Френеля на двойное лучепреломление, круговую и эллиптическую поляризацию, оптическое вращение и полное внутреннее отражение. Рукопись была получена агентом издателя в начале сентября 1824 года и незамедлительно отправлена в Лондон. Но журнал потерпел неудачу до того, как был опубликован вклад Френеля. Френельуспешно восстановить рукопись. Редакторы его собрания сочинений также не его найти и признали, что оно, вероятно, потеряно.
В 1810 Араго экспериментально установлено, что степень преломления звездного света не зависит от направления движения Земли относительно луча зрения. В 1818 году Френель показал, что этот результат можно объяснить теорией, используя гипотезы о том, что объект с показателемомления 
В своем анализе двойного лучепреломления Френель предположил, что разные показатели преломления в разных направлениях в одной и той же среде были вызваны направленным изменением упругости, а не плотность (потому что понятие массы на единицу объема направлено). Но в своей трактовке частичного отражения он предположил, что разные показатели преломления разных сред были вызваны разной плотностью эфира, а не разной эластичностью. Последнее решение, хотя и озадачивающее в контексте двойного лучепреломления, соответствовало более ранней трактовке сопротивления эфира.
В 1846 году Джордж Габриэль Стоукс указал, что нет необходимости разделять эфир внутри движущегося объекта на две части; все это можно рассматривать как движущееся с общей скоростью. Затем, если эфир сохранялся, а его плотность изменялась пропорционально
Аналогия между световыми волнами и поперечными волнами в упругих твердых телах не предсказывает дисперсию - то есть частотную зависимость скорости распространения, что позволяет призмам формировать спектры и заставляет линзы страдать от хроматической аберрации. Френель в трудах Де ла Люмьера и во втором дополнении к его первым мемуарам о двойном лучепреломлении предположил, что дисперсию можно объяснить, если частицы среды действуют друг на друга на расстояниях, составляющих значительные доли длины волны. Позже, более чем однажды, Френель ссылался на демонстрацию этого результата как на содержащуюся в примечании, приложенном к его «вторым мемуарам» о двойном лучепреломлении. Но такая заметка не появилась в печати, и соответствующие рукописи, найденные после его смерти, показали только то, что около 1824 года он сравнивал показатели преломления (измеренные Фраунгофером) с теоретической формулой, значение которой не было полностью объяснено.
В 1830-х годах предложение Френеля было подхвачено Коши, Пауэллом и Келландом, и действительно было обнаружено, что оно вполне согласуется с изменением показателей преломления с длиной волны более видимый спектр для различных прозрачных сред (см. уравнение Коши ). Этих исследований было достаточно, чтобы показать, что волновая теория по крайней мере совместима с дисперсией. Однако, если модель дисперсии должна была быть точной в более широком диапазоне частот, ее необходимо было модифицировать, чтобы учесть резонансы в среде (см. уравнение Селлмейера ).
Аналитическая сложность вывода Френелем поверхности лучевых скоростей была неявной проблемой для поиска более короткого пути к результату. На это ответил МакКуллах в 1830 году и Уильям Роуэн Гамильтон в 1832 году.
Гамильтон пошел дальше, установив два свойства поверхности, которые Френель за короткое время упустил из виду: (i) в каждой из четырех точек, где внутренний и внешний листы поверхности соприкасаются, поверхность имеет касательный конус (касательный к обоим листам), следовательно, конус нормалей, что указывает на то, что конус нормалей волнового направления соответствует одному вектору лучевой скорости; и (ii) вокруг каждой из этих точек внешний лист имеет окружность контакта с касательной плоскостью, указывающая на то, что конус луча направления соответствует единственному вектору скорости по нормали от волны. Как отмечал Гамильтон, эти свойства соответственно означают, что (i) узкий луч, распространяющийся внутри кристалла в направлении скорости одиночного луча, при выходе из кристалла через плоскую поверхность разрывается на полый конус (внешнее коническое преломление) и (ii) узкий луч, падающий на плоскую поверхность кристалла в соответствующем направлении (соответствующем направлению нормальной скорости одиночной внутренней волны), войдя в кристалл, превратится в полый конус (внутреннее коническое преломление).
Таким образом, новая пара явлений, качественно отличных от всего, что ранее наблюдалось или предполагалось, была предсказана математикой как следствие теории Френеля. Быстрое экспериментальное подтверждение этих предсказаний Хамфри Ллойдом принесло Гамильтону приз, который никогда не приносил Френелю: немедленную известность.
Фонарная комната Кордуанского маяка, в которой первая линза Френеля была введена в эксплуатацию в 1823 году. Текущая фиксированная катадиоптрическая линза «улей» заменила оригинальную вращающуюся линзу Френеля в 1854 году. Линзы Френеля защищают жизни и имущество во всем мире. Что касается других преимуществ, историк науки Тереза Х. Левитт отметила:
Куда бы я ни посмотрел, история повторялась. Момент, когда линза Френеля появилась в каком-то месте, был моментом, когда этот регион стал связанным с мировой экономикой.
В истории физической оптики успешное возрождение Френелем теории волн делает его центральной фигурой между Ньютоном, который придерживался этой теории. свет состоял из корпускул, и Джеймс Клерк Максвелл, который установил, что световые волны являются электромагнитными. В то время как Альберт Эйнштейн охарактеризовал работу Максвелла как «самую глубокую и наиболее плодотворную из того, что физика пережила со времен Ньютона», комментаторы эпохи между Френелем и Максвеллом сделали столь же сильные заявления о Френеле:
Теория Френеля, к которой я сейчас перехожу, и которая не только охватывает все известные явления., но даже превзошел наблюдения и предсказал последствия, которые впоследствии были полностью подтверждены, - я убежден, что будет рассматриваться как лучшее обобщение в физической науке, сделанное с момента открытия всемирной гравитации.
В 1841 г. Ллойд опубликовал свои «Лекции по волновой теории света», в которых описал теорию поперечных волн Френеля как «благороднейшую ткань, которая когда-либо украшала область физической науки, за исключением системы Вселенной Ньютона».Возможно, было бы слишком фантастично пытаться провести параллелизм между выдающимися личностями, фигурирующими в этих двух историях. Если бы мы сделали это, мы должны были бы рассматривать Хайгенса и Гука как стоящих на месте Коперника, поскольку они, как и он, провозгласили истинную теорию, но предоставил будущему веку дать ему развитие и механическое подтверждение; Малус и Брюстер, сгруппированные вместе, соответствуют Тихо Браге и Кеплеру, трудолюбивым в накоплении наблюдений, изобретательным и счастливым в открытии законов явлений; вместе взятые, Янг и Френель составляют Ньютона в оптической науке.
То, что Уэвелл называл «истинной теорией», с тех пор претерпело два основных пересмотра. Первый, Максвелл, определил физические поля, вариации которых составляют световые волны. Не пользуясь этими знаниями, Френель сумел построить первую в мире когерентную теорию света, ретроспективно показав, что его методы применимы к множеству типов волн. Второй пересмотр, инициированный объяснением Эйнштейном фотоэлектрического эффекта, предполагал, что энергия световых волн делится на кванты, которые в конечном итоге отождествлялись с частицами, называемыми фотонами. Но фотоны не совсем соответствовали корпускулам Ньютона; например, объяснение Ньютоном обычного преломления требовало, чтобы корпускулы перемещались быстрее в средах с более высоким показателем преломления, чего не делают фотоны. Фотоны не вытесняли волны; скорее, они привели к парадоксу дуальности волна-частица. Более того, явления, изученные Френелем, которые включали почти все известные в то время оптические явления, все еще легче всего объяснить с точки зрения волновой природы света. Так получилось, что еще в 1927 году астроном Эжен Мишель Антониади объявил Френеля «доминирующей фигурой в оптике».
Портал биографии 
Портал Франции 
Портал истории науки 
Инженерный портал 
Портал физики Работы Френеля, которые были полностью или в значительной степени переведены на английский язык, как указано в приведенной выше библиографии, - это Arago Fresnel 1819 и Fresnel 1815a, 1818a, 1818b, 1818c, 1821, 1822a, 1822b и 1827. (Современный читатель s найдет большую часть 1818a загадочным, потому что он имеет дело с линейной и круговой поляризацией и оптическим вращением, но еще не выражен в терминах поперечных волн.)
Наиболее подробный вторичный источник по Френелю на английском языке, по-видимому, Buchwald 1989 (24 + 474 стр.) - в котором Френель, хотя и не назван в названии, явно является центральным персонажем.
Что касается линз маяков, в этой статье много цитируется Левитта 2013, Элтона 2009 и Томаса Тэга из Общества маяков США (см. «Внешние ссылки» ниже). Все три автора имеют дело не только с вкладами Френеля, но и с более поздними инновациями, которые здесь не упоминаются.
По сравнению с объемом и влиянием его научных и технических работ, биографическая информация о Френеле чрезвычайно скудна. Его критической биографии длиной в книгу не существует, и всякий, кто предлагает написать ее, должен признать тот факт, что письма, опубликованные в его Oeuvrescompètes, - вопреки названию - сильно отредактированы. По словам Роберта Х. Силлимана (1967, стр. 6n): «По недовольному мнению редакторов, частично продиктованному, как можно подозревать, по политической целесообразности, письма появляются в фрагментарной форме, не сохраняя почти ничего, кроме технических обсуждений. Френеля и его корреспондентов ». Из вторичных источников неясно, сохранились ли рукописи этих писем.
 | Викицитатник содержит цитаты, связанные с: Огюстен-Жан Френель |
