Fresnel Augustin Jean
 
Encyklopedia PWN
Fresnel
[frenẹl]
Augustin Jean, ur. 10 V 1788, Broglie, zm. 14 VII 1827, Ville-d’Avray,
francuski inżynier i fizyk.
Kalendarium
Urodził się 10 V 1788 w Broglie. Ojciec Augustina, Jacques Fresnel, był architektem. Pierwsze lata życia chłopiec spędził w Cherbourgu, gdzie ojciec prowadził prace nad budową portu. W 1794 budowę przerwano i rodzina Fresnelów przeniosła się na wieś, w pobliże miasta Caen. Wstępną edukacją Augustina zajmowali się rodzice w domu. Do szkoły w Caen posłali syna, gdy ten miał dwanaście lat. Tam chłopiec słabo radził sobie z naukami humanistycznymi, natomiast był bardzo dobry z matematyki, w szkole zapoznał się z naukami ścisłymi. W 1804 rozpoczął studia w Szkole Politechnicznej w Paryżu, a dwa lata później wstąpił do paryskiej Szkoły Mostów i Dróg. W 1809 otrzymał dyplom i został inżynierem w służbie rządu. Przez wiele lat pracował przy budowach i remontach dróg i mostów. Wolny czas poświęcał badaniom naukowym w dziedzinie optyki, w której był samoukiem, bo z uczelni nie wyniósł dobrego przygotowania z fizyki. Dzielenie czasu na badania naukowe i prowadzenie prac inżynierskich męczyło go, dodatkowo także z powodu wątłego zdrowia; nie lubił zwłaszcza dozorowania ludzi, jednak poczucie obowiązku kazało mu wytrwać w służbie państwowej. Od 1821 był egzaminatorem w École Polytechnique w Paryżu. W 1823 został członkiem francuskiej Akademii Nauk, 1825 — Towarzystwa Królewskiego w Londynie, które 1827 przyznało mu Medal Rumforda (umierającemu Fresnelowi przywiózł odznaczenie Arago). Ze względu na wielki talent eksperymentatora i intuicję fizyczną uczony jest zaliczany do grona najwybitniejszych fizyków. Zmarł na gruźlicę 14 VII 1827 w Ville-d’Avray.
Optyka Fresnela
Augustin Fresnel pozostawił fundamentalne prace na temat teorii światła. Na podstawie własnych doświadczeń popartych rzetelnymi obliczeniami matematycznymi, stworzył nową teorię falową.
W 1818 przedstawił on Akademii Nauk, która rozpisała konkurs na rozprawę o dyfrakcji (ugięciu) światła, pracę, w której rozwinął problem wiązek nierównoległych (tzw. dyfrakcja Fresnela). Rozchodzenie się fal wyjaśnił Christiaan Huygens, podając tzw. zasadę Huygensa: każdy punkt ośrodka, do którego dochodzi czoło fali, staje się źródłem fal elementarnych; obwiednia tych fal tworzy nową powierzchnię falową. Fresnel uzupełnił tę zasadę, wprowadzając pojęcia spójności fal elementarnych i ich interferencji i wyjaśniając w ten sposób zjawisko dyfrakcji. Nadał też zasadzie Huygensa postać matematyczną. Elementy, na które rozkłada się powierzchnia czoła fali przy rozpatrywaniu zjawisk dyfrakcyjnych zgodnie z zasadą Huygensa–Fresnela noszą nazwę stref Fresnela.
Fresnel badał 1819 wpływ polaryzacji na interferencję światła. Podał trzy warunki, w jakich mogą powstawać prążki interferencyjne w wyniku nakładania się dwóch lub więcej fal liniowo spolaryzowanych. Uczony wykazał, że promienie spolaryzowane w płaszczyznach wzajemnie prostopadłych nie interferują ze sobą, co utrwaliło pogląd (którego autorem był 1817 Thomas Young), że światło jest falą poprzeczną. W 1822 Fresnel odkrył i wyjaśnił polaryzację kołową i eliptyczną światła oraz wytłumaczył zjawisko skręcenia płaszczyzny polaryzacji. Zbadał też zjawisko przechodzenia światła przez granicę dwóch dielektryków i sformułował 1823 jego prawa (Fresnela wzory). W 1823 odkrył polaryzację eliptyczną światła przy całkowitym wewnętrznym odbiciu. Konstruował także elementy optyczne, najbardziej znane to bipryzmat Fresnela, stosowany w przyrządach fotometrycznych, a także do obserwacji interferencji światła, oraz soczewka Fresnela.
Fresnel opracował również teorię dwójłomności kryształów, aberracji rocznej światła gwiazd. Przeprowadził doświadczenia nad wpływem ruchu Ziemi na zjawiska optyczne, co stało się podstawą elektrodynamiki poruszających się ciał i szczególnej teorii względności.
Eter kosmiczny
Fresnel, wraz z Thomasem Youngiem, jest twórcą teorii falowej, w której światło jest traktowane jako fala poprzeczna (wcześniej uważano, że jest falą podłużną) rozchodząca się w ośrodku sprężystym — eterze. Właśnie Frensel wprowadził pojęcie „eteru kosmicznego”. Miał to być wypełniający Wszechświat ośrodek, w którym rozchodziły się fale świetlne. Zgodnie z jego teorią fale świetlne w eterze rozchodziły się tak, jak fale dźwiękowe w materii. Pojęcie eteru zawierało wiele sprzeczności. Między innymi powstał problem, czy materia będąca w ruchu unosi ze sobą eter, czy też przez niego przenika. Według jednych koncepcji eter był unoszony przez materię, według innych — był nieruchomy. Inne podejście do problemu eteru zaprezentował Hendrik Lorentz, który traktował eter jako jednorodną przestrzeń pośredniczącą w oddziaływaniach poruszających się ładunków elektrycznych.
Koncepcja eteru kosmicznego została w fizyce odrzucona po doświadczeniu Michelsona–Morleya (doświadczenie mające na celu bezpośrednie sprawdzenie wpływu ruchu orbitalnego Ziemi na prędkość światła, a pośrednio sprawdzenie hipotezy istnienia eteru kosmicznego, przeprowadzone 1887 przez amerykańskich fizyków: Alberta A. Michelsona i Edwarda W. Morleya).
Ilustracje
Fresnela strefy rys. A. Dukata/Archiwum Ilustracji WN PWN SA © Wydawnictwo Naukowe PWN
Fresnel Augustin Jean, rysunek wg rozprawy z 1818 pokazujący ugięcie światła na bardzo wąskim obiekcie (dyfrakcja Fresnela) fot. Archiwum Ilustracji WN PWN SA © Wydawnictwo Naukowe PWN
Przeglądaj encyklopedię
Przeglądaj tabele i zestawienia
Przeglądaj ilustracje i multimedia