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Fresnel, Augustin

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Biografia

Fisico francese (Broglie 1788-Ville d'Avray, Parigi, 1827). Alle dipendenze dello Stato esercitò la professione di ingegnere stradale, eccettuato il periodo dei Cento giorni, durante il quale fu sospeso per il suo atteggiamento legittimista. Si segnalò nel 1815 all'attenzione degli studiosi presentando all'Accademia delle Scienze due memorie sulla propagazione della luce che gli valsero l'interessamento e la collaborazione di J. D. F. Arago in una serie di ricerche di ottica fisica fondamentali per l'affermazione della teoria ondulatoria della luce, proposta da C. Huygens e sostenuta da T. Young, contro l'interpretazione corpuscolare di ispirazione newtoniana. Fresnel si propose di coordinare in un quadro intuitivamente accettabile i principi della teoria ondulatoria apparsi in differenti epoche (onde elementari, principio dell'inviluppo e principio dell'interferenza) e riuscì a dare una trattazione matematica del meccanismo di propagazione delle onde luminose, confermata da brillanti esperienze. Nel 1818 scrisse una memoria sul fenomeno della diffusione, premiata dall'Accademia delle Scienze di Parigi, e in seguito estese i propri studi al problema della polarizzazione e ideò un metodo per calcolare il comportamento di un cristallo nei confronti della birifrazione (ellissoide detto degli indici o di Fresnel). Arago affrontò alcune esperienze nelle quali si stabilì che due raggi di luce polarizzati in piani paralleli interferiscono sempre, mentre se vengono polarizzati in piani perpendicolari non interferiscono mai. Per spiegare questi effetti non era più accettabile, secondo Fresnel, l'ipotesi avanzata da Huygens e dai successori, secondo cui le onde luminose erano longitudinali, cioè le oscillazioni avvenivano lungo la linea di propagazione, come nel caso delle onde sonore; egli ammise perciò che le onde fossero trasversali, cioè perpendicolari a tale linea. Questa teoria portava però a concepire l'etere, quale mezzo vibrante, con le caratteristiche fisiche di un solido; ciò sollevava complessi problemi per cui Arago si rifiutò di apporre la firma sulla memoria presentata da Fresnel il quale proseguì da solo le ricerche e, malgrado contrasti e difficoltà concettuali che furono in parte appianati solo con la teoria elettromagnetica di Maxwell, sostenne decisamente la sua ipotesi del carattere trasversale delle onde luminose, offrendone anche alcune giustificazioni fisiche. Tra i suoi contributi di ordine pratico va segnalato il perfezionamento dei fari da marina, in cui propose l'uso di lenti particolari (lenti di Fresnel) in luogo degli specchi.

Biprisma di Fresnel

Prisma ottico con angolo rifrangente molto ottuso (quasi 180º) , utilizzato per produrre frange di interferenza. Si può considerare come composto da due prismi uniti per la base. Ponendo una sorgente luminosa puntiforme S sull'asse di simmetria del sistema, ciascun prisma ne produrrà un'immagine virtuale; le due immagini costituiscono due sorgenti virtuali coerenti che danno origine a fenomeni di interferenza.

Costruzione di Fresnel

Costruzione geometrica che consente di determinare ampiezzaA e fase φ dell'oscillazione risultante di due oscillazioni di egual frequenza e di fase diversa. Consiste nel considerare le oscillazioni componenti come vettori, le cui ampiezze A₁, A₂ riproducono, in data scala, le ampiezze delle oscillazioni, mentre le direzioni dei vettori formano con un asse di riferimento X angoli coincidenti con le fasi φ₁, φ₂ delle oscillazioni. Il vettore risultante rappresenta, in ampiezza A e fase φ, l'oscillazione risultante.

Formule di Fresnel

Esprimono la relazione tra l'intensità di un fascio luminoso e le intensità dei fasci riflesso e trasmesso per rifrazione, quando il fascio originario incide sulla superficie di separazione di due mezzi trasparenti. Nel caso in cui il fascio sia polarizzato nel piano di incidenza, i rapporti tra intensità dei fasci riflesso, , e quello incidente, I, e tra intensità dei fasci rifratto, I‟, e incidente sono dati da:

in cui i ed r sono rispettivamente gli angoli di incidenza e di rifrazione. Nel caso in cui il fascio incidente sia polarizzato perpendicolarmente al piano di incidenza, le formule di Fresnel assumono la forma:

Queste formule, dedotte da Fresnel in base all'ipotesi di un mezzo elastico in cui si propagassero le onde luminose, sono dimostrabili rigorosamente anche nell'ambito della teoria elettromagnetica della luce.

Lente di Fresnel

Lente consistente in una serie di anelli a gradinata concentrici , ottenuti come sezioni di superfici convesse; l'effetto combinato di tali anelli è quello di una lente di forma normale di uguale apertura ma di spessore molto maggior. Talvolta la lente di Fresnel è costruita in un solo pezzo, ma per dispositivi ottici di precisione deve essere costruita in pezzi separati. È usata come condensatore a corto fuoco nei proiettori luminosi, nei quali una lente normale sarebbe troppo spessa e pesante. È anche usata per distribuire uniformemente la luminosità delle immagini in schermi sui quali esse devono risultare perfettamente a fuoco; può anche sostituire lo schermo stesso.

Zona di Fresnel

In una superficie d'onda di una radiazione luminosa, sono porzioni della superficie delimitate da linee tra le quali la differenza di cammino ottico per raggi provenienti da una sorgente puntiforme sia uguale a mezza lunghezza d'onda.