Augustin Fresnel et sa lentille, le père des phares actuels

La lentille de Fresnel en haut du phare de Saint-Mathieu

Il fallut un chercheur français, Augustin Fresnel pour réussir à augmenter la portée des phares. Aujourd'hui encore la lentille qui porte son nom (lentille de Fresnel) est encore en service dans tous les phares du monde.

Avant les recherches d'Augustin Fresnel, la portée des phares était très faible. Pour augmenter l'intensité lumineuse, les méthodes utilisées avec des miroirs métalliques notamment avaient tendance à absorber 50% du flux lumineux. Il fallait passer par des lentilles pour concentrer le flux. Mais ces lentilles étaient alors trop grosses, trop lourdes pour être utilisées en haut d'un phare.

Lentilles de Fresnel 
Principe de fonctionnement d'une lentille de Fresnel par rapport à une lentille classique

 

Augustin Fresnel, un amoureux de la recherche

Augustin Fresnel né en 1788 est un ingénieur de formation (École Polytechnique et École Nationale des Ponts et Chaussées), mais son travail ne l'intéresse guère et naturellement, il se porte vers la recherche.

Il réalise de nombreuses expériences sur les interférences lumineuses, pour lesquelles il forge la notion de longueur d'onde. Mathématicien autant que chercheur, il calcule aussi les intégrales dites de Fresnel (toujours utilisées aujourd'hui). Il s’oppose aussi à la théorie corpusculaire de la lumière de Newton en vigueur jusque-là, et par des expériences sur la diffraction de la lumière, pose les bases de sa théorie "vibratoire" de la lumière.

Lentilles de Fresnel
Différence d'épaisseur entre une lentille de Fresnel (à gauche) et une lentille classique (à droite)

Membre de la commission des phares

Dans le domaine de l’optique géométrique, Fresnel invente la lentille à échelon (dite Lentille de Fresnel) utilisée pour accroître la puissance de l’éclairage des phares. Inventée en 1822, elle est encore utilisée dans les phares qui balisent nos côtes. C'est une lentille plan-convexe découpée de sections annulaires concentriques optimisées pour alléger l'élément. Sa conception lui permet d'obtenir une courte distance focale pour un large diamètre, sans le poids et le volume nécessaire à une lentille standard.

Lentilles de Fresnel 
La lentille au sommet de Cordouan

3 fois plus de portée !

Le 19 juin 1822, Fresnel présenta la première lentille, de 76 cm de côté et 92 cm de focale. Le système fut testé quelque temps plus tard sur l'arc de triomphe de l'Étoile à Paris avec succès. Les résultats obtenus étaient 3 fois meilleurs que les systèmes précédemment utilisés.

Ainsi le phare de Cordouan, premier phare équipé vu sa portée passer de 10 km environ à 35 km ! Par la suite tous les phares de France, mais aussi ceux du monde entier utilisèrent ce type de lentille.

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