この混沌の中に単純さは隠されており、それを発見するのは私たちの役割に過ぎない。
Augustin-Jean Fresnel はフランスの土木技術者であり物理学者で、光学の研究により1830年代後半から19世紀末まで、光の波動説をほぼ満場一致で受け入れさせ、Newtonの粒子説のあらゆる痕跡を排除しました。彼は特に、反射屈折型のFresnel렌즈を発明し、灯台の可視性を拡張するための「段階的」렌즈の使用を開拓したことで知られており、海での無数の命を救いました。Count Buffon によって最初に提案され、Fresnel により独立して再発明された、より単純な屈折型の純粋屈折段階的렌즈は、スクリーン拡大鏡やオーバーヘッドプロジェクタの集光렌즈に使用されています。
Huygens の二次波の原理と Young の干渉の原理を定量的な用語で表現し、単純な色が正弦波からなると仮定することで、Fresnel は直線的な辺による回折の最初の満足のいく説明を与えました。これには直線伝播の最初の満足のいく波動ベースの説明が含まれています。彼の議論の一部は、同じ周波数だが異なる位相の正弦関数の加算が、異なる方向の力の加算に類似していることの証明でした。光波が純粋に横波であると仮定することにより、Fresnel は偏光の性質、色的偏光のメカニズム、および2つの透明等方性媒体間のインターフェースでの透過反射係数を説明しました。その後、二軸級の複屈折結晶に対する方向速度偏光関係を一般化することで、Huygens の二次波面が軸対称でない場合の屈折光線の方向と偏光を説明しました。彼の純粋横波仮説の最初の発表から、二軸問題への最初の正しい解の提出までの期間は、1年未満でした。
その後、彼は直線偏光、円偏光、楕円偏光という用語を作り出し、光学回転が円偏光の2つの方向の伝播速度の差としてどのように理解できるかを説明し、反射係数を複素数にすることにより、全内反射による偏光の変化を説明しました。これは Fresnel rhomb で利用されています。確立された粒子説の支持者は、これほど少ない仮定で非常に多くの現象の定量的説明に対抗することはできませんでした。
Fresnel は結核との生涯的な戦いを持ち、39歳でそれに屈しました。彼の生涯中に公の名人にはなりませんでしたが、彼は十分長く生きて、彼の同僚から適切な認識を受けました。これには、彼の臨終時にロンドン王立学会の Rumford Medal が含まれ、彼の名前は現代の光学と波動の用語に遍在しています。光の波動説が1860年代にMaxwellの電磁気理論に統合された後、Fresnel の貢献の大きさから注意が逸らされました。Fresnel の物理光学の統一と Maxwell のより広い統一の間の期間において、同時代の権威である Humphrey Lloyd は、Fresnel の横波理論を「Newton の宇宙体系を除いて、物理科学の領域を飾った最も高貴な建造物」と表現しました。
初期の生活
家族
Augustin-Jean Fresnel（Augustin Jean または単に Augustin とも呼ばれる）は、1788年5月10日に Normandy の Broglie で生まれ、建築家 Jacques Fresnel 1755–1805 と彼の妻 Augustine（旧姓 Mérimée）1755–1833 の4人の息子の次男でした。1790年、革命に続き、Broglie は Eure département の一部になりました。家族は2回移動しました。1789年から1790年に Cherbourg へ、1794年に Jacques の故郷である Mathieu へ移動しました。ここで Madame Fresnel は2人の息子よりも長く生き、25年間未亡人として過ごしました。
長男の Louis 1786–1809 は École Polytechnique に入学し、砲兵隊の中尉となり、スペインの Jaca で戦闘中に殺害されました。彼の23歳の誕生日の前日です。3番目の Léonor 1790–1869 は、Augustin に続いて土木技術に進み、灯台委員会の書記として彼の後任となり、彼の収集作品の編集を支援しました。4番目の Fulgence Fresnel 1795–1855 は、著名な言語学者、外交官、東洋学者となり、時々 Augustin の交渉を支援しました。Léonor は明らかに4人の中で唯一結婚した者でした。
彼らの母親の弟、Jean François "Léonor" Mérimée 1757–1836（作家 Prosper Mérimée 1803–1870 の父）は、絵の具の化学に注意を向けた画家でした。彼は École des Beaux-Arts の常任書記となり、1814年まで École Polytechnique の教授であり、Augustin と当時の主要な光学物理学者の最初の接触ポイントでした（以下を参照）。
教育
Fresnel 兄弟は最初、母親によってホームスクーリングされました。病弱な Augustin は遅い学習者と考えられ、暗記が得意ではありませんでしたが、彼が8歳まで読み始めることがほぼできなかったという人気の話は異議を唱えられています。9歳または10歳のとき、彼は木の枝を完全に機能する玩具の弓と銃に変える能力を除いて、目立たず、その成果から「天才の男」（l'homme de génie）という称号を得ました。彼の長老たちから一致した取り締まりを受けました。
1801年、Augustin は Louis の付き添いとして Caen の École Centrale に送られました。しかし Augustin は彼のパフォーマンスを向上させました。1804年後半に、彼は入学試験で17位に置かれて、École Polytechnique に受け入れられました。École Polytechnique の詳細な記録は1808年に始まるため、彼のそこでの時間についてはほとんど知られていません。彼はほとんど友人を作らず、継続的な健康不良にもかかわらず、描画と幾何学で優れていました。最初の年に、彼は Adrien-Marie Legendre によって提起された幾何学の問題への彼の解決策に対して賞を受けました。1806年に卒業した後、彼は École Nationale des Ponts et Chaussées（橋と道路の国立学校、「ENPC」または「École des Ponts」とも呼ばれる）に入学し、1809年に卒業し、Corps des Ponts et Chaussées（訓練中の通常のエンジニア）の ingénieur ordinaire aspirant として サービスを開始しました。直接的または間接的に、彼は人生の残りの間「Corps des Ponts」に雇用され続けることになりました。
宗教的形成
Augustin Fresnel の両親は、原罪の極端なアウグスティヌス的見方で特徴付けられた Jansenist 派のローマ・カトリック信者でした。宗教は少年たちのホームスクーリングで最初の場所を占めました。1802年、Mme Fresnel は次のように言ったと報告されています。
私は神に祈り、私の息子に彼が受け取った大きな才能を、彼自身の利益のために、そして全ての神のために採用する恵みを与えてくれることを祈ります。多くが与えられた人には多くが求められ、最も受け取った人には最も要求されます。
Augustin は Jansenist のままでした。彼は確かに彼の知的才能を神からの贈り物と見なし、それを他人の利益のために使用することが彼の義務だと考えていました。健康が悪く、死が彼を阻止する前に彼の義務を果たすことに決心して、彼は快楽を避け、疲労の程度まで働きました。彼の最後の病気を看護するのを助けた fellow engineer Alphonse Duleau によると、Fresnel は自然の研究を神の力と善良さの研究の一部と見なしていました。彼は科学と天才よりも美徳を重視していました。しかし彼の最後の日々に、彼は死だけではなく、「発見の中断...から有用な応用を引き出すことを望んでいた」ことに対して「魂の強さ」が必要でした。
Jansenism は Roman Catholic Church によって異端と見なされており（Christian heresies のリストを参照）、科学的業績と王党派の認定資格にもかかわらず、Fresnel が永続的な学術教職を得なかった理由の一部である可能性があります。彼の唯一の教職は1819年から1820年冬の Athénée でのものでした。いずれにせよ、古い Catholic Encyclopedia の Fresnel に関する簡潔な記事は、彼の Jansenism については言及していませんが、彼を「深く宗教的な人物であり、義務の鋭い感覚で注目に値する」と説明しています。
エンジニアリング割り当て
Fresnel は最初、西部の Vendée département に配置されました。そこで1811年に、彼は後に Solvay プロセスとして知られるようになったもの（アンモニアのリサイクルを除く）でソーダ灰を生産するのを予想しました。その違いは、彼の叔父 Léonor を通じて彼の発見を知った主要な化学者が、最終的にそれを経済的でないと考えた理由を説明しているかもしれません。
1812年頃、Fresnel は、スペインとイタリアを接続することになっていた帝国の高速道路を支援するために、南部 département の Drôme にある Nyons に送られました。光学への関心の最初の証拠があるのは Nyons からです。1814年5月15日、Napoleon の敗北により仕事が緩い間に、Fresnel は彼の兄弟 Léonor への「P.S.」を書き、部分的に次のように言いました。
私はまた、光の偏光に関するフランスの物理学者の発見について私に知らせるかもしれない論文を持ちたいと思います。数ヶ月前の Moniteur で、Biot が光の偏光に関する非常に興味深い回想録を研究所に読んだというのを見ました。私は頭を悩ませていますが、それが何であるかを推測することはできません。
12月28日現在、彼はまだ情報を待っていましたが、1815年2月10日までに Biot の回想録を受け取っていました。Institut de France は、1795年に French Académie des Sciences および他の académies の機能を引き継ぎました。1816年、Académie des Sciences は名前と自治権を取り戻しましたが、Institute の一部のままでした。
1815年3月、Fresnel は Napoleon の Elba からの復帰を「文明への攻撃」と認識し、許可なく出発し、Toulouse に急ぎ、王党派の抵抗に彼のサービスを提供しました。しかしすぐに彼は病人リストに載りました。敗北の Nyons に戻ると、脅迫されて窓が割られました。百日戦争中に、彼は一時停止されました。これは彼が最終的に母親の Mathieu の家で過ごすことが許可されました。そこで彼は強制的な余暇を使って彼の光学実験を開始しました。
物理光学への貢献
歴史的背景：Newton から Biot へ
Fresnel が見つけた主題の細分化された状態の概要により、Fresnel の物理光学の再構築の感謝が支援される可能性があります。このサブセクションでは、説明されていない、または説明が議論の余地がある光学現象は、太字で示されています。
Isaac Newton によって支持され、Fresnel の上司のほぼすべてによって受け入れられた光の粒子説は、直線伝播を簡単に説明しました。粒子は明らかに非常に速く移動したため、その経路は非常にほぼ直線でした。Christiaan Huygens によって彼の「Treatise on Light」1690 で開発された波動説は、移動する波面によって交差した各点が二次波面のソースになるという仮定の下で、直線伝播を説明しました。移動する波面の初期位置が与えられると、Huygens によると、後の位置は、前の位置から発せられた二次波面の共通接線面包を形成した。共通接線の範囲は初期波面の範囲によって制限されたため、平面波面の有限な範囲への Huygens 構成の繰り返し適用は、均一な媒体に対して、直線で平行なビームを与えました。この構成は確かに直線伝播を予測しましたが、水の表面の波面が障害物の周りに曲がることができるという一般的な観察、および音波の同様の振る舞いと調和させるのは困難でした。このため、Newton は彼の人生の終わりまで、光が波で構成されていれば、それは「曲がり、あらゆる方法で広がる」影に入るだろうと主張していました。
Huygens の理論は、通常の反射の法則と通常の屈折の法則（「Snell の法則」）をきちんと説明しました。二次波がより密度の高い媒体（屈折率がより高い媒体）でより遅く移動したと仮定します。粒子説は、粒子が表面に垂直に作用する力の対象であるという仮説を持つことにより、同じ法則を同じくらい良く説明しました。ただし、光がより密度の高い媒体でより速く移動したという含意がありました。その含意は間違っていましたが、Newton の時代またはさらに Fresnel の時代でも直接反証することはできませんでした（Fizeau–Foucault apparatus を参照）。
同様に決着がつかなかったのは星の収差です。つまり、視線全体の地球の速度による星の見かけの位置の変化です。星の視差と混同しないでください。これは視線全体の地球の変位に起因します。1728年に James Bradley によって特定された星の収差は、粒子説の確認として広く受け入れられました。しかし、それは波動説と同等に適合性があり、Euler は1746年に指摘しました。地球の近くの仮説的な波を運ぶ媒体であるエーテルは、地球の動きによって妨害されていないことを暗黙のうちに仮定しています。
Huygens の理論の優れた強みは、「アイスランドの結晶」透明な方解石の複屈折（二重屈折）の説明でした。仮定に基づいています。
