Il y a 200 ans, Fresnel révolutionnait l’optique

Augustin Fresnel (1788-1827) n'aurait certainement pu imaginer que son invention conserve toute sa notoriété 200 ans plus tard. Après trois années de recherches et d'expérimentations, cet ingénieur et physicien normand a inventé la lentille à échelons dite « lentille de Fresnel » pour accroître la puissance de l'éclairage des phares. Testé avec succès en août 1822 au sommet de l’arc de Triomphe à Paris, c’est le 20 juillet 1823 que ce système fut installé au phare de Cordouan dans l’estuaire de la Gironde. Puis équiper rapidement tous les phares du monde.

Qu'est-ce que la lentille de Fresnel ?

Le chercheur a eu l'idée de substituer de grandes lentilles en verre aux réflecteurs paraboliques utilisés dans l’éclairage des phares qui entraînaient une perte de lumière jusqu’à 50% du flux lumineux. Afin de diminuer l’épaisseur de verre nécessaire, Augustin Fresnel eut la bonne idée de tailler ces lentilles en forme d’anneaux concentriques de section prismatique connus sous le nom de zones de Fresnel.

Avantage de cette technique : diminuer fortement l'épaisseur de la lentille en son centre et son poids, et aussi de concentrer dans une même direction plusieurs rayons de la lumière, de manière à augmenter la clarté. Ces rainures forment de multiples micro-lentilles à sa surface, ce qui a pour effet d’éliminer certaines aberrations sphériques.

Augustin Fresnel a fait preuve d'ingéniosité en modifiant pour la première fois la géométrie d'une lentille traditionnelle mono courbe en plusieurs surfaces de même courbure, séparées par des discontinuités.

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

À quoi sert une lentille de Fresnel ?

La lentille de Fresnel n’a pas uniquement révolutionné la signalisation maritime mondiale. En effet, cette lentille est utilisée dans d'autres domaines : la fabrication des projecteurs de cinéma, des rétroprojecteurs, des panneaux photovoltaïques, la lunette à l’arrière des bus, nécessaire pour la vérification des angles morts ou encore les loupes à LED.

Il existe aussi des prismes de Fresnel basés sur le même principe, et toujours dans l'objectif d'alléger le poids du verre.

Pour déterminer l'équation de conception de la lentille de Fresnel, tous les paramètres sont pris en compte pour chaque application.

Lentilles de Fresnel. @bateaux.com