Augustin Fresnel (1788-1827)

2015, Año de la Luz y de las Tecnologías basadas en la Luz.

Uno de los acontecimientos que se conmemoran este año es el segundo centenario de la teoría ondulatoria de la luz propuesta por Fresnel. En 1815 Augustin Fresnel publicó el artículo “Premier Mémoire sur la Diffraction de la Lumière”.

Del mismo modo que Young fue el responsable del resurgimiento de la teoría ondulatoria de la luz en Inglaterra gracias a sus experimentos sobre interferencias con ondas luminosas, Augustin Jean Fresnel (1778-1827) comenzó a revivir de manera brillante la teoría ondulatoria en Francia, ajeno en un principio a los esfuerzos realizados por Thomas Young varios años antes. Fresnel era hijo de un arquitecto y su aprendizaje fue lento, valga como ejemplo que era incapaz de leer cuando tenía ocho años de edad. Sin embargo, a los dieciséis años se graduaba con honores en la Escuela Politécnica de París, una de de las más célebres y prestigiosas escuelas francesas de ingenieros.

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Fresnel redescubrió el fenómeno de las interferencias con una variante del experimento de la doble rendija de Young usando el “biprisma de Fresnel” y los “espejos de Fresnel”.

Hace 200 años, el 15 de octubre de 1815, publica la “Memoria sobre la difracción de la luz” donde sintetizó los conceptos de la teoría ondulatoria de Huygens y el principio de interferencia de Young y analizó el fenómeno de la difracción, también característico de las ondas y que se presenta cuando una onda es distorsionada por un obstáculo.Éste puede ser una pantalla con una pequeña abertura, una ranura que sólo permite el paso de una pequeña fracción de la onda incidente o un objeto pequeño que bloquea el paso de una parte del frente de onda. En realidad no hay distinción física significativa entre interferencia y difracción, pero es algo común, aunque no siempre apropiado, hablar de interferencia cuando se analiza la superposición de solamente unas pocas ondas y de difracción cuando se trata de un gran número de ondas. A pesar de ello, es habitual referirse, por ejemplo, a la interferencia de haces múltiples en un contexto y a la difracción por una red en otro. El principio de Huygens-Fresnel permite calcular los patrones de difracción generados por obstáculos y aberturas y explicar de forma satisfactoria la propagación rectilínea en medios homogéneos, eliminando así la objeción principal de Newton para la teoría ondulatoria. Puede decirse que este principio lleva a la siguiente conclusión: “la luz se difracta y la interferencia está en el corazón del proceso”. Fresnel también estudió el fenómeno de la polarización, comprobando que dos luces cuyas polarizaciones son perpendiculares no interfieren, por lo que concluyó que la luz era una onda transversal.

Theorie de la lumiere

Fresnel dio rigor matemático a la teoría ondulatoria de la luz, acontecimiento que como ya se ha señalado conmemoramos en este “Año de la Luz y de las Tecnologías basadas en la Luz”. Su teoría tuvo un gran éxito y dio lugar a una avalancha de nuevos descubrimientos.

Estudió la polarización de la luz concluyendo que las ondas luminosas eran ondas transversales, y desarrolló la teoría de la óptica de cristales. Al igual que Young adoptó el concepto de éter luminífero como medio en el que se propagan las ondas luminosas. Como la luz es una onda transversal sólo se podía propagar en los sólidos y concluyó que el éter tenía las propiedades de un sólido elástico de elevada rigidez. Esta idea se contraponía a la de su enorme sutileza, que permitía a todos los cuerpos moverse a través del éter sin dificultad. Así el éter luminífero empezaba a presentar propiedades físicas contradictorias.

Fresnel es uno de los 72 científicos e ingenieros franceses ilustres cuyos nombres aparecen justo encima de los cuatro arcos debajo de la primera planta de la Torre Eiffel, hacia el exterior, a razón de 18 nombres por fachada, el nombre de Fresnel está en la fachada de la torre que da a la Escuela Militar.

Torre Eiffel. Fachada que da a la Escuela Militar / Créditos: Augusto Beléndez.

Fresnel murió de tuberculosis cuando apenas contaba con 37 años, casi como uno de los poetas románticos contemporáneos. Nunca sabremos qué descubrimientos habría podido proporcionarnos si no hubiera muerto tan joven.

A. Udías, Historia de la Física: De Arquímedes a Einstein. Editorial Síntesis. Madrid, 2004.

E. Hecht y A. Zajac, Óptica. Fondo Educativo Interamericano. México, 1977.

About Augusto Beléndez

Catedrático de Física Aplicada en el Departamento de Física, Ingeniería de Sistemas y Teoría de la Señal de la Universidad de Alicante. Miembro del Instituto Universitario de Física Aplicada a las Ciencias y las Tecnologías (IUFACyT) así como del Grupo de Investigación "Holografía y Procesado Óptico" (GHPO) y del Grupo de Innovación Tecnológica-Educativa "Física, Óptica y Telecomunicaciones" (GITE-FOT). Miembro de la RSEF y SEDOPTICA. Senior member de la OSA y Fellow member del SPIE. -- Full Professor of Applied Physics in the Department of Physics, Systems Engineering and Signal Theory at the University of Alicante (Spain). Member of the University Institute of Physics Applied to Sciences and Technologies (IUFACyT) as well as the Research Group "Holography and Optical Processing" (GHPO) and the Technological-Educational Innovation Group "Physics, Optics and Telecommunications" (GITE-FOT). Member of the RSEF and SEDOPTICA. OSA Senior member and SPIE Fellow.
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