Fresnel et ses Lentilles:

 de quoi en faire tout un plat!

De la Conception au Premier Phare équipé

Le 02/07/1819, Fresnel est appelé à la Commission des Phares, sous l'impulsion d'Arago, bien sûr. Dès 1820, il conçoit et guide la réalisation (par le bien nommé maître verrier, M Soleil!) de la lentille à échelons, qui équipera progressivement tous les phares et reste aujourd'hui en usage. (Seule la source lumineuse a changé, passant de l'huile au gaz, puis à l'électricité). La gloire de l'ingénieur égale désormais celle du physicien théoricien; et l'on ne s'étonnera pas de la voir célébrée au Musée de la Marine, à Paris... avec un exemplaire du buste de David d'Angers, sorti du même moule que celui qui orne sa maison natale ou le grand hall de l'X, et, nous ne tarderons plus à le découvrir, l'intérieur des phares de France..


Paris, Musée de la Marine. Optique Fresnel "grandeur nature" du phare de Hourtin (Gironde)


Réflecteur parabolique (similaire à ceux de Cordouan)
( Musée des Phares et Balises, Ouessant).

Pour rappel, l'idée est d'obtenir, par les deux changement d'angle successifs du rayon lumineux (provoqués à l'entrée et à la sortie de la lentille par la réfraction), ce que réalisaient auparavant les réflecteurs paraboliques équipant les phares: rendre parallèles les rayons issus de la source lumineuse. Mais alors que la réalisation en une seule pièce serait à la fois trop lourde et trop difficile, l'échelonnement permet une économie de matière considérable et résout ainsi, simultanément, les deux problèmes.


Tout en reconnaissant qu'il n'est pas le premier à avoir eu l'idée, il marque son originalité en maîtrisant le processus de l'épure à l'atelier de fabrication, jusqu'au test "grandeur nature" qui convaincra les décideurs:
"C'est Buffon qui a imaginé le premier les lentilles à échelons, pour augmenter la puissance des verres ardents en diminuant leur épaisseur; mais, d'après ce qu'il dit sur le sujet, il est évident qu'il proposait de les faire d'un seul morceau de verre, ce qui rend leur exécution presque impossible, surtout dans de grandes dimensions, à cause de la difficulté d'user le verre et d'en doucir et polir la surface lorsqu'elle présente de pareils ressauts"
Fresnel, Mémoire sur un Nouveau Système de Phares
Buffon, "chez lui", au Jardin des Plantes (Paris)
   


la première lentille à échelon -encore rudimentaire- construite par Fresnel.
Visible au Musée des Arts & Métiers, Paris



le tout premier procès-verbal connu des expériences sur les phares (1821) le mémoire présenté à l'Académie fait le point sur l'avancement des recherches (1822)

"Le phare lenticulaire qui est placé, depuis une dizaine de jours, sur l'arc de triomphe de l'Étoile, et que nous avons déjà allumé trois fois, a eu aussi l'honneur d'attirer l'attention d'un grand nombre d'honnêtes Parisiens. La Commission des phares a déjà fait une première expérience sur la portée des éclats, qui est très grande, et se propose d'en faire plusieurs autres encore. M. Becquey attend le retour du roi à Paris pour lui en donner le spectacle. Je vois qu'on veut en jouir et qu'on ne se pressera pas de l'envoyer à Bordeaux, où d'ailleurs il arrivera toujours assez tôt, puisque ce n'est que le 1er Juin prochain qu'il sera substitué à l'ancien appareil de la tour de Cordouan."
lettre de Fresnel à son frère Léonor, 23/07/1822

 


Le prestigieux phare de Cordouan, dans l'estuaire de la Gironde, reste aujourd'hui le seul phare en pleine mer qui puisse encore être visité, ce qui en fait un objectif touristique tout à fait intéressant... Ce monument historique a une longue histoire, et son propre site web ne peut que vous inciter à aller le voir; un buste de Fresnel par David d'Angers y est encore conservé; et cette vidéo de la série Héros du Patrimoine (FR3) vous le présente ès qualité, avant de vous inviter à monter voir la lentille grâce à laquelle, aujourd'hui, une ampoule de 250W (ce qui est loin d'être énorme) suffit pour une portée du faisceau à 40 km. (Elle était de 6000W en 1950!)
Voir également ce site.


deux vues successives en remontant vers le Cap Nord, par la ligne côtière
 
Une coupe de la fin du XVIIIème siècle sert de fond illustré à cette page; elle est antérieure à la surélévation du phare -pour le porter à sa hauteur actuelle- qui eut lieu juste avant la Révolution, en 1789.
Mais pour voir son optique originale, celle conçue par Fresnel et réalisée par Soleil, celle qu'évoque le courrier ci-dessus, il vous faudra aller visiter... LE Musée des Phares et Balises (oui, il n'y en a qu'un en France), au phare du Créac'h, sur l'île d'Ouessant (Finistère).
 



Maquette du phare de Cordouan
(avant la surélévation de 1790)
(Musée des Phares et Balises)
rapport de Fresnel
sur la modification du phare de Cordouan(1822)		 optique originale de Fresnel pour Cordouan
( Musée des Phares et Balises, Ouessant).
Remplacée dès 1854 par celle qui y est toujours en service.

D'autres Phares, d'autres Optiques (mais toujours de Fresnel !)

Le merveilleux musée du Créac'h conserve plusieurs optiques à échelons dans sa collection... et bien d'autres trésors. Augustin y veille en personne sur ses créations...

Vous l'aurez compris, le Mathouriste vous le recommande chaleureusement: de quoi respirer tout à la fois des mathématiques, de la physique, et le bon air marin!

Non, ce n'est pas le Nautilus du Capitaine Nemo qui fonce sur vous...  Mais soyons plus sérieux: vous pourrez y admirer une ancienne optique du plus mythique des phares de la Mer d'Iroise,  Ar-Men, "l'Enfer des Enfers", toile de fond -ou plutôt, personnage principal- d'un roman qui rend hommage à tous ceux qui ont relevé l'impossible défi de son édification

"Jamais l'ingénieur ne s'était senti plus seul et jamais il n'avait cru en son métier autant que ce soir.[...]

 Hisser un feu dans le ciel... Marquer l'entrée du continent comme un refuge...Que les marins, les hommes qui se confient à eux, sachent au plus tôt qu'ils gagnent un pays qui veille à leur sauvegarde... Comme l'enfant seul dans la nuit qui apprelle sa mère, elle vient, et, pour mieux le rassurer, elle allume une lampe, il faut que la main des lumières guide les navires alors qu'ils pénètrent, avec leurfaiblesse charnelle, dans la zone de tous les dangers. [...]

- Sénans, rappelez-vous vos angoisses maritimes, vos naufrages et vos démâtages, rappelez-vous vos péris en mer qu'un feu eût peut-être sauvés! Songez à tous les marins du mondes, songez aux veuves et aux orphelins, songez aux bateaux! Regardez le ciel calme de cette nuit et ces milliers d'étoiles qui le paissent dans la blondeur du clair de lune et demandez vous si vous accepteriez que, par votre faute, un seul homme fût noyé qui, longtemps encore, aurait pu s'élancer contre les routes de la mer! »

L'ingénieur s'était tu et le silence buvait ses paroles comme le sable sec boit la pluie."
Henri Queffélec, Un Feu s'allume sur la Mer
ancienne optique d'Ar-Men
 
Vous retrouverez la lentille d'Ar-Men -et les hommes qui lavaient en charge son allumage avant l'électrification- en action dans ce beau et sobre documentaire télévisuel, très sixties certes, mais qui réveillera les souvenirs d'enfance d'une émission mythique à ceux de nos visiteurs qui ont grandi avec une seule chaîne en noir et blanc... on leur laisse le plaisir d'en redécouvrir le titre au générique final!


 quelques mini-vignettes (captures d'écran) , juste pour vous donner envie: allumage au foyer des lentilles!


Au Créac'h, chacune des pièces exposées a sa géométrie et son charme propres; et si vous en doutez encore....



une ancienne optique du phare de La Désirade (Antilles Françaises) à admirer , sous tous les angles,

Cerise sur le gâteau -ou plutôt, lentille  sur le phare, l'endroit est splendide, qu'il fasse grand soleil ou temps de brume, que l'on vienne par la  côte ou par l'intérieur de l'île. Parions que vous y verrez une de ses anciennes optiques!



le phare du Créac'h, sur l'île d'Ouessant (Finistère) abrite en son sein le Musée des PHares & Balises

Mais si beau soit un musée, on ne saurait non plus être insensible à la beauté d'une lentille de Fresnel encore au travail, au sommet d'un phare. Voici une autre belle localisation, qui ne nous éloignera pas trop de l'ambiance du roman ci-dessus... d'ailleurs, du haut de sa plateforme, vous pourrez, par temps clair, apercevoir au loin la fière silhouette d'Ar-men, plein Ouest.

à l'île de Sein (Finistère)

Lui aussi avait son buste de Fresnel, mais il a "disparu"... Il semble qu'il y en ait eu un par phare, quasi réglementairement. Nous ne savons pas à combien d'exemplaires l'œuvre de David d'Angers a été tirée, ni combien sont encore sur place!


dans le catalogue de l'exposition
Le succès de l'invention d'Augustin est immédiat, et de surcroît populaire: dès 1834, on présente à l'Exposition des produits de l'industrie française (8ème édition de ce qui deviendra l'exposition universelle) l'appareil du phare de la Pointe Saint-Mathieu, sous la signature de son facteur... M. Soleil, évidemment! Une optique assez similaire, avec une base polygonale aux nombreux côtés, est encore à voir au musée du Créac'h. L'optique actuelle est "plus simple", probablement biface comme on peut le deviner depuis le bas de ce monument à la localisation inédite  -enserré dans les ruines d'une abbaye dont la tour fut l'emplacement primitif d'installation d'un fanal. (à voir près de Brest, avant de déguster un homard bleuà proximité...)



le modèle "polygonal" présenté au  Créac'h
 à la Pointe Saint-Mathieu (Finistère)
 

Succès durable aussi, puisqu'on n'a pas fait mieux depuis, du moins jusqu'aux années 2010-2020: dans le monde entier, les phares sont équipés d'optiques de Fresnel! Il n'est pas rare que leur lentille soit d'origine; c'est par exemple le cas du phare de Kjeungskjær, situé en pleine mer, un peu au nord de Trondheim (Norvège), construit en 1880 et équipé d'une lentille de Fresnel en 1906. Un équipement technique qui dure plus d'un siècle, vous en connaissez beaucoup?

.



deux vues successives en remontant vers le Cap Nord, par la ligne côtière

N.B.: Dans le documentaire réalisé par FR3:
Histoire de se balader : Les phares de Normandie,

la guide du phare de Gatteville conclut sa présentation de la lentille -elle aussi d'origine- par un "Merci, M. Fresnel !" des plus approprié... mais qui restera (hélas) inexpliqué pour celui qui ignorerait tout du personnage et de son œuvre. On se gardera de l'en accuser: peut-être l'a-t-on coupée au montage? C'est sa réponse au journaliste, mi-naïf, mi comédien (quelle dose exacte de chaque, d'ailleurs?), qui vient de lui demander: "et on n'a pas réussi, aujourd'hui, à faire mieux pour diffuser une lumière au loin?". Plus au sud, on lui aurait peut-être rétorqué "eh non, couillon!". Alors, il répète bien gentiment "Merci, M. Fresnel!" Espérons qu'il a pigé...
(La scène est autour de 14'; belles vues des phares et des lentilles, de quoi donner envie, c'est déjà ça.)

Et pourtant, pourtant...

la relève de ce système s'annonce! Le magnifique phare des Pierres Noires, qui marque en mer l'entrée sud du Chenal du Four, face à la Pointe Saint-Mathieu (ci-dessus évoquée), a vu en 2018 le remplacement du système "lentille de Fresnel + projecteur halogène de 250W" (ce qui, si on songe à sa portée de 20 milles marins, n'avait rien de scandaleusement énergivore) par un système de LEDs... qui ne consommera plus que ... 36W!!!
source des informations et de l'image : DIRM NAMO (Ministère de la Mer)

Non seulement la lentille de Fresnel conserve encore sa jeunesse technologique dans la majorité des phares, mais encore trouve-t-elle régulièrement de nouvelles applications. C'est ainsi que deux grands fabricants japonais de matériel photographique ont eu recours à ce dispositif pour construire des téléobjectifs moins longs, et donc plus légers (annonce faite en 2015). Autre avantage: la correction d'aberrations chromatiques dûes à la focalisation en des points différents des couleurs de base (la réfraction dans une lentille dépend de la longueur d'onde). Dans les années 1990-2000, un tel système n'existait que sur des puissants téléscopes!


source de ces schémas

"Merci, M. Fresnel!"

Revenons au héros, dont la santé décline rapidement: le souci primordial sera bientôt d'assurer sa succession. Trouver un homme pour le poste, évidemment, mais pas seulement: l'impulsion donnée doit être poursuivie. Laissons Arago nous conter l'affaire, et savourons son langage droit, sans circonvolution pour nous décrire les amateurs de prébendes: imaginerait-on qu'une telle race ait pu survivre, se reproduire, croître et embellir? Suggérons, pour vous aider à trouver la réponse, la lecture hebdomadaire du Canard Enchaîné ...
"La France, où déjà l'importante invention des feux tournants avait pris naissance, possède maintenant, grâce aux travaux de notre savant confrère, les plus beaux phares de l'univers.[...] La routine et les préjugés seraient ici sans pouvoir, puisque les intéressés, les véritables juges, les marins de toutes les nations, ont unanimement proclamé la supériorité du nouveau système,[...]

 Cette belle invention devait donc prospérer, à moins qu'après la mort de Fresnel elle ne tombât dans les mains d'un de ces étranges personnages qui se croient propres à tous les emplois, quoique sous les divers régimes ils n'aient d'autres cabinets d'étude que les antichambres des ministres. Les candidatures, si je suis bien informé, ne manquèrent pas; mais heureusement, cette fois, l'intrigue succomba devant le mérite, et la haute surveillance des phares fut confiée au frère cadet de Fresnel, comme lui, ancien élève très distingué de l'École Polytechnique, comme lui, ingénieur des Ponts et Chaussées, habile, zélé, consciencieux."
Arago, Éloge

En 2019, La Poste a rendu hommage à Fresnel, ingénieur des phares et inventeur de la lentille; l'émission "premier jour" (03/05/2019) a eu lieu à Plévenon, commune qui a sur son territoire le phare du Cap Fréhel. (source: ce post sur le compteTwitter du député)



Références spécifiques à ce sujet

Pour une bibliographie générale, retourner à la page biographique.

Œuvres de Fresnel numérisées:

Les œuvres contiennent notamment les échanges par lettre de Fresnel avec Arago, Poisson, les membres de sa famille dont nous avons donné quelques extraits.

Fresnel présenté et commenté, sur BibNum:

Des textes sources, commentés et présentés par les scientifiques d'aujourd'hui. 

Autres sources sur la toile:

Livres et revues:

Des extraits -la totalité dans le cas du premier- sont consultables en ligne lorsqu'il y a un lien. Cette dernière référence est idéale pour un abord à la fois agréable et accessible, d'une part, sérieux et documenté, de l'autre. Elle n'est malheureusement plus disponible (sauf éventuellement en occasion.)


Revenir à la Page Biographique

Revenir à la Home Page du Mathouriste