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Bicentenaire des travaux d’Augustin Fresnel

Lorsque la lumière rencontre un obstacle sur son chemin, elle peut adopter un comportement incompatible avec les lois géométriques simples de la réflexion et de la réfraction. La théorie de la diffraction de la lumière énoncée par Augustin Fresnel constitue alors un tournant dans la compréhension fine du comportement paradoxal des ondes lumineuses. En 1819, son mémoire fondamental se voyait ainsi récompensé par le Grand Prix des sciences Mathématiques lancé par l’Académie des Sciences. Ses travaux ne firent pas immédiatement consensus et suscitèrent d’âpres débats notamment entre Siméon Poisson peu favorable à la vision de Fresnel et François Arago, physicien mais aussi futur premier ministre français. L’observation peu intuitive d’une tache brillante dans l’ombre d’un objet circulaire opaque permis de trancher définitivement en la faveur des idées avancées par Fresnel. Cette tâche est restée dans l’histoire comme la tâche de Fresnel ou d’Arago.

Or la diffraction qui affecte le comportement spatial de l’onde lumineuse possède un équivalent temporel exact : la dispersion. Ainsi, lorsqu’une onde lumineuse rencontre un obstacle temporel, elle va manifester un comportement analogue à la diffraction. Nous avons pu mettre à profit cette dualité temps / espace dans plusieurs expériences réalisées dans les fibres optiques pour synthétiser des réseaux temporels à base de dispersion [1] ou encore pour réinterpréter dans le domaine temporel des phénomènes d’interférences comme ceux obtenus par Fresnel ou par Félix Billet, ancien doyen de la faculté des Sciences de Dijon [2].

Dans le cadre du bicentenaire du couronnement des travaux de Fresnel, un travail collaboratif entre l’Institut Fresnel et l’Institut interdisciplinaire Carnot de Bourgogne nous a permis de recréer, toujours grâce aux fibres optiques, l’analogue temporel de la tâche d’Arago. En exploitant toutes les possibilités de caractérisations temporelles fines de la plateforme PICASSO du Laboratoire Interdisciplinaire CARNOT de Bourgogne, nous avons ainsi pu mettre en évidence l’émergence d’un pic lumineux là où initialement il n’y avait qu’obscurité [3]. Nous avons de plus souligné l’influence de la puissance lumineuse sur ces structures lumineuses.

Contact :
- Hervé RIGNEAULT, herve.rigneault@fresnel.fr
- Pr. Christophe FINOT, christophe.finot@u-bourgogne.fr

Plus d’information :
- [1] - C. Finot, H. Rigneault, Experimental observation of temporal dispersion gratings in fiber optics, Journal of the Optical Society of America B, 2017, 34 p 1511
- [2] F. Chaussard, H. Rigneault, C. Finot, Two-wave interferences space-time duality : Young slits, Fresnel biprism and Billet bilens, Optics Communications, 2017, 397, 31.
- [3] C. Finot, H. Rigneault, Arago spot formation in the time domain, Journal of Optics 21, 105504 (2019).