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Augustin Jean Fresnel

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Augustin-Jean Fresnel
Augustin Jean Fresnel
Nascimento 10 de maio de 1788
Broglie
Morte 14 de julho de 1827 (39 anos)
Ville-d'Avray
Residência França
Sepultamento cemitério do Père-Lachaise, Grave of Fresnel
Nacionalidade francês
Cidadania França
Progenitores
  • Augustine Mérimée
Irmão(ã)(s) Fulgence Fresnel
Alma mater
Ocupação físico, engenheiro civil, engenheiro
Distinções Medalha Rumford (1824)
Campo(s) física
Causa da morte tuberculose

Augustin-Jean Fresnel (Broglie, 10 de maio de 1788 — Ville-d'Avray, 14 de julho de 1827) foi um físico francês.[1]

Fresnel contribuiu significativamente na teoria da óptica ondulatória.[1] Estudou o comportamento da luz tanto teórica como experimentalmente.[2]

Foi um engenheiro civil e físico francês cuja pesquisa em óptica levou à aceitação quase unânime da teoria das ondas de luz, excluindo qualquer remanescente da teoria corpuscular de Newton, do final da década de 1830[3] até o final do século XIX. Ele talvez seja mais conhecido por inventar a lente Fresnel catadióptrica (refletiva / refrativa) e por ser pioneiro no uso de lentes "escalonadas" para aumentar a visibilidade dos faróis, salvando inúmeras vidas no mar. A lente de passo dióptrico (puramente refrativa) mais simples, proposta pela primeira vez pelo Conde de Buffon[4] e reinventada independentemente pela Fresnel, é usada em ampliadores de tela e em lentes condensadoras para projetores suspensos.

Ao expressar o princípio de ondas secundárias de Huygens e o princípio de interferência de Young em termos quantitativos, e supondo que cores simples consistam em ondas sinusoidais, Fresnel deu a primeira explicação satisfatória da difração por arestas retas, incluindo a primeira explicação satisfatória da propagação retilínea baseada em ondas.[5] Parte de seu argumento era uma prova de que a adição de funções sinusoidais da mesma frequência, mas com fases diferentes, é análoga à adição de forças com direções diferentes. Supondo ainda que as ondas de luz são puramente transversais, Fresnel explicou a natureza da polarização, o mecanismo da polarização cromática e os coeficientes de transmissão e reflexão na interface entre dois meios isotrópicos transparentes. Então, generalizando a relação direção-velocidade-polarização da calcita, ele explicou as direções e polarizações dos raios refratados em cristais duplamente refrativos da classe biaxial (aqueles para os quais as frentes de onda secundárias de Huygens não são assimétricas). O período entre a primeira publicação de sua hipótese de onda transversal pura e a submissão de sua primeira solução correta ao problema biaxial foi de menos de um ano.

Posteriormente, ele cunhou os termos polarização linear, polarização circular e polarização elíptica, explicou como a rotação óptica pode ser entendida como uma diferença nas velocidades de propagação para as duas direções da polarização circular e (ao permitir que o coeficiente de reflexão seja complexo) é responsável por a mudança na polarização devido à reflexão interna total, como explorada no rombo de Fresnel.

Fresnel teve uma batalha ao longo da vida contra a tuberculose, à qual sucumbiu aos 39 anos. Embora não tenha se tornado uma celebridade pública em sua vida, ele viveu apenas o tempo suficiente para receber o devido reconhecimento de seus colegas, incluindo (no leito de morte) a Medalha Rumford, da Royal Society de Londres, e seu nome é onipresente na terminologia moderna da ótica e das ondas. Depois que a teoria das ondas da luz foi incluída na teoria eletromagnética de Maxwell na década de 1860, alguma atenção foi desviada da magnitude da contribuição de Fresnel. No período entre a unificação da óptica física de Fresnel e a unificação mais ampla de Maxwell, uma autoridade contemporânea, Humphrey Lloyd, descreveu a teoria das ondas transversais de Fresnel como "o tecido mais nobre que já adornou o domínio da ciência física, exceto o sistema de universo de Newton".[6]

Biografia

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Família

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Augustin-Jean Fresnel (também chamado Augustin Jean ou simplesmente Augustin), nascido em Broglie, Normandia, em 10 de maio de 1788, foi o segundo de quatro filhos do arquiteto Jacques Fresnel (1755-1805)[7] e sua esposa Augustine, née. Mérimée (1755-1833).[8] Em 1790, após a Revolução, Broglie tornou-se parte do departamento de Eure. A família mudou-se duas vezes - em 1789/90 para Cherbourg[9] e em 1794[10][11] para a cidade natal de Jacques, Mathieu, onde Madame Fresnel passaria 25 anos como viúva,[12] sobrevivendo a dois de seus filhos.

O primeiro filho, Louis (1786-1809), foi admitido na École Polytechnique, tornou-se tenente na artilharia e foi morto em ação em Jaca, Espanha, um dia antes de seu 23º aniversário.[8] O terceiro, Léonor (1790-1869),[7] seguiu Augustin para a engenharia civil, sucedeu-o como secretário da Comissão do Farol[13] e ajudou a editar seus trabalhos coletados.[14] O quarto, Fulgence Fresnel (1795-1855), tornou-se um destacado linguista, diplomata e orientalista, e ocasionalmente ajudou Augustin nas negociações.[15] Aparentemente, Léonor foi o único dos quatro que se casou.[8][16]

O irmão mais novo de sua mãe, Jean François "Léonor" Mérimée (1757-1836),[8] pai do escritor Prosper Mérimée (1803-1870), foi um pintor que voltou sua atenção para a química da pintura. Ele se tornou o Secretário Permanente da École des Beaux-Arts e (até 1814) professor da École Polytechnique,[17] e foi o ponto de contato inicial entre Augustin e os principais físicos ópticos da época.

Educação

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Os irmãos Fresnel foram inicialmente educados em casa por sua mãe. O doentio Augustin era considerado o lento, não inclinado à memorização; [18] mas a história popular que ele mal começou a ler até os oito anos de idade é contestada.[19] Aos nove ou dez anos de idade, ele não se distinguia, exceto por sua capacidade de transformar galhos de árvores em arcos e armas de brinquedo que funcionavam muito bem, conquistando o título de homme de génie (o homem de gênio) de seus cúmplices, e uma repressão unida de seus anciãos.[20]

Em 1801, Augustin foi enviado à École Centrale em Caen, como empresa de Louis. Mas Augustin elevou sua performance: no final de 1804, ele foi aceito na École Polytechnique, ficando em 17º no exame de admissão.[21][22] Quando os registros detalhados da École Polytechnique começam em 1808, sabemos pouco sobre o tempo de Augustin lá, exceto que ele fez poucos ou nenhum amigo e - apesar da contínua má saúde - se destacou no desenho e na geometria:[23] em seu primeiro ano ele ganhou um prêmio por sua solução para um problema de geometria colocado por Adrien-Marie Legendre.[24] Formado em 1806, ele se matriculou na École Nationale des Ponts et Chaussées (Escola Nacional de Pontes e Estradas, também conhecida como "ENPC" ou "École des Ponts"), da qual se formou em 1809, ingressando no serviço do Corps des Ponts et Chaussées como aspirante a aprendiz ordinário (engenheiro comum em treinamento). Direta ou indiretamente, ele permaneceria no emprego do "Corps des Ponts" pelo resto de sua vida.[25]

Formação religiosa

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Os pais de Augustin Fresnel eram católicos romanos da seita jansenista, caracterizados por uma visão agostiniana extrema do pecado original. A religião ficou em primeiro lugar na educação em casa dos meninos. Em 1802, a sra. Fresnel disse:

Peço a Deus que dê a meu filho a graça de empregar os grandes talentos que ele recebeu, para seu próprio benefício e para o Deus de todos. Muito será perguntado a ele a quem muito foi dado, e a maioria será exigida àquele que mais recebeu.[26]

Augustin permaneceu jansenista.[27] Na verdade, ele considerava seus talentos intelectuais como presentes de Deus e considerava seu dever usá-los para o benefício de outros.[28] Atormentado por problemas de saúde e determinado a cumprir seu dever antes que a morte o frustrasse, ele evitou prazeres e trabalhou até o ponto de exaustão.[29] Segundo seu colega engenheiro Alphonse Duleau, que ajudou a cuidar dele durante sua doença final, Fresnel viu o estudo da natureza como parte do estudo do poder e da bondade de Deus. Ele colocou a virtude acima da ciência e da genialidade. No entanto, em seus últimos dias, ele precisava de "força da alma", não apenas contra a morte, mas contra "a interrupção das descobertas ... das quais ele esperava obter aplicações úteis".[30]

O jansenismo é considerado herético pela Igreja Católica Romana e pode ser parte da explicação de porque Fresnel, apesar de suas realizações científicas e suas credenciais monarquistas, nunca ganhou um posto de ensino acadêmico permanente; o único compromisso de ensino ocorreu no Athénée no inverno de 1819 a 1820.[31][32] Seja como for, o breve artigo sobre Fresnel na antiga Enciclopédia Católica não menciona seu jansenismo, mas o descreve como "um homem profundamente religioso e notável por seu aguçado senso de dever".[31]

Trabalhos na engenharia

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Fresnel foi inicialmente publicado no departamento ocidental de Vendée. Lá, em 1811, ele antecipou o que ficou conhecido como o processo Solvay para a produção de carbonato de sódio, exceto que a reciclagem da amônia não foi considerada.[33][34] Essa diferença pode explicar por que os principais químicos, que descobriram sua descoberta através de seu tio Léonor, acabaram por considerá-la não econômica.[35]

Por volta de 1812, Fresnel foi enviado para Nyons, no departamento sul de Drôme, para ajudar na estrada imperial que ligava Espanha e Itália.[36] É de Nyons que temos a primeira evidência de seu interesse em óptica. Em 15 de maio de 1814, enquanto o trabalho era frouxo devido à derrota de Napoleão,[37] Fresnel escreveu um "P.S." ao irmão Léonor, dizendo em parte:

"Eu também gostaria de ter artigos que possam me contar sobre as descobertas dos físicos franceses sobre a polarização da luz. Vi no Moniteur de há alguns meses que Biot havia lido para o Instituto um livro de memórias muito interessante sobre a polarização da luz. Embora eu quebre minha cabeça, não consigo adivinhar o que é isso."[38]

No final de 1814, Fresnel ainda não tinha informações sobre o assunto.[39] (Sobre o nome Instituto, observe que a Academia Francesa de Ciências foi fundida com outras academias para formar o Institut de France em 1795. Em 1816, a Academia Francesa de Ciências recuperou seu nome e autonomia, mas permaneceu parte do Instituto.[40]

Em março de 1815, percebendo o retorno de Napoleão de Elba como "um ataque à civilização",[41] Fresnel partiu sem licença, correu para Toulouse e ofereceu seus serviços à resistência monarquista, mas logo se viu na lista de doentes. Retornando a Nyons derrotado, ele foi ameaçado e teve suas janelas quebradas. Durante os Cem Dias, ele foi suspenso, o que acabou por ser permitido passar na casa de sua mãe em Mathieu. Lá, ele usou seu lazer forçado para iniciar seus experimentos ópticos.[42]

Trabalhos

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Ver também

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Referências

  1. ↑ a b Fresnel: O Formulador Matemático da Teoria Ondulatória da Luz - Consultado em 15 de junho de 2017
  2. ↑ Augustin Fresnel (1788-1827)
  3. ↑ O livro de Young ", que Fresnel distinguiu das Transações Filosóficas, é presumivelmente um Curso de Palestras sobre Filosofia Natural e Artes Mecânicas (2 volumes, 1807). No vol. 1, as ilustrações relevantes são a Placa XX (em frente à p. 777), incluindo o famoso padrão de interferência de duas fontes (Fig. 267) e a Placa XXX (voltada para a p. 787), incluindo os caminhos hiperbólicos das franjas nesse padrão (Fig. 442) seguidos por esboços de outros padrões de difração e placa fina padrões, sem dicas visuais sobre suas causas físicas.No Vol. 2, que inclui as palestras Bakerianas das Transações Filosóficas, a Fig. 108 (p. 632) mostra apenas um caso de um raio direto não desviado que cruza um raio refletido.
  4. ↑ Silliman (1967, p. 163) e Frankel (1976, p. 156) fornecem a data da nota de Arago sobre a cintilação em 1814; mas a sequência de eventos implica 1816, de acordo com Darrigol (2012, pp. 201.290). Kipnis (1991, pp. 202–3, 206) prova a data posterior e explica a origem e a propagação da data anterior incorreta.
  5. ↑ Na mesma edição, Fresnel reconheceu uma carta de Young a Arago, datada de 29 de abril de 1818 (e perdida antes de 1866), na qual Young sugeria que as ondas de luz podiam ser análogas às ondas de cordas esticadas. Mas Fresnel estava insatisfeito com a analogia porque sugeria modos de propagação transversal e longitudinal e era difícil conciliar com um meio fluido (Silliman, 1967, pp. 214-5; Fresnel, 1866-70, vol. 1, pp. 634 –5)
  6. ↑ Fresnel, em um esforço para mostrar que as ondas transversais não eram absurdas, sugeriu que o éter era um fluido compreendendo uma estrutura de moléculas cujas camadas adjacentes resistiriam a um deslocamento deslizante até certo ponto, além do qual gravitariam em direção a um novo equilíbrio. Esse meio, ele pensou, se comportaria como um sólido para deformações suficientemente pequenas, mas como um líquido perfeito para deformações maiores. Com relação à falta de ondas longitudinais, ele sugeriu ainda que as camadas ofereciam resistência incomparavelmente maior a uma mudança de espaçamento do que a um movimento deslizante (Silliman, 1967, pp. 216–8; Fresnel, 1866–70, vol. 1, pp. 630-34; cf. Fresnel, 1827, tr. Hobson, pp. 258-62). Não ficou totalmente claro como a rede deve diferir da de um sólido para possuir as propriedades necessárias em todas as direções ou por que um sólido não as possui.
  7. ↑ a b «Généalogie de Augustin FRESNEL». Geneanet (em francês). Consultado em 28 de novembro de 2019 
  8. ↑ a b c d «Généalogie de Charlotte Augustine MÉRIMÉE». Geneanet (em francês). Consultado em 28 de novembro de 2019 
  9. ↑ «Levitt (2013, p. 23) diz que "em 1790". Silliman (1967, p. 7) diz " em 1790". Boutry (1948, p. 590) diz que a família deixou Broglie em 1789.». 1948: p. 590 
  10. ↑ «Silliman». 2008: p. 166. 
  11. ↑ «Silliman, p.166» 
  12. ↑ «Boutry, 1948, p. 590.» 
  13. ↑ «Levitt, 2013, p. 99. According to Elton (2009, p. 190), Léonor entrou no serviço de comissão em 1825 mas não assumiu assumiu o título de secretário até 1837.» 
  14. ↑ Fresnel, 1866–70.
  15. ↑ «Levitt, 2013, p. 72.» 
  16. ↑ Boutry, Levitt, 2013, pp. 104–5. (1948). «On Léonor,»: p. 604. 
  17. ↑ «Levitt, 2009, p. 49.» 
  18. ↑ «Levitt, 2013, pp. 24–5; Buchwald, 1989, p. 111.» 
  19. ↑ Essa idade foi dada por Arago em sua elegia (Arago, 1857, p. 402) e amplamente propagada (Enciclopédia Britânica, 1911; Buchwald, 1989, p. 111; Levitt, 2013, p. 24; etc.). Mas a reimpressão da elegia no final das obras coletadas de Fresnel traz uma nota de rodapé, presumivelmente por Léonor Fresnel, dizendo que "oito" deveria ser "cinco ou seis" e lamentando "a pressa com que tivemos que coletar as notas que estavam tardiamente solicitado para a parte biográfica deste discurso "(Fresnel, 1866-1870, vol. 3, p. 477n). Silliman (1967, p. 9n) aceita a correção.
  20. ↑ «Levitt, 2013, p. 25; Arago, 1857, p. 402; Boutry, 1948, pp. 590–91.» 
  21. ↑ «Levitt, 2013, pp. 25–6; Silliman, 1967, pp. 9–11» 
  22. ↑ Chisholm, Hugh (1911). Enciclopédia Britânica. [S.l.: s.n.] 
  23. ↑ «Boutry, 1948, p. 592.» 
  24. ↑ Silliman, 1967, p. 14; Arago, 1857, p. 403. A solução de Fresnel foi impressa na Correspondence sur l'École polytechnique, nº 4 (junho a julho de 1805), pp. 78-80, e reimpressa em Fresnel, 1866-1870, vol. 2, pp. 681–4. Boutry (1948, p. 591) considera essa história como referente ao exame de admissão.
  25. ↑ «Levitt, 2013, pp. 26–7; Silliman, 2008, p. 166; Boutry, 1948, pp. 592, 601.» 
  26. ↑ Kneller, tr. Kettle, 1911, p. 147. Kneller interpreta a citação como se referindo a Augustin; mas Verdet (em Fresnel, 1866-70, vol. 1, pp. xcviii-xcix), citado por Silliman (1967, p. 8), fornece um contexto diferente, referindo-se ao sucesso acadêmico de Louis.
  27. ↑ «Levitt, 2013, p. 24.» 
  28. ↑ «Kneller, 1911, p. 148.» 
  29. ↑ «Silliman, 2008, p. 166; Arago, 1857, p. 467.» 
  30. ↑ «Kneller, 1911, pp. 148–9n; cf. Arago, 1857, p. 470.» 
  31. ↑ a b H.M. Brock (1909). Enciclopédia católica. [S.l.: s.n.] pp. 1907–12 
  32. ↑ «Fresnel, 1866–70, vol. 1, p. xcvii» 
  33. ↑ «Sais, ácidos e álcalis no século 19: uma comparação entre os avanços na França, Inglaterra e Alemanha» 
  34. ↑ D. Reilly, "Sais, ácidos e álcalis no século 19: uma comparação entre os avanços na França, Inglaterra e Alemanha", Isis, vol. 42, n. 4 (dezembro de 1951), pp. 287–96
  35. ↑ Cf. Silliman, 1967, pp. 28–33; Levitt, 2013, p. 29; Buchwald, 1989, pp. 113–4. A correspondência sobrevivente sobre carbonato de sódio se estende de agosto de 1811 a abril de 1812; ver Fresnel, 1866-70, vol. 2, pp. 810–17.
  36. ↑ «Silliman, 2008, p. 166.» 
  37. ↑ «Boutry, 1948, pp. 593–4.» 
  38. ↑ Fresnel. [S.l.: s.n.] 1866. pp. p. 819 
  39. ↑ «Boutry, 1948, p. 593; Arago, 1857, pp. 407–8.» 
  40. ↑ «Académie des Sciences» 
  41. ↑ «Arago, 1857, p. 405; Silliman, 2008, p. 166» 
  42. ↑ «Levitt, 2013, pp. 38–9; Boutry, 1948, p. 594; Arago, 1857, pp. 405–6; Kipnis, 1991, p. 167» 

Bibliografia

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  • Luc Chanteloup et Vincent Guigeno, « La lentille à échelons : œil des phares, gloire des Fresnel », Les Génies de la science, n° 24 pp. 20–23, août-novembre 2005
  • Augustin Jean Fresnel - Biographies
  • BASSALO, J.M.F. A crônica da óptica clássica. Cad. Cat. Ens. Fis., v. 3n. 3, p. 138-59, 1986.
  • BASSALO, J.M.F. A crônica da óptica clássica. Cad. Cat. Ens. Fis., v. 4, n. 3, p. 140-50, 1987.
  • BORN, M. & WOLF, E. Principles of optics. Pergamon Press, 1970.

Ligações externas

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Precedido por
David Brewster		 Medalha Rumford
1824		 Sucedido por
John Frederic Daniell
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