Lentille de Fresnel

La lentille de Fresnel est un type de lentille découvert par Augustin Fresnel pour équiper le dispositif optique des phares de signalisation marine. Sa conception lui permet d'obtenir une courte distance focale pour un large diamètre, sans le poids et le volume indispensable à une lentille standard.

Une lentille de Fresnel

(1) coupe d'une lentille de Fresnel (2) coupe d'une lentille plan-convexe de distance focale équivalente

Représentation du trajet des rayons lumineux dans une lentille de Fresnel

Comparé à une lentille simple, la lentille de Fresnel diminué la quantité de verre à utiliser en la découpant en un ensemble de sections annulaires concentriques connues sous le nom de zones de Fresnel. Pour chacune de ces zones, l'épaisseur est réduite, ce qui fait que la surface globale de la lentille n'est plus lisse mais se compose de plusieurs surfaces de même courbure, scindées par des discontinuités.

C'est en fait comme si on avait des anneaux découpés dans des lentilles différentes. Évidemment, cette diminution de l'épaisseur et par conséquent du poids a un prix : celui de la qualité optique, les anneaux étant visibles. Pour cette raison, les lentilles de Fresnel trouvent leurs applications là ou la qualité de l'image est secondaire :

• celles de haut de gamme sont utilisées dans les phares, quelquefois secondées par un dispositif de prisme annulaire pour augmenter l'intensité du rayon lumineux ;
• on utilise aussi ce type de lentille dans la construction des projecteurs de cinéma, pour remplacer les lentilles plan convexe plus souvent utilisés au théâtre ;
• dans un registre moins coûteux, on utilise le même principe optique (avec des zones annulaires particulièrement fines) pour certaines loupes et on en trouve aussi dans les rétroprojecteurs ;
• ce dispositif est aussi utilisé en conjonction avec un moteur Stirling pour exploiter l'énergie solaire. Dans toutes ces applications, il s'agit de lentilles convergentes ;
• ce dispositif est aussi utilisé pour diminuer l'angle mort vers le bas des véhicules, par exemple pour des autobus (il s'agit alors de lentilles divergentes)  ;
• dans les vidéoprojecteurs c'est aussi une lentille de Fresnel qui convertit l'image de l'écran interne en image agrandie sur l'écran.

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

Lien externe

• Le texte de 1822 de Fresnel sur la lentille commenté sur le site BibNum.

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