物理光学的缔造者菲涅耳

菲涅耳被人们称为“物理光学的缔造者”，他是法国土木工程师、物理学家、波动光学的奠基人之一。在菲涅耳短暂的39岁生涯中，对波动光学从实验到理论的建立作出了不可磨灭的贡献。

19世纪初，沉寂达一个世纪之久的光的波动说开始复兴，并逐渐形成理论体系完整的波动光学。1801年，英国物理学家托马斯·杨进行了著名的双缝干涉实验，并以这一原理为基础，建立了波动光学的基本原理。

光的衍射是与光的干涉同样重要的一种表征光的波动特性的现象。1815年，菲涅耳在惠更斯原理的基础上研究光的衍射。早在1690年，惠更斯出版的《光论》一书中就正式提出了光的波动说，并建立了著名的惠更斯原理：对于任何一种波，从波源发射的子波中，其波面上的任何一点都可以作为子波的波源，各个子波波源波面的包络面就是下一个新的波面。

菲涅耳在实验与理论研究方面，进行了严密的数学推导和论证，并取得了重大进展。1815年10月，他向法国科学院提交了一篇关于衍射的研究报告。他在报告中提出了研究分析衍射现象的惠更斯—菲涅耳原理。这一原理是对惠更斯的光学理论作了发展和补充，较好地解释了衍射现象，完成了光的波动说的全部理论。

奥古斯丁·让·菲涅耳

法国物理学家阿拉果对菲涅耳的思想观点给予积极热情的支持。之后，菲涅耳和阿拉果一起总结了偏振光的干涉规律，发现两束偏振光当它们的反射面互相平行时可以发生干涉；但当反射面互相垂直时，干涉现象就消失。

1817年，一直在为波动说的困难寻找解决办法的托马斯·杨觉察出，如果光的振动不是像声波那样沿运动方向作纵向振动，而是像水波或拉紧的琴弦那样垂直于运动方向作横向振动，问题或许可以得到解决。于是，他通过阿拉果将这一新想法与菲涅耳进行了交流。当时菲涅耳已经独立地领悟到了这个思想，他立即以这一假设解释了偏振光的干涉的定律，而且还得出了一系列其他的重要结论。

在干涉区域内振动强度有稳定的空间分布

这时，菲涅耳遇到了不可克服的困难。1817年3月，巴黎科学院决定将衍射理论作为1819年数理科学的悬奖项目。在5位评审委员会中只有阿拉果一人支持波动说。在阿拉果的鼓励下，菲涅耳改变了对悬赏不感兴趣的态度，于1818年提交了论文。论文用严格的数学证明了将惠更斯原理发展为后来所谓的惠更斯—菲涅耳原理。这就圆满地解释了光的反射、折射、衍射等现象，消除了波动说的最大困难：对光的直射现象的解释。此外，论文中还用半波带法给出各种实验结果的积分计算。支持微粒说的泊松发现了菲涅耳未注意的推论：圆板阴影的中心应该有一个亮点。

菲涅耳和阿拉果接受了这个挑战，立即用实验检验了这个理论预言，非常精彩地证实了这个理论。科学院一反初衷，决定将奖金授予菲涅耳。由此，光的粒子说开始崩溃了，波动说获得了巨大的胜利。

利用光的衍射来探测分子结构的示意图

1823年，菲涅耳发现了圆偏振光和椭圆偏振光，用波动说解释了偏振面的旋转；他推出了光的折射比、反射比关系的菲涅耳公式；解释了马吕斯的反射光偏振现象和双折射现象，从而建立了晶体光学的基础。

菲涅耳的研究成果，标志着光学研究进入了一个新时期。菲涅耳公式作为光学和电磁理论的一个重要基本公式，在现代薄膜光学及电磁现象中均有极为广泛的应用。

学海拾贝

自从17世纪意大利数学教授格里马第发现光的衍射现象以来，几乎没人对此作过深入的研究，连牛顿和惠更斯也没有看出这种现象的重要性。而菲涅耳是首先注意到衍射现象的重要性的人。