Photographie » Technique » Physique » Optiques » Fresnel

Les optiques de Fresnel se retrouvent dans les flashes électroniques (pour concentrer ou diffuser la lumière), comme loupe plate et bien sûr dans les phares.

A l'origine, les lentilles de Fresnel ont été développées pour les phares à l'entrée des ports. On aurait tout aussi bien pû utiliser un réflecteur (une parabole qui tourne comme un radar), mais la plupart des phares produisent un code bien particulier. Le phare d'Ostende produit 3 éclairs (le code morse “O” — — —). Pour produire un tel code avec un phare à parabole, on aurait dû utiliser 3 lampes et 3 paraboles, ce qui ne se fait jamais en pratique.

Une lentille classique a comme inconvénient son poids: pour concentrer beaucoup de lumière, il faut une très grande surface. De plus, la courbure du verre doit être importante parce que le foyer est situé très près de la lentille.

Mais dans une optique, ce ne sont que les surfaces qui jouent un rôle, pas l'épaisseur. On peut donc "découper" une optique classique en tranches circulaires et éliminer le verre à l'intérieur (schéma 1).

En pratique, un phare marin utilise en plus de la fonction dioptrique (la réfraction de la lumière traversant le verre) une fonction catadioptrique (la réflection de la lumière sur le verre métallisé), ce qui permet d'utiliser des rayons lumineux qui seraient autrement perdus (schéma 2).

Mais jusqu'à présent, il n'y a aucun avantage à utiliser une lentille devant le foyer au lieu d'un réflecteur parabolique derrière. Par contre, dès qu'il faut envoyer un code sous forme de plusieurs éclairs lumineux, on ne peut utiliser que des lentilles.

Prenons en exemple le phare d'Ostende (photo ci-dessous), “Lange Nelle” qui produit 3 éclairs suivi d'une pause. La période est de 10 secondes. Regardez bien la construction de l'optique. Ce phare produit 3 éclairs par coté: la lentille se compose en fait de 3 plans qui envoient 3 rayons dans un angle de 30°, ce qui produit un éclair toutes les 1.5 secondes. L'optique effectue trois rotations par minute, les deux groupes d'éclairs sont envoyés toutes les 20 secondes. Le plan optique produit un rayon légèrement incliné vers la mer (environ 1°) pour assurer une portée maximale de 50km.

Le phare d'Ostende a deux systèmes optiques identiques, l'un projetant vers la mer pendant que l'autre éclaire légèrement l'intérieur du pays (la lampe même est équipée d'un petit réflecteur dirigant la lumière du coté de la mer).

Le phare de Nieuport produit 2 éclairs suivi d'une pause. Il se compose de deux systèmes optiques formant un angle de 60°. Les autres cotés de l'hexagone forment miroir.

Une application plus connue de la lentille de fresnel sont les loupes plates en plastique (voir à droite).

En photographie, on retrouve les filtres "duto" qui sont utilisés pour réaliser un effet softfocus assez particulier, que Photoshop a du mal à égaler. Les vrais filtres duto sont composés d'une lentille de fresnel double (une sur chaque face), l'une avec une dioptrie positive, l'autre avec dioptrie négative pour éviter que le filtre n'agisse comme une lentille.