Lentille de Fresnel

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La lentille de Fresnel est un type de lentille inventé par Augustin Fresnel pour équiper le système 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 nécessaire à une lentille standard.

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  Une lentille de Fresnel

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

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  Représentation du trajet des rayons lumineux dans une lentille de Fresnel

Par rapport à une lentille simple, la lentille de Fresnel réduit 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, séparées par des discontinuités.

C'est en fait comme si l'on avait des anneaux découpés dans des lentilles différentes. Bien entendu, cette diminution de l'épaisseur et donc 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 où la qualité de l'image est secondaire :

• celles de haut de gamme sont utilisées dans les phares, parfois secondées par un système 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 fréquemment utilisés au théâtre ;
• dans un registre moins coûteux, on utilise le même principe optique (avec des zones annulaires très fines) pour certaines loupes et on en trouve également dans les rétroprojecteurs ;
• ce système 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 système est aussi utilisé pour réduire l'angle mort du rétroviseur vers le bas des véhicules, par exemple pour des autobus (il s'agit alors de lentilles divergentes) ;
• les lentilles divergentes sont également présentes aux caisses des supermarchés pour voir le contenu des caddies.
• dans les vidéoprojecteurs c'est aussi une lentille de Fresnel qui convertit l'image de l'écran interne en image agrandie sur l'écran.
• dans les détecteurs de mouvements à infrarouge.
• elles commencent à apparaître associées à certaines cellules photovoltaïques en cours de développement afin de concentrer les rayons lumineux et donc diminuer les surfaces nécessaires pour une puissance développée équivalente.

Il existe aussi des prismes de Fresnel basés sur le même principe, et toujours dans le but d’alléger le poids de verre nécessaire.

Lien externe

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

• L'Optique du Phare du Planier : Article.

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