菲涅耳的学术研究

1815年，他向巴黎科学院提交了自己的第一篇论文《光的衍射》。在这篇论文的开头，他对粒子理论进行了批判，认为它引入的所有假设，比如粒子颜色、突变等等，都无法解释为什么光会有一定的速度，波动理论不需要任何假设。本文提出了他的衍射理论及其实验基础。1816年先后提交反射光栅和半波带法论文。

1817年3月，巴黎科学院决定将衍射理论作为1819年数学科学的暂缓奖项目。拉普拉斯、毕奥和泊松都是粒子理论的支持者，盖伊·吕萨克是中立的，只有阿拉戈支持波动理论。在安培和阿拉戈的鼓励下，菲涅尔改变了对奖励的不感兴趣的态度，并于1818年4月提交了论文。本文通过严格的数学证明，将惠更斯原理发展为所谓的惠更斯-菲涅耳原理，即进一步考虑各子波叠加的相位关系。这就圆满地解释了光的反射、折射、干涉和衍射，消除了波动理论的最大难点。此外，本文还给出了用半波带法对各种实验结果的积分计算。支持粒子理论的泊松发现了菲涅尔未被注意到的推论，即圆板的阴影中心应该有一个亮点。阿拉戈立即得到了实验的验证。菲涅尔本人根据泊松的提议成功回答了其他关于圆孔的补充问题，科学院违背初衷决定将该奖授予菲涅尔。结果，波动理论大获全胜。但是，极化需要用波动理论进一步解释。在这方面，菲茨杰拉德受杨氏双光干涉实验的启发，与阿拉戈合作进行了各种实验，发现了偏振光的干涉现象，从而进一步论证了光的横波性质(1821)；从涨落的角度发现并解释了光的圆偏振和椭圆偏振。光的偏振面的旋转用波动理论解释(1823)。他还利用光的横波和弹性理论导出了著名的关于反射光和折射光振幅的菲涅耳公式，从而解释了法国物理学家马里乌斯(1775 ~ 1812)提出的光反射时的偏振和双折射现象，为晶体光学奠定了基础。