title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: En 1910, le premier noyau de la ville pouvait compter déjà habitants, et au sud de la gare centrale, prenait déjà forme la ville africaine (Kinshasa et Barumbu), tracée selon un plan urbain bien élaboré. C'est l'ordonnance loi du qui réglementa les constructions dans les quartiers habités par les Européens, ainsi que le principe de séparation de l'habitat européen et africain par la création d'un cordon sanitaire de de large, appelé "zone tampon". À cette époque, Kinshasa comptait 2531 Européens contre Congolais.


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: Pendant la Première Guerre mondiale, l'administration coloniale se décida de doter la ville de quelques industries de transformation, par manque des produits manufacturés, conséquences de la guerre. Cette industrialisation va appelée une forte main d’œuvre noire, qui permettra en même temps le développement du commerce. L'administration coloniale va adopter par le décret royal du la politique de maintenir la main d’œuvre africaine près de leur lieu de travail, et ordonnera que les employeurs logent leurs travailleurs. Une année plus tard, l'ordonnance /56 du éleva Kinshasa au rang de district urbain.


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: Site originel de la ville de Kinshasa, Kintambo fut particulièrement un camp des travailleurs où habitaient blancs et noirs. Quelques bungalows habités jadis par les européens sont encore visibles, à proximité de la place commerciale de Kintambo Magasin. Les maisons des africains étaient construites en parpaing et étaient trop étroites. Jusqu'à la fin de la Première Guerre mondiale, Kinshasa étaient centrée au Nord-Ouest, à Kintambo, et c'est là que se concentrait les premières installations industrielles, les bungalows européens, les bâtiments administratifs, le centre commercial, les camps des ouvriers africains et les quartiers autochtones d'auto-construction. On y trouvait aussi le port qui fut notamment le premier port de Kinshasa ainsi que le chantier naval. En 1922, Kinshasa ne comptait habitants sur .


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: Au début du , Kinshasa avait deux agglomérations distinctes. La première, constituée des communes de Kinshasa et de Barumbu (Léopoldville 1), et la deuxième, de la commune de Kintambo (Léopoldville 2) où habitaient séparément Européens et Africains. Les deux agglomérations distantes de quelques kilomètres étaient reliées par l'avenue Kasa-Vubu via l'avenue de la Justice.


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: En octobre 1929, lorsque l'administration coloniale se décida de transférer la capitale du pays de Boma à Kinshasa, selon le texte de l'Arrêté Royal de 1923, la ville va s'étendre, et viendra par la même occasion la construction de la commune de la Gombe, nouveau quartier européen et actuel centre-ville. Elle sera construite entre les deux agglomérations (Léopoldville 1 et 2) en vue de leur réunification.


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: Ce transfert de capitale a aussi permis à Kinshasa de bénéficier de grands équipements dont la résidence du Gouverneur Général qui est l'actuel bureau du Premier Ministre, au bord du fleuve ainsi que des bâtiments administratifs, hôpitaux, centres commerciaux, etc.


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: C'est lors de ces grands travaux que la première piste d'aviation de la ville, située sur l'avenue du Mont-Virunga à la Gombe va se retrouver dangereusement en plein quartier résidentiel et administratif, et sera transférée par ce fait au quartier de Ndolo en 1933. À cet endroit de piste d'aviation se trouvent actuellement, tout autour : le Palais de la Justice, le Palais de la Nation, le bâtiment de la fonction publique et la Banque centrale du Congo.


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: Actuellement, la commune de la Gombe joue plusieurs fonctions en dehors de la fonction administrative. Elle joue à la fois les fonctions administratives, commerciales, culturelles, résidentielles, etc.


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: L'urbanisation de la commune de Kinshasa et de celle de Barumbu a été en grande partie une initiative de la population, l'administration coloniale était là pour donner des règlements sur le plan sanitaire, de la construction, de l'urbanisme, etc. afin d'assurer un certain ordre dans les principes d'urbanisation. Kinshasa et Barumbu ont joué le rôle d'accueillir à l'époque les premiers migrants ruraux, qui venaient particulièrement des provinces les plus proches de la ville à savoir : le Bas-Congo et le Bandundu, pour chercher du travail, qui était d'ailleurs abondant à cause de plusieurs différents chantiers et des jeunes administrations naissantes qui nécessitaient une main d’œuvre abondante. Barumbu était reliée du centre-ville par l'actuelle avenue du Flambeau, tandis que Kinshasa l'était par l'actuelle avenue Kasa-Vubu. Dans les deux communes, l'habitat des noirs était très médiocre, des cabanes construites en briques adobes, avec des conditions sanitaires indésirables. C'est ainsi qu'entre les deux guerres mondiales, des voix dont celles de l’église catholique en particulier s'élevèrent pour critiquer cette mauvaise gestion de l'administration coloniale sur l'habitat des africains. Pour donner l'exemple, les missionnaires catholiques de Scheut vont créer en 1932 une caisse de crédit immobilier ouvert aux congolais, en priorités à leurs fidèles et leurs employés, pour permettre aux africains de se construire des logements décents. L'administration coloniale récupérera cette initiative en 1933, pour lui permettre de moderniser les cités africains. C'est de cette manière que va commencer l'urbanisation dans ces cités jadis délaissées aux africains pour construire.


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: À Lingwala, née dans les années 1930, l'administration coloniale va opté à la fois pour l'habitat planifié avec des camps des travailleurs et pour l'habitat administré destiné aux autres catégories sociales. Pour l'habitat planifié, on compte parmi des logements construits : Camp de police Lifungula au Nord-Est, le camp des travailleurs des Huileries du Congo-Belge (HCB) au Centre-Est et le camp de l'Office des Cités Africains (OCA) au Nord-Ouest.


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: Pour l'habitat administré, l'État avait procédé au lotissement, et les conditions pour acquérir un logement étaient de disposer d'une carte de résidence, être marié et avoir deux enfants au moins. L’africain se chargeait de construire sa maison, et l'État veillait aux respects des normes urbanistiques ainsi que de la construction des équipements publics comme la voirie, écoles, dispensaires, foyers sociaux et autres.


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: En bref, le premier anneau comprend quatre communes de : Gombe (), Kinshasa (), Barumbu (), Lingwala () datant du , au voisinage de Kintambo, le noyau le plus ancien.


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: En 1945, la population de Kinshasa avait rapidement augmenté avec un taux de croissance situé aux alentours de 15 % par an, situation qui va pousser l'administration coloniale à doter la ville d'un service de planification et d'urbanisme. Deux décrets furent signés en 1949 pour réglementer l'urbanisme de la ville tout en permettant la construction des nouvelles maisons et des nouvelles cités.


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: Après la Seconde Guerre mondiale, il se trouva que plusieurs constructions des autochtones commencèrent à gêner les belles constructions particulièrement européennes dans plusieurs cités. Le pouvoir public va par ce fait, à travers la création l'Office des Cités Africaines (OCA) à la place de l'OCI, procédé selon un ordre au déguerpissement des autochtones de leurs terres dans plusieurs communes, moyennant indemnité, pour reprendre ces terres qu'il va ensuite lotir ou vendre aux particuliers disposant des moyens importants pour la construction des belles maisons.


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: Afin de désengorger le centre ville (Commune de la Gombe), le plan urbain va prévoir et exécuter la construction de la station météorologique, de la prison, de l'Université Pédagogique Nationale, de l'Université de Kinshasa, etc. au sud de la ville, sur les collines, pour essayer de donner un équilibre spatial à la ville.


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: Afin de déconcentrer les activités à la Gombe, le plan de construire un second centre industriel et résidentiel vers le Sud-Est, précisément à Limete vu le jour. Limete résidentiel fut conçu sous forme d'une cité jardin composé d'une succession d’îlots ouverts, avec des espaces verts pour permettre la circulation de l'air et le passage de la lumière. La plupart des autochtones qui vivaient dans le lieu furent indemnisés par compensation, l’État leur octroyant des terres à Ngiri-Ngiri, Kasa-Vubu et Mombele en échange de leurs terres de Limete. Le quartier Limete Industriel a été quant à elle implanté aux portes de la ville à proximité du rail et du fleuve pour permettre aux usines de s'ouvrir, à partir des ports, aux marchandises venant des autres provinces du pays ainsi que de autres pays riverains. L'autre objectif de la création d'un second centre industriel en dehors de la Gombe était d'organiser les extensions urbaines pour densifier les cités anciennes indigènes de Lingwala, Barumbu et Kinshasa où la pression démographique commençait à se faire sentir sur l'habitat. Après donc la création de Limete, viendra la création de 3 cités indigènes planifiées et des cités satellites par l'administration coloniale. Il s'agit de :


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: L'administration coloniale va par la suite viabiliser 1350 hectares pour construire les cités indigènes de Ngiri-Ngiri, Kasa-Vubu et Kimbangu.


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: L'Office des Cités Africaines (OCA) a été à l’œuvre pour la construction des logements dans la majorité de ces cités indigènes planifiées. Ces maisons étaient construites dans les cités indigènes planifiées de Bandalungwa, Kalamu, Lemba, Kintambo/Camp Babylon selon trois modèles :


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: Le plan concernait la construction des nouvelles cités de Ngiri-Ngiri et de Kasa-Vubu. L'administration coloniale mit à l'époque à la disposition des Africains des fonds à octroyer à ceux qui le sollicitaient afin de construire une maison en matériaux durables dans les cités de Ngiri-Ngiri et Kasa-Vubu. Le montant de prêt étant fixé en 1957 à francs congolais, remboursables en 20 ou 25 ans, à compter de la date du versement de la première allocation. Le plan modifia principalement des erreurs commises dans la conception des communes précédentes par l'Office des Cités Africaines où les modifications immobilières étaient quasi-impossibles en raison de leur densification, avec des maisons collées les unes des autres. Pour les nouvelles cités, l'option a été prise pour des maisons spacieuses, avec des avenues larges convergeant vers d'importants lieux, infrastructures et autres espaces publics. Le même plan d'urbanisme de 1950 prévoyait aussi de créer trois cités satellites afin de loger non seulement la main d’œuvre de la zone industrielle, mais aussi du nouvel aéroport situé à l'Est de la ville, l'aéroport de Ndjili, cela, grâce surtout à la construction du boulevard Lumumba qui devrait relier l'aéroport du centre-ville.


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: En dehors des raisons évoquées si-haut, plusieurs autres raisons ou objectifs avaient poussé par le Plan Van Malleghen à l'élargissement de la ville. Parmi ces objectifs, il y a :


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: La création tant des cités ou communes européennes (Gombe, Limete et Ngaliema) que de celles africaines répondait à la logique de ségrégation spatiale qui consistait à séparer les habitants selon les races.


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: Pour créer ces communes, il a fallu à l'administration coloniale de procéder à la déforestation du site de Kinshasa, à assécher des marécages, etc. pour laisser place à un espace propice à ériger des habitations (logements).


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: Ainsi, les plans de construction s'étaient servis des barrières naturelles comme les cours d'eau, les espaces verts, les voies de communications et les terrains neutres non seulement pour organiser la ville, mais aussi avec l'ardente volonté de mettre la population indigène très à l'écart de celle européenne. Les grandes avenues furent tracées, les bâtisses construites et le paysage rural du avait disparu, à l'exception de la grande périphérie urbaine qui gardait encore son aspect rural à cause de la présence de la ceinture verte, telle que retenue par le plan.


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: La coupure entre Kinshasa des Européens et Kinshasa des Africains à l'époque était marquée par des zones neutres de l'Est à l'Ouest, c'est-à-dire, du Camp militaire Kokolo à l'Aéroport de Ndolo à l'Est sur . La construction des deux communes européennes constitue l'illustration visible de la volonté qu'avait l'administration de mettre à l'écart la population indigène de celle européennes :


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: Le rail avait joué alors une double fonction. D'abord, celle de relier Kinshasa 1 (Commune de Kinshasa, Barumbu, Lingwala) à Kinshasa 2 (Kintambo); et ensuite, pour servir de tracé séparateur entre l'habitat européen et l'habitat africain. Il était à l'époque formellement interdit aux africains de franchir l'emprise ferroviaire, au risque de payer des amendes.


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: L'autre barrière montée de toutes pièces par l'administration coloniale pour séparer les blancs des noirs fut la rivière Gombe, qui est en réalité un grand collecteur d'eau, mais qui se jette au fleuve Congo au niveau de la baie de Ngaliema. Hors mis le rail et la rivière Gombe, l'administration s'est aussi servi des routes pour créer de barrière avec les noirs. Sur l'Avenue du par exemple, elle aligna en chapelet le long de l'avenue la Cathédrale Notre Dame et les établissements scolaires et supérieurs dont : l'Institut Technique de la Gombe, l'Institut Supérieur d'Arts et Métiers, le Collège Bosembo, l'Académie des Beaux-Arts, l'Institut des Bâtiments et des Travaux Publics, l'Institut Supérieur de Commerce de Kinshasa, les écoles consulaires, etc. Les routes, le rail et cours d'eau ont servi donc non seulement d'organiser la ville, mais aussi pour séparer le blanc du noir.


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: Le plan Van Malleghen fut donc le document d'aménagement le plus significatif pour l'aménagement urbain de Kinshasa pendant l'époque coloniale.


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: En 1960, à l'indépendance, Kinshasa avait encore une organisation spatiale d'une ville planifiée moderne avec des artères harmonieusement tracées, des quartiers aménagés pour des riches et pauvres, des systèmes d'assainissement, des espaces verts, etc. qui permit à la population de vivre dans des conditions décentes.


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: Après l'indépendance, les perspectives du Plan Van Malleghen ne changea en rien, à l'exception d'absence de financement pour la construction des logements sociaux, de la part du nouveau gouvernement dirigé par les congolais.


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: Cet échec du gouvernement conduira tour à tour au plan Arsac de 1967, au Schéma Directeur d'Aménagement et d'Urbanisme du BEAU de 1975 et au plan de développement Urbain de 1985.


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: En plein milieu des années 60, la population de Kinshasa va connaître une croissance démographique très considérable suit à l’exode rural massif. La politique du logement sociale n'était plus d'actualité. le programme de construction des logements clés en main cessa d'être considéré comme priorité. L’Office National des Logements qui succéda à l'OCA ne construisait plus de nouveaux logements, mais se contenta seulement à réhabiliter 1105 maisons préfabriquées. C'est alors que la construction anarchique explosa sous l'impulsion des chefs coutumiers et des politiciens. La gestion juxtaposée du sol à la fois par les pouvoirs publics et les autorités coutumières fut à la base de l’ambiguïté foncière qui amena à l'anarchie foncière dans la ville de Kinshasa.


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: Cette anarchie foncière débute en 1959, une année avant l'indépendance, lors de la campagne pour les élections communales où les politiciens originaires des provinces voisines du Bas-Congo et de Bandundu attribuèrent des lopins de terre aux migrants ruraux, membres de leurs parti politique, sans l'autorisation de l'État. Les communes de Makalac et Ngaba, créées au centre, sous les pieds des collines du sud, sur des sites marécageux sont les conséquences visibles de cette anarchie sous l'impulsion des hommes politiques de l'époque. Il en est de même pour le quartier Mombele dans la commune de Limete, au-delà de la rivière Yolo. À l'Ouest de la ville, il y a eu les quartiers Camps Luka et Delvaux. La commune de Ngaba fut créée spontanément par les politiciens Antoine Gizenga et Cléophas Kamitatu du Parti Solidaire Africain (PSA) au profit de leurs électeurs qu'ils avaient fait de Bandundu. Le quartier Camp Luka quant à lui, fut créé par le politicien Paulusi, alors bourgmestre de la commune de Ngaliema, qui distribua les terres aux migrants électeurs du Parti Solidaire Africain venus du Bandundu. le quartier Delvaux fut créé par le Politicien Mafuta Kizola Delvaux, qui distribua des terres toujours aux migrants ruraux du parti Solidaire Africain. C'est ainsi que la cité créée portera son nom. Toute cette population incapable de trouver des logements dans les quartiers planifiés, à cause de leurs faibles revenus, érigèrent leurs habitations de façon anarchique dans ces différents coins de la capitale. Le quartier Mombele dont le site fut jugé autres fois par l'administration coloniale de No man's land entre les communes de Limete et Kalamu fut donné aux électeurs Batékés en 1955 par le président du parti Union de Batéké (Unibat) Pierre Mombele. Le quartier ainsi créé portera son nom.


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: Cette croissance spatiale va progressivement combler des espaces interstitiels de la plaine déclarés non aedificandi par l'administration coloniale, et la ville va commencer à se développer en une agglomération horizontale, jusqu'au pied des collines du sud et de l'Ouest, avec la naissance de plusieurs quartiers spontanés.


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: La Première République de 1960 à 1965, sous le feu Président Kasa-Vubu n'a pas réussi à changer ou à améliorer le paysage urbain de Kinshasa, à cause de l'instabilité politique causée par des mutineries, sécessions, rébellions, inflation, etc. Avec l'avènement du feu Président Mobutu en 1966, débuta la croissance économique qui coïncida avec la hausse vertigineuse du cours du cuivre sur le marché international, alors que la république démocratique du Congo était classée parmi les plus grands producteurs du cuivre à l'époque. Le gouvernement décréta par ce fait un programme de reconstruction. L'extension spatiale était déjà évaluée à 700 hectares entre 1966-1967. La croissance moyenne annuelle de la population urbaine était estimée à cette époque à et le taux de croissance à 11 % entre 1960 et 1967. C'est ce qui amena au plan régional de 1967. Ce plan proposa de contenir la ville dans la plaine afin d'aboutir à un développement planifié et à une densification spatiale. C'est ainsi que qu'il fut prévu de stopper l'urbanisation au pied des collines du Sud et de l'Ouest, de contenir l'agglomération dans son périmètre urbanisé, de créer des cités satellites, de protéger des espaces agricoles, de réaliser d'importants travaux routiers, etc. Ce schéma d'aménagement urbain prévoyait des aménagements dans les secteurs Est, Ouest, Nord et Sud, mais en sous estimant l'ampleur de l'habitat spontané qui fut la mode à l'époque.


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: Contrairement au Plan Van Malleghen de l'époque coloniale, le Plan Régional de 1967 n'a guère bénéficié d'actions visibles sur le terrain. Ses prévisions qui tablèrent en 1967 sur une ville de près d'un million d'habitants en 1970 et sur un cadre bâti de hectares furent rapidement dépassées par le problème de l'urbanisme spontané, et resta donc lettre morte, avec pour simple rôle de document indicatif, qui va orienter la nouvelle morphologie de Kinshasa avec son nouveau mode de fonctionnement, pourtant, élaboré dans la période où le pays connaissait son boom économique, grâce à la hausse du prix du cuivre. Le gouvernement décida donc d'ignorer toutes les dispositions du Plan de 1967. Le succès que connût ce plan fut le passage de la ville de 11 à 24 communes grâce aux différentes ordonnances présidentielles signées au cours de l'année 1968. En 1970, la seule cité planifiée à être construite fut la cité Slongo avec 800 logements grâce à une agence immobilière locale, la Caisse Nationale d’Épargne et des Crédits Immobiliers (CNECI). L’État l'avait créée par une ordonnance loi du . Mais la société n'a vécu que pendant 10 ans, par manque d'une dotation et d'une épargne suffisante, et fut liquider par l'État. L'église protestante avait réussi son modeste projet appelé Habitat pour l'humanité en construisant 208 petits logements sociaux, selon le système de location-vente, dont 146 maisons construites en 1974 à Mont-Ngafula et 62 à partir de 2002 à Kinkole. Au fil des années, le troisième anneau se mit à se remplir progressivement avec l'habitat spontané marqué par la précarité de l'environnement.


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: En 1975, Kinshasa, avait et s'étalait sur urbanisés, pendant que l'anarchie foncière battait son plein. La croissance démographique de la capitale représentait 8 % de la population de l'ensemble du pays, 1/3 de la population nationale urbaine et 57 % des salariés du secteur moderne.


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: Pour remédier à cette situation d'anarchie foncière, le Schéma Directeur d'Aménagement Urbain sera rendu public après plusieurs mois d'enquêtes de terrain. Plusieurs services de l'État seront mis en contribution dont la Régie des eaux (Régideso), la Société Nationale d'Électricité (SNEL), la Voirie et Assainissement, l'Éducation Nationale, la Santé, le Transport, etc. afin de bien appliquer le schéma. Ce Plan d'aménagement urbain s'inscrivait dans la génération des documents d'aménagements dotés de perspectives à court (1976-1980), moyen (1981-1985) et long terme (1986-1990), et reflétait l'influence de l'approche d'aménagement urbain français, car coordonné par les géographes français comme Marc Pain, René Maximy, Jean Flouriot, etc.


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: Ainsi, le développement de la ville devrait se focaliser sur les grands axes Est en direction de Bandundu et Ouest vers le Bas-Congo.


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: Comme tous les plans d'urbanisme gérer par les congolais après l'indépendance, le Schéma Directeur d'Aménagement Urbain de 1975 ne restera qu'un document à caractère indicatif pour plusieurs raisons dont la Zaïrianisation en 1973, qui occasionna un départ massif d'investisseurs, le Recours à l'Authenticité prôné par le président Mobutu qui instaurait un système économique national à forte connotation nationaliste, etc. Toutes ces raisons ont éloigné les investisseurs étrangers pour l'aménagement de la ville, surtout que le gouvernement de son côté, ne s’évertuait pas non plus pour financer le plan.


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: À cette époque, les constructions neuves de grande envergure, relevaient de la seule volonté du Chef de l'État. C'est ainsi qu'au début son règne, à la place des logements sociaux, Mobutu procéda par des grandes opérations d'urbanismes de prestige. Dans la longue liste non exhaustive de ces constructions de prestige, on peut compter : le grand axe routier qui relie le boulevard Lumumba à la sidérurgie de Maluku, la place Échangeur à Limete, la Cité de l'Union Africaine et la Cité du Parti-État, l'immeuble de la Radio Télévision Nationale Congolaise (RTNC), le Centre Commercial International du Zaïre (CCIZ), la Société Zaïroise de Commercialisation des Minerais (SOZACOM), les Galeries Présidentielles, la Foire Internationale de Kinshasa (FIKIN), la Cité des Pêcheurs de Kinkole, le Palais du Peuple (Parlement Congolais), le Stade des Martyrs, l'Hôtel Okapi, etc. construits çà et là dans la ville et marquèrent les mutations profondes de la ville, en vue de consolider l'image du Parti-État et de son Président. Pendant ce temps, la population à faible revenu, abandonnée à elle-même, créaient des vastes quartiers spontanés à travers la ville. Dans ces quartiers, la population construisait sans l'assistance d'architectes, d'urbanistes, d'ingénieurs, moins encore de l'administration locale. C'est dans ce contexte que fut élaboré par le "Bureau d'Études d'Aménagement et d'Urbanisme" le Plan de Développement Urbain de 1985


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: Au début des années 1980, après la création du parti politique de l'opposition appelé l'Union pour la Démocratie et le Progrès Social (UDPS) d’Étienne Tshisekedi, le pays fut marqué par différentes manifestations populaires, qui étaient plus des revendications d'ordre social que politique. C'est alors que le gouvernement central pris réellement conscience de la profondeur de la crise urbaine de Kinshasa.


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: Afin de faire face à l'urbanisation sauvage, la Banque mondiale et le Bureau d'Études d'Aménagement et d'Urbanisme (BEAU) vont ensemble élaborer le projet de Développement Urbain de Kinshasa (PDU), qui fut plutôt un plan de réhabilitation urbaine que d'aménagement. Ce PDU se démarqua des précédents plans d'urbanisme parce qu'il ajouta l'appui institutionnel afin d'amorcer une réelle politique urbaine pour le développement et l'entretien des infrastructures urbaines de voirie et de drainage.


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: Malheureusement, comme les autres plans d'urbanisme, sa mise en œuvre ne verra point le jour à cause de difficultés économiques croissantes et d'intenses tensions sociales dues à la poussée des revendications politiques de l'opposition politique naissante. Pour atténuer ces tensions et revendications populaires, il eut quelques réalisations sous l'impulsion des autorités politiques, afin de soigner l'image du pouvoir. Ainsi donc, sous l'étiquette d'une société privée immobilière canadienne, un dignitaire du régime lança un vaste projet de Logement Économique (LOGEC), qui réussit à construire deux cités planifiées : la Cité Verte (442 logements) et la Cité Mama Mobutu (674 logements) qui ont permis à des centaines de cadres des entreprises privées et parastatales d'acquérir des maisons d'habitations en vertu d'un contrat particulier signé avec leurs sociétés respectives. Les sociétés comme la Société Nationale d'Électricité (SNEL), la Régie des Eaux (Régideso), Air-Zaïre, etc. avaient acheté ces logements au comptant, puis vendaient à leurs agents selon le système de location-vente. Finalement, la population à faible revenu, dont les logements ont pourtant été destinée, n'a bénéficié d'aucun logement, au profit des cadres d'entreprises.


title: Histoire urbaine de Kinshasa

text: Comme l'indique le tableau ci-dessus, près de 60 % des parcelles se dans le troisième anneau constitutif de la ville de Kinshasa en 1997. Cet anneau fut un vaste chantier par son nombre élevé de maisons en construction. Le Plan National de l'Habitat en 1999 avait étudié l'état de précarité des maisons de Kinshasa et les statistiques se présentaient de la manière suivante : maisons inachevées, maisons de construction précaires, maisons dans les bidonvilles et maisons dans les zones à risque à cause des érosions et des inondations. Kinshasa comptait alors 318 quartiers dont 64 (20,13 %) étaient des quartiers planifiés et 254 (79,87 %) des cités d'auto-construction. L'auto-construction est le phénomène qui a occasionné plusieurs conséquences aujourd'hui comme : érosions, inondations, insalubrité, migrations pendulaires, bidonvilles, etc. dans la ville de Kinshasa.


title: Augustin Fresnel

text: Augustin Jean Fresnel, né le à Broglie et mort le à Ville-d'Avray, est un ingénieur et physicien français dont les recherches en optique ont conduit à l'acceptation définitive de la théorie ondulatoire de la lumière en remplacement de la théorie balistique qui s'était imposée depuis Newton. En s'appuyant sur les concepts émis par Christian Huygens à la fin du , et en procédant à ses propres expériences, il retrouva indépendamment les observations faites quelques années plus tôt par Thomas Young sur les interférences et leur donna les fondements physiques et mathématiques qui emportèrent l'adhésion des physiciens de son époque.


title: Augustin Fresnel

text: Dans son "Mémoire sur la diffraction de la lumière", Fresnel donna la première explication rationnelle du phénomène de la diffraction. Pour sa démonstration, il montra que l'addition de deux vibrations lumineuses de même fréquence pouvait être modélisée comme la composition de deux forces, c'est-à-dire de deux vecteurs, de grandeurs et directions différentes : les vecteurs de Fresnel. En reconnaissant que la lumière est composée de vibrations transversales, Fresnel a expliqué la nature de la polarisation de la lumière, la biréfringence et la polarisation circulaire.


title: Augustin Fresnel

text: Bien que Fresnel puisse être considéré comme un physicien théoricien ou physicien mathématicien, il n’a eu que peu de temps pour se consacrer à ses recherches fondamentales. Son métier était ingénieur des Ponts et Chaussées. À ce titre, il a apporté des améliorations considérables à la luminosité des phares en inventant les lentilles à échelons, ou lentilles de Fresnel.


title: Augustin Fresnel

text: Augustin Fresnel est mort à 39 ans. Malgré la brièveté de sa vie, l'excellence et l'importance de ses travaux ont tout de suite été reconnues par ses contemporains. Il a été élu membre de l'Académie des sciences de Paris en 1823, membre associé de la Royal Society en 1825 et a reçu la médaille Rumford sur son lit de mort en 1827. Humphrey Loyd, professeur de physique au Trinity College à Dublin, considérait que la théorie ondulatoire de Fresnel était « la plus noble invention qui ait jamais honoré le domaine des sciences physiques, à la seule exception du système de l'Univers de Newton. »


title: Augustin Fresnel

text: Augustin Jean Fresnel est né à Broglie en Normandie le , fils de Jacques Fresnel (1755-1805), architecte, et d'Augustine Mérimée (1755-1833). Augustin a un frère ainé et deux frères cadets. Louis (1786-1809) qui sera admis à l'École polytechnique, deviendra lieutenant d'artillerie et sera tué à Jaca en Espagne la veille de son anniversaire. Léonor (1790-1869) deviendra ingénieur des Ponts et Chaussées et succédera à Augustin à la Commission des phares. Il est le seul des frères Fresnel à s'être marié. Fulgence (1795-1855) deviendra linguiste, diplomate et orientaliste.


title: Augustin Fresnel

text: Augustin Fresnel a été très influencé par sa famille maternelle. Il était le petit fils de François Mérimée, avocat au parlement de Rouen, intendant du maréchal de Broglie. Il était filleul de son oncle Léonor Mérimée (1757-1836), le père de l'écrivain Prosper Mérimée, qui était "élève à l'Académie royale de peinture" au moment de son baptême. C'est donc cet oncle-parrain qui l'a soutenu après la mort de son père en 1805. À cette époque, Léonor Mérimée cesse son activité d'artiste peintre pour se consacrer à l'étude de l'histoire et des techniques de peinture. Il est directeur de l'École des Beaux-Arts et professeur de dessin à l'École polytechnique. C'est lui qui mettra en relation son neveu avec François Arago au moment l'élaboration de la théorie de la diffraction de la lumière en 1815.


title: Augustin Fresnel

text: Il faut remarquer que la famille Fresnel était très liée au château et à la famille des princes de Broglie. Il est très probable que Jacques Fresnel architecte, résidant à Broglie, était au service du Maréchal de Broglie et que c'est au château qu'il a fait connaissance de la fille de l'intendant qui deviendra son épouse. Lorsque la situation est devenue incontrôlable au moment de la Révolution française, la famille de Broglie a émigré, le château a été pillé et incendié. Le prince Claude Victor de Broglie, fils ainé du Maréchal, qui était député aux États Généraux et avait choisi de rester en France fut exécuté en 1794. La famille Fresnel s'est réfugiée d'abord à Cherbourg en 1790 puis, en 1794, à Mathieu, village natal de Jacques Fresnel, à quelques kilomètres au nord de Caen.


title: Augustin Fresnel

text: Un illustre descendant du Maréchal de Broglie, Louis de Broglie, proposera la théorie ondulatoire de la matière un siècle après que la théorie ondulatoire de la lumière ait été établie par Augustin Fresnel.


title: Augustin Fresnel

text: Augustine Mérimée était une pieuse catholique et même un peu janséniste. Augustin Fresnel a donc passé son enfance et son adolescence dans une famille catholique et royaliste, marquée par les méfaits de la Révolution. Bien qu'il ait bénéficié des institutions nouvelles, l'École centrale de Caen et l'École Polytechnique, il est resté, sa vie durant, royaliste et fervent catholique.


title: Augustin Fresnel

text: Arago rapporte que Il semble qu'Augustin était réticent à faire des efforts de mémoire. rapporte Arago. Mais était très friand des exercices de raisonnement, dans les sciences ou dans la pratique. Ses camarades lui avait attribué le qualificatif d' "homme de génie" car il était très doué pour choisir les branches d'arbres les plus adaptées pour construire des arcs et des flèches ou d'autres objets. On peut penser que l'influence de son père, architecte, a été décisive d'une part sur le développement de ses connaissances en arithmétique et en géométrie qui lui ont permis d'entrer au collège sans difficulté et d'y briller et d'autre part sur sa capacité à penser et dessiner dans l'espace, manifeste dans ses études ultérieures sur la diffraction et la polarisation de la lumière.


title: Augustin Fresnel

text: En 1801, à 13 ans, Augustin rejoint son frère Louis à l’École centrale de Caen. À 16 ans et demi, il est admis à l’École polytechnique (promotion 1804). Il a des professeurs de mathématiques très compétents : Siméon-Denis Poisson, Gaspard Monge, Adrien-Marie Legendre et un répétiteur, André-Marie Ampère. Par contre, l'enseignement de physique à l'École polytechnique était très médiocre. . Il a cependant dû être instruit de la théorie de Newton sur la lumière qu'il s'appliquera à démolir. En 1814, il fait l'acquisition du Traité élémentaire de physique de René Just Haüy pour compléter ses connaissances.


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text: En 1806, il devient élève de l’École des ponts et chaussées. Là, il apprend la topographie. Il fait partie de la génération des "Arpenteurs du monde". Fresnel a arpenté méticuleusement les chemins de la lumière avec le savoir-faire qu'il a acquis à l'École des ponts. Il a fait des mesures précises de distance et d'angle et a toujours estimé la marge d'erreur dont elles étaient grevées. Il sort de l'École en 1809 avec le titre et l'emploi d'ingénieur ordinaire aspirant du Corps des Ponts et Chaussées. Il restera toute sa vie dans cette administration.


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text: La vie de Fresnel est entièrement consacrée à sa profession et à ses recherches scientifiques. Il consacre une part de ses revenus pour acheter les instruments dont il a besoin pour ses recherches.


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text: La Vendée fut le premier département où Fresnel fut affecté pour participer à l'édification de Napoléon-ville (La Roche-sur-Yon). C'est là qu'en 1811 il inventa une méthode de production industrielle de soude, que l'on connait aujourd'hui sous le nom de procédé Solvay. Sa découverte fut présentée aux chimistes compétents par l'intermédiaire de son oncle Léonor mais elle ne fut pas retenue car, à la différence de celle de Solvay, elle ne comprenait pas le recyclage de l'ammoniaque, ce qui la rendait économiquement sans intérêt.


title: Augustin Fresnel

text: Vers 1812, Fresnel fut envoyé à Nyons, dans la Drôme, sur le chantier de la route impériale qui devait relier l'Italie à l'Espagne. C'est à Nyons qu'il manifeste son intérêt pour l'optique. Le , il écrit en post-scriptum à une lettre à son frère Léonor :


title: Augustin Fresnel

text: Plus tard, il manifeste son intérêt pour la théorie ondulatoire de la lumière qui, à son avis, expliquerait la constance de la vitesse de la lumière et serait compatible avec l'aberration stellaire. Finalement, il rassemble ses idées dans un texte qu'il intitule "Rêveries" et qu'il envoie à son oncle Léonor Mérimée qui le transmet à André-Marie Ampère. Le , Léonor Mérimée évoque la note de Fresnel au cours d'un dîner avec Ampère et Arago, professeurs comme lui à Polytechnique. François Arago n'a que 2 ans de plus qu'Augustin Fresnel. Il est entré à l'École Polytechnique en 1803 en même temps que son frère Louis. Il se comportera à son égard comme un frère, tantôt protecteur, tantôt collaborateur. Ampère, Arago et Fresnel formeront un trio amical et scientifiquement fécond.


title: Augustin Fresnel

text: En mars 1815, Fresnel perçoit le retour de Napoléon de l'île d'Elbe comme "une attaque contre la civilisation". Il quitte son poste et se rend à Lapalud dans le Vaucluse où il offre ses services à la résistance royale mais il n'est pas pris à cause de son apparence chétive. dit Arago. Il est arrêté à Valence le 8 mai 1815. Il est relâché mais est destitué pendant les Cent-jours tout en ayant l'autorisation de se rendre chez sa mère à Mathieu. . Le 12 juillet, alors que Fresnel est sur le départ, Arago lui laisse une note dans laquelle il attire son attention sur la diffraction de la lumière :


title: Augustin Fresnel

text: Fresnel n'a pas accès à ces publications en dehors de Paris et ne parle pas anglais. Malgré ces difficultés, arrivé à Mathieu, il entreprend des expériences sur la diffraction et les interférences de la lumière. Ces loisirs forcés rappellent ceux de Newton à Woolsthorpe au moment de la grande peste de Londres en 1665 : ils sont l'occasion de grandes intuitions. Le , Napoléon abdique définitivement. Fresnel a 27 ans. Il est réintégré dans le Corps des Ponts et Chaussées puisqu'il a choisi le camp qui l'a finalement emporté. Il demande immédiatement une prolongation de son congé de deux mois pour finir son travail. Ce qui lui est accordé, les travaux publics ayant été suspendus partout pendant la période de trouble occasionné par le retour de Napoléon.


title: Augustin Fresnel

text: Le 23 septembre, il écrit à Arago : Cependant, dans le même paragraphe, Fresnel doute implicitement de la nouveauté de sa découverte. Il lui faudrait engager quelques dépenses pour améliorer son équipement. Il veut savoir si ces travaux sont inutiles ou si la loi de la diffraction n'a pas déjà été établie avec des expériences plus précises que les siennes. Il explique qu'il n'a pas encore eu l'occasion d'acquérir les ouvrages de sa liste de lecture à l'exception du livre de Young qu'il ne peut pas comprendre sans l'aide de son frère.


title: Augustin Fresnel

text: Fresnel conclut son travail de trois mois et envoie, le 15 octobre, un manuscrit intitulé "Mémoire sur la diffraction de la lumière" à Delambre, secrétaire perpétuel de l'Institut, par l'intermédiaire de son oncle. Arago, qui a pris connaissance du Mémoire, lui écrit le 8 novembre. Fresnel lui répond le . Il est ennuyé. Il voudrait savoir plus précisément en quoi il a répété ou contredit les travaux de Young. Il annonce que son congé se termine et qu'il doit rejoindre Rennes. Le , il écrit encore de Mathieu pour décrire les expériences complémentaires qu'il a faites sur les franges extérieures pour satisfaire la demande d'Arago.


title: Augustin Fresnel

text: Le , Fresnel écrit de Rennes. Il fait des commentaires et des corrections sur son Mémoire. Il remercie Arago des démarches qu'il a entreprises auprès de Gaspard de Prony, directeur de l'École des Ponts, pour que Fresnel vienne quelque temps à Paris pour finaliser son travail. Arago a fait valoir que cela serait favorable au progrès de la science et au prestige du Corps des Ponts et Chaussées. Prony a relayé la demande auprès Louis-Mathieu Molé, directeur du Corps des Ponts, supérieur hiérarchique de Fresnel. Fresnel pourra venir à Paris dès février 1816 et faire des expériences complémentaires avec Arago.


title: Augustin Fresnel

text: L'année 1816 fut une année sans été : les récoltes furent maigres. Les familles affamées formaient des queues dans les rues de Rennes. Le gouvernement fut obligé d'organiser des ateliers de charité pour les nécessiteux. En octobre, Fresnel est renvoyé en Ille-et-Vilaine pour superviser ces ateliers en plus de ses équipes ordinaires de cantonniers. Selon Arago :


title: Augustin Fresnel

text: Les lettres de Fresnel de montrent son anxiété constante. Il se plaint à Arago d'être A Mérimée, il écrit : .


title: Augustin Fresnel

text: À l'automne 1817, Fresnel, soutenu par Prony, obtient un nouveau congé de son supérieur hiérarchique, Louis Becquey, et rentre à Paris. Il reprendra son poste d'ingénieur au printemps 1818 mais, à Paris, cette fois, d'abord au canal de l'Ourcq et ensuite, à partir de mai 1819, au cadastre des rues de Paris. Le , il est nommé à la Commission des phares. L'entretien des phares français faisait partie des missions du Corps des Ponts.


title: Augustin Fresnel

text: Durant ses séjours à Paris, Fresnel est hébergé par son oncle Léonor Mérimée. À partir de 1822, il loue une chambre chez Ampère, dans la maison qu'il a achetée en 1818, au , rue des Fossés-Saint-Victor, à l'emplacement du , rue du Cardinal-Lemoine, aujourd'hui. Dans cette maison, Ampère avait aménagé un petit laboratoire pour faire ses expériences sur les interactions entre électricité et magnétisme, expériences auxquelles Fresnel a participé depuis 1820, Ampère étant génial théoricien mais pauvre expérimentateur alors que Fresnel était à la fois théoricien et expérimentateur talentueux.


title: Augustin Fresnel

text: Fresnel commence son exposé par des considérations sur la lumière et le "calorique". Il constate que, quand la lumière éclaire un corps noir, celui-ci se réchauffe et, bien qu'il n'émette pas de lumière, il émet du "calorique". Il en déduit que Il néglige la transmission de chaleur par conduction qui a fait l'objet des travaux de Joseph Fourier et que l'Académie refuse de publier depuis 1808. Mais son intuition rejoint les observations de William Herschel qui, en 1800, a découvert qu'il existe des "rayons thermiques ou calorifiques" à une extrémité du spectre : les rayons infra-rouges qui sont effectivement de même nature que la lumière.


title: Augustin Fresnel

text: Fresnel s'attache ensuite à démontrer les insuffisances et les incohérences de la théorie de l'émission de Newton.


title: Augustin Fresnel

text: Fresnel est chez sa mère à Mathieu. Á part quelques loupes, il ne dispose d'aucun instrument. Il les construit avec les moyens disponibles.


title: Augustin Fresnel

text: Fresnel considère que les franges extérieures à l'ombre portée (en EG sur la figure) résultent de la superposition des rayons directs issus de la source et des rayons réfléchis par le bord de l'obstacle. La réflexion des ondes par le bord de l'obstacle est une hypothèse inexacte héritée de Newton et que Fresnel corrigera par la suite. Pour effectuer ses calculs, Fresnel prend SE comme axe des abscisses et Sy' comme axe des ordonnées.


title: Augustin Fresnel

text: Une des grandes difficultés de ses expériences est l'usage de la lumière blanche qui fait que les franges de différentes longueurs d'onde se chevauchent. Il fait ses mesures sur la limite entre les franges rouges du premier ordre et les franges violettes du second ordre et, pour les calculs, prend formula_1 nm comme longueur d'onde moyenne. Il obtient des résultats en accord raisonnable avec les observations à condition de supposer que l'onde réfléchie sur le bord de l'obstacle est inversée par rapport à l'onde incidente (différence de chemin de formula_2). Il remarque aussi que


title: Augustin Fresnel

text: Fresnel s'intéresse ensuite aux franges qui se forment à l'intérieur de l'ombre et s'aperçoit qu'elles disparaissent quand il ajoute une feuille de papier sur un côté du fil. Il écrit :


title: Augustin Fresnel

text: On peut remarquer que son vocabulaire n'est pas encore au point car il emploie les termes de nœuds et de ventres, qui concernent les ondes stationnaires, ce qui n'est pas le cas dans le phénomène des interférences. Mais il semble raisonner juste puisqu'il indique que les franges sombres correspondent aux zones de superposition d'ondes qui diffèrent d'une demie longueur d'onde, qui sont donc en opposition de phase.


title: Augustin Fresnel

text: Pour trouver la formule qui donne la distance entre les franges, il fait une construction géométrique en traçant les cercles centrés au bord de l'obstacle et de rayons successifs augmentés d'une demie longueur d'onde. Si S est la source, O, l'axe du fil de fer vu en coupe et l'origine du repère cartésien xOy, formula_3, le diamètre du fil de fer, la distance formula_4, la distance formula_5, x et y les coordonnées du point Q d'observation sur l'écran, les équations des cercles centrés en A ou en B s'écrivent :


title: Augustin Fresnel

text: En Q, intersection des deux cercles centrés en A et en B, se forme une frange sombre sombre du premier ordre. On peut reporter la valeur de formula_8 obtenue dans une équation, dans l'autre. De plus, comme formula_9 peut être négligé. D'où il résulte :


title: Augustin Fresnel

text: Étant donné que formula_11, la distance d'une frange à l'axe des abscisses, Fresnel en déduit que la distance entre les deux franges sombres du premier ordre est deux fois plus grande, soit formula_12. L'écart entre celles du deuxième ordre est formula_13, entre celles du troisième ordre, formula_14. Dans un tableau comparatif, il montre que les mesures effectuées corroborent le résultat des calculs.


title: Augustin Fresnel

text: Fresnel note que Cependant, il fait une autre observation. Quand il remplace le fil par un ruban opaque large comme le diamètre du fil et qu'il le fait tourner autour de la direction de l'axe du fil précédemment installé, il constate que la disposition des franges n'est pas perturbée bien que la distance AQ s'allonge en A'Q et que BQ se raccourcisse en B'Q. Fresnel en déduit que ce qui importe n'est pas la différence des chemins AQ et BQ, mais la différence des chemins depuis la source, SAQ et SBQ. Pour qu'il y ait interférence, il faut que les vibrations vibrent en accord depuis la source.


title: Augustin Fresnel

text: Fresnel a donc traité les bords de l'obstacle comme deux sources ponctuelles cohérentes. Il a reproduit avec cet autre dispositif, l'expérience des doubles fentes que Young avait conduite 15 ans plus tôt et a retrouvé les mêmes résultats. Il a cependant prouvé que, avec la théorie ondulatoire, il pouvait expliquer le phénomène de la diffraction.


title: Augustin Fresnel

text: Fresnel suggère que les lois ordinaires de la réflexion et de la réfraction peuvent aussi être expliquées en termes d'interférences. Il note que si deux rayons parallèles très proches sont réfléchis à des angles autres que ceux prévus par les lois de l'optique géométrique, ils n'auraient plus la même phase et s'annuleraient. Il indique que cette explication est valide tant que les irrégularités de surfaces sont beaucoup plus petites que la longueur d'onde.


title: Augustin Fresnel

text: Il fait le même type de démonstration pour les rayons réfractés par un dioptre et en déduit que Ce qui est une conséquence absolument opposée à la théorie de Newton. D'après Emile Verdet


title: Augustin Fresnel

text: Fresnel discute ensuite de l'interprétation des anneaux de Newton à la lumière de la théorie ondulatoire, sans pouvoir conclure. Pour terminer, il revient à sa question initiale de 1814 :


title: Augustin Fresnel

text: Le , Fresnel écrit à Arago pour avoir des nouvelles de son manuscrit : Après avoir résumé les grandes lignes de son Mémoire, il écrit qu'il est probable que la théorie des vibrations et des interférences Il conclut en demandant à Arago de lui envoyer le tableau de données sur la polarisation, publiées récemment par Biot, pour qu'il puisse travailler dessus.


title: Augustin Fresnel

text: Fresnel est revenu à Paris en février 1816 pour faire des expériences complémentaires avec Arago. L'une d'entre elles sera communiquée le , en séance de l'Institut sous forme d'une "Note sur un phénomène remarquable qui s'observe dans la diffraction de la lumière". Dans cette communication, Arago rapporte une expérience de diffraction par un fil dans laquelle, selon la prédiction de Fresnel, les franges internes sont déplacées si les rayons d'un côté de l'obstacle passent à travers une fine lame de verre. Fresnel a attribué correctement ce phénomène au fait que la vitesse de la lumière est plus faible dans le verre que dans l'air.


title: Augustin Fresnel

text: Finalement, une version corrigée et enrichie est présentée à l'Académie par Arago, le 25 mars 1816. Intitulé "Mémoire sur la diffraction de la lumière, où l'on examine particulièrement le phénomène des franges colorées que présentent les ombres des corps éclairés par un point lumineux," il est publié dans le numéro de mars 1816 (paru en mai) des "Annales de Chimie et de Physique" dont Arago est devenu récemment le co-éditeur. Il est reproduit dans les Œuvres complètes sous le titre Deuxième Mémoire.


title: Augustin Fresnel

text: Par rapport au premier manuscrit déposé à l'Académie, la publication comporte beaucoup d'expériences et de mesures qui ont été refaites avec Arago à Paris en utilisant de la lumière monochromatique rouge (formula_15 nm). Fresnel essaie d'expliquer comment la lumière "s'infléchit" au bord d'un obstacle ? La dispersion de la lumière varierait-elle avec la courbure de l'arête ? Il se rapproche de la conception des ondelettes secondaires de Huygens qu'il cite pour la première fois.


title: Augustin Fresnel

text: Fresnel remarque que Le résultat de l'interférence des ondes est transitoire et localisé dans l'espace et le temps. Les ondes poursuivent leur chemin, en se superposant, si on ne les arrête pas sur un écran d'observation.


title: Augustin Fresnel

text: En mars, Fresnel a déjà des compétiteurs : Biot présente un mémoire sur la diffraction dont il est l'auteur avec son étudiant Claude Pouillet, mémoire qui prétend que la régularité des franges de diffraction, comme celle des anneaux de Newton, doit être liée aux "ajustements" de Newton. Mais la démonstration n'est pas rigoureuse et Pouillet lui-même deviendra un des premiers défenseurs de la théorie ondulatoire.


title: Augustin Fresnel

text: Trois semaines après avoir envoyé son premier Mémoire, le 10 novembre, Fresnel (qui est toujours à Mathieu) envoie à l'Académie un "Supplément au premier Mémoire sur la diffraction de la lumière".


title: Augustin Fresnel

text: Il note en particulier que, si une surface polie contient des rayures, il y a diffusion et non réflexion de la lumière. Les règles de la réflexion ne s'appliquent pas. Pour que les ondes de deux rayons parallèles très proches s'additionnent, il faut que la différence de chemin soit égale à une longueur d'onde, soit


title: Augustin Fresnel

text: i étant l'angle d'incidence, r, l'angle de réflexion (ici de dispersion) et n, un nombre entier. L'angle de réflexion dépendra donc de la couleur. Si l'on grave un grand nombre de rayures équidistantes de formula_17 sur la surface, la lumière sera dispersée en couleurs différentes Fresnel invente donc le réseau de diffraction qui sera découvert quelques années plus tard par son contemporain et collègue bavarois Joseph von Fraunhofer qui mourra un an avant lui, et comme lui, de tuberculose. Dans sa note, il rapporte aussi ses observations de la diffraction de la lumière par transmission à travers les fibres d'un tissu.


title: Augustin Fresnel

text: Les anneaux sombres se répètent ensuite dans chaque zone où la distance entre le miroir plan et le ménisque est égale à un nombre entier de demies longueurs d'onde, provoquant des différences de chemin (aller et retour) égales à un nombre entier de longueurs d'onde. Avec cette théorie, il rend compte parfaitement du tableau de données effectuées par Newton. Il montre ensuite que la théorie explique l'apparence inversée des anneaux vus par transmission : là où il y a de l'ombre par réflexion, il y a de la lumière par transmission. En effet, la double réflexion introduit deux inversions de phase, ce qui rend l'onde transmise directement (BB') et l'onde deux fois réfléchie (r3) déphasées d'une longueur d'onde, donc en accord.


title: Augustin Fresnel

text: Fresnel expose son interprétation de la formation des anneaux colorés par la théorie ondulatoire. Rappelons que les anneaux de Newton se forment lorsqu'une lentille plan-convexe de très faible courbure repose sur un dioptre plan en verre. En incidence normale, par réflexion, les anneaux sombres doivent correspondre à l'addition de deux ondes décalées d'une demie longueur d'onde, c'est-à-dire à une annulation de l'onde réfléchie par la première interface (r1), par l'onde réfléchie par la seconde interface (r2). Au centre, qui apparait sombre, l'onde réfléchie par la lentille interfère avec l'onde réfléchie par le miroir plan. Comme la différence de chemin parcouru est nulle, c'est qu'une des deux réflexions provoque une inversion de phase. Fresnel avoue qu'il ne sait pas si c'est la première ou la seconde mais il affirme que le phénomène se produit et qu'il explique les interférences qui provoquent les anneaux.


title: Augustin Fresnel

text: Fresnel explique aussi la loi de répartition des anneaux sous incidence oblique. Et là encore, il trouve une parfaite concordance entre ses calculs et les mesures effectuées par Newton.


title: Augustin Fresnel

text: Le , Fresnel écrit (en français) à Young, reconnaissant qu'une grande partie de son mémoire n'est pas original.


title: Augustin Fresnel

text: Le "Supplément au premier Mémoire sur la diffraction de la lumière" est présenté à l'académie le par Arago. Fresnel commence par présenter, en les réfutant, les hypothèses de Newton sur les anneaux colorés. Il présente ensuite sa propre interprétation du phénomène telle quelle a été exposée plus haut et qu'il résume :


title: Augustin Fresnel

text: Fresnel explique pourquoi sa démonstration concernant les anneaux colorés n'a pas été publiée dans le premier Mémoire :


title: Augustin Fresnel

text: Il rapporte ensuite deux expériences nouvelles et une nouvelle approche théorique : la diffraction par une fente lumineuse, les interférences obtenues par les images d'une fente lumineuse par deux miroirs et la diffraction par un petit objet opaque.


title: Augustin Fresnel

text: Fresnel décrit l'expérience du double miroir ("miroirs de Fresnel)" comprenant deux miroirs plans juxtaposés en formant un angle d'un peu moins de 180°, avec lequel il produit une image d'interférence à partir de deux images virtuelles de la même fente source. Une expérience avec une double fente nécessitait une première fente source pour s'assurer que la lumière qui parvenait aux deux fentes était cohérente. Dans le dispositif de Fresnel, l'unique première fente est maintenue et les deux fentes secondaires sont remplacées par le double miroir qui n'a aucune ressemblance physique avec les doubles fentes et remplit cependant la même fonction. Ce résultat, qui avait été annoncé par Arago dans le numéro de mars des Annales, rendait difficile de croire que le résultat des doubles fentes avait quoi que ce soit à voir avec des corpuscules déviés par les bords des fentes (ce qui était la théorie de Newton).


title: Augustin Fresnel

text: Fresnel refait l'expérience, rapportée par Biot, de la diffraction de la lumière par une fente étroite. Il ne trouve pas la même chose et découvre la loi de répartition des franges. Il appelle b la distance de la fente (ou diaphragme) à l'écran d'observation, c, la largeur de la fente et λ, la longueur d'onde.


title: Augustin Fresnel

text: Fresnel examine ce qui se passe au niveau du front d'onde au voisinage du bord de l'obstacle AF (Fig.7). Il inverse sa construction géométrique par rapport à la Fig.1. A n'est plus le point à partir duquel sont mesurées les distances au point d'observation Q. C'est à partir du point Q que sont mesurées les distances au bord de l'obstacle. Il trace des rayons QA, QC = QA + λ / 2, QD = QA + 2λ / 2, QE = QA + 3λ / 2... qui délimitent des zones sur la surface du front d'onde, les "zones de Fresnel". Il remarque que les rayons issus de l'arc AC sont en opposition de phase avec les rayons issus de l'arc CD. Ils devraient donc en grande partie se neutraliser. Mais les rayons de l'arc CD sont eux-mêmes en opposition de phase avec ceux de l'arc DE. Et ainsi de suite lorsqu'on parcourt le front d'onde au-delà de AE.


title: Augustin Fresnel

text: Fresnel en déduit que tous les rayons arrivant en Q et issus du front d'onde se neutralisent à l'exception de ceux qui sont issus de l'arc AC : . Il considère que le rayon QB qu'il nomme le "rayon efficace" est de longueur QA + λ / 4, ce qui fait que, contrairement à ce qu'il affirme, il n'est pas strictement au milieu de l'arc AC. Il conclut son raisonnement en affirmant que le point B doit être considéré comme la véritable origine des rayons qui arrivent au point Q. Et que c'est le point G, et non le point F, qui doit être pris pour origine des rayons émanant de l'autre côté de l'obstacle. Ces considérations ne changent pas les calculs de position des franges internes présentés dans son premier mémoire, étant donné que les chemins optiques sont augmentés de la même valeur (λ / 4) des deux côtés.


title: Augustin Fresnel

text: Ainsi, à la sortie de l'ombre, la différence de chemin entre les deux rayons efficaces PB et PG augmente plus rapidement que celle entre les deux rayons PA et PF et à une certaine distance de la limite de l'ombre, la différence de chemin atteint λ / 2. Cependant, les franges externes ne résultent pas de la superposition des ondes issues des deux côtés de l'obstacle mais de la superposition du "rayon efficace" et du rayon direct. La différence de chemin ne serait que de λ/4. La nouvelle théorie ne marche pas pour les franges externes.


title: Augustin Fresnel

text: Le , l'Académie des sciences annonce que la "diffraction de la lumière" sera le thème du prochain Grand Prix biannuel de physique qui sera attribué en 1819. La date limite de soumission des manuscrits est fixée au de façon que le jury ait le temps de répéter les expériences proposées. Bien que l'énoncé du sujet parle de rayons et d'inflexion, il ne mentionne pas la possibilité de mettre en œuvre une théorie ondulatoire. Arago et Ampère encourage Fresnel à participer au concours.


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text: Le , dans une note additionnelle à un article sur la polarisation, Fresnel établit l'équation des ondes lumineuses sous forme de fonctions sinusoïdales. Il pose :


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text: Il prend en compte la longueur d'ondulation, c'est-à-dire la longueur d'onde, mais semble ignorer le terme de fréquence (formula_19). Tout en restant au plus proche de son expression, nous posons :


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text: Il pose que l'équation d'une onde de même longueur d'onde qui aurait parcouru un chemin plus long que la première doit être :


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text: Il fait remarquer que, lorsque d = λ/4, les deux ondes ont des positions orthogonales, c'est-à-dire qu'elles sont déphasées de π/2 et que la résultante des deux ondes peut être calculée comme la résultante de deux forces perpendiculaires. Lorsque d est quelconque, .


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text: Le concept de vecteurs n'existait pas encore. Sa méthode sera désignée par la suite comme celle des "Vecteurs de Fresnel". Il propose de décomposer chaque vecteur en ses composantes orthogonales rapportées à un système de coordonnées cartésiennes dont l'axe des abscisses est porté par le vecteur représentant l'onde directe.


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text: La connaissance de cette méthode est assumée dans une note préliminaire, datée du et déposée le , dans laquelle Fresnel esquisse une théorie élémentaire de la diffraction telle qu'elle est décrite aujourd'hui dans les manuels de physique. Il reformule le principe de Huygens en combinaison avec le Principe de superposition, affirmant que la vibration à chaque point d'un front d'onde est la somme des vibrations qui seraient envoyées en ce point à cet instant par tous les éléments du front d'onde dans n'importe laquelle de ses positions antérieures, tous les éléments agissant séparément selon le Principe de Huygens-Fresnel. Dans le cas d'un front d'onde partiellement occulté à une position antérieure, la somme doit être faite sur toute la partie non-occultée. Dans toutes les directions autres que la normale au front d'onde primaire, les ondes secondaires sont affaiblies à cause de l'inclinaison et encore plus affaiblies par les interférences destructives, si bien que l'effet de l'inclinaison seule peut être ignorée.. Pour la diffraction par un bord droit, l'intensité en fonction de la distance au bord de l'ombre géométrique peut alors être exprimée avec suffisamment d'exactitude par ce qu'on appelle maintenant les intégrales de Fresnel normalisées :


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text: La même note comprend un tableau des intégrales, avec la limite supérieure de 0 à 5.1 par incréments de 0.1, calculées avec une erreur moyenne de 0.0003, et un tableau plus petit des maxima et des minima de l'intensité résultante.


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text: Dans son "Mémoire sur la diffraction de la lumière" déposé le et portant l'épigraphe latine "Natura simplex et fecunda" (La nature est simple et fertile), Fresnel augmente légèrement les deux tableaux sans changer les figures existantes, sauf pour une correction du premier minimum d'intensité. Pour être complet, il reprend sa solution du problème des interférences, où il traite la superposition des fonctions sinusoïdales comme l'addition de vecteurs. Il reconnait la directionnalisé des sources secondaires et la variation de leurs distances du point d'observation principalement pour expliquer pourquoi ces paramètres n'ont que peu d'importance, pourvu que la propagation des ondes secondaires ne soit pas rétrograde. Ensuite, appliquant sa théorie des interférences aux ondes secondaires, il exprime l'intensité de la lumière diffractée par le bord rectiligne d'un écran en termes d'intégrales qui incluent les dimensions du dispositif mais qui peuvent être normalisées comme précédemment. En référence aux intégrales, il explique le calcul des maxima et des minima d'intensité lumineuse (franges extérieures) et souligne que l'intensité chute très rapidement quand on va vers l'ombre géométrique. Le dernier résultat, comme le dit Olivier Darrigol, revient à prouver la propagation rectiligne de la lumière dans le cadre de la théorie ondulatoire, la première preuve que la physique moderne accepte encore.


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text: Pour vérifier expérimentalement ses calculs, Fresnel utilise une lumière rouge dont il déduit la longueur d'onde (638 nm) à partir du diagramme de diffraction d'un dispositif où la lumière incidente sur une fente unique est focalisée par une lentille cylindrique. En variant la distance de la source à l'obstacle et de l'obstacle au point d'observation, il compare les valeurs calculées et les positions observées des franges obtenues par un écran demi-plan, une fente, une bande étroite, en se concentrant sur la position des minima, plus faciles à localiser que les maxima de lumière. Pour la fente et la bande, il ne peut pas utiliser les tableaux de maxima et minima qu'il avait établis précédemment. Pour chaque combinaison de dimensions, l'intensité doit être exprimée en termes de sommes ou de différences des intégrales de Fresnel et calculée à partir du tableau des intégrales. Les extréma doivent être recalculés. Les écarts entre les positions calculées et les positions observées étaient inférieurs à 1.5 %.


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text: Vers la fin de son mémoire, Fresnel résume les différences entre l'usage des ondes secondaires par Huygens et par lui : Huygens dit qu'il y a de la lumière seulement là où les ondes secondaires concordent, Fresnel dit qu'il y a complète obscurité seulement là où les ondes secondaires s'annihilent.


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text: Le jury du concours est composé de Laplace, Biot et Poisson (tous tenant de la théorie corpusculaire newtonienne), Gay-Lussac (neutre), et Arago qui, à la fin, écrit le rapport du jury. Bien que les soumissions soient en principe anonymes, le rapport de Fresnel était identifiable par son contenu. De toute façon, il n'y a eu qu'une seule autre soumission dont ni le manuscrit ni l'auteur n'ont laissé de trace. L'existence de cette autre soumission est mentionnée seulement dans le dernier paragraphe du rapport du jury et indique que l'auteur ignore les travaux précédents de Young et de Fresnel, utilise des méthodes d'observation insuffisamment précises, néglige certaines choses et commet des erreurs manifestes. Selon les mots de John Worrall, . On peut en déduire que le jury avait deux options : donner le prix à Fresnel ou ne pas l'attribuer.


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text: L'examen du jury dura jusqu'à l'année suivante. C'est alors que Poisson, exploitant un cas où la théorie de Fresnel donnait des intégrales faciles, trouva que la théorie prédisait l'existence d'un point lumineux au centre de l'ombre projetée d'un petit disque éclairé par une source ponctuelle. Ceci semblait être une preuve par l'absurde que la théorie de Fresnel était fausse. Arago, intrigué par la démonstration de Poisson, réalisa l'expérience avec un disque opaque de de diamètre et observa que, effectivement, une tache claire apparaissait au centre de l'ombre .


title: Augustin Fresnel

text: Le jury unanime accorda le Grand Prix au mémoire portant la sentence "Natura simplex et fecunda" au cours de la séance de l'Académie du 15 mars 1819. Après l'annonce, le président de séance ouvrit une enveloppe cachetée accompagnant le mémoire et révéla que l'auteur était Augustin Fresnel. Le résultat fut officiellement annoncé à une réunion publique de l'Académie une semaine plus tard, le 22 mars.


title: Augustin Fresnel

text: La vérification par Arago de la prédiction contre-intuitive de Poisson est passée dans l'histoire comme étant à l'origine de la décision d'attribution du prix. Cette façon de voir les choses n'est pas confirmée par le rapport du jury qui ne consacre à l'épisode que deux phrases dans l'avant dernier paragraphe. La version imprimée du rapport fait aussi référence à une note (E), mais cette note concerne des recherches qui ont été faites "après" la décision d'attribution du prix . Selon Kipnis , la signification réelle de la tache de Poisson et de son complément (le centre de la tache lumineuse projetée par une ouverture circulaire) est qu'elle concerne les "intensités" des franges, tandis que les mesures de Fresnel concernent les "positions" des franges. Mais, comme le note aussi Kipnis, cette question a été abordée seulement "après" que le prix ait été attribué.


title: Augustin Fresnel

text: Le triomphe de Fresnel n'a pas converti immédiatement Laplace, Biot et Poisson à la théorie ondulatoire pour au moins trois raisons :


title: Augustin Fresnel

text: En 1669, le danois Rasmus Bartholin découvre qu'un cristal de spath d'Islande (calcite transparente) donne une double image d'un texte sur lequel il est posé. Les propriétés optiques étranges de ce minéral intrigue les savants. Christiaan Huygens les étudient avec soin et publie ses observations dans son Traité de la lumière en 1690. La capacité de la lumière à donner deux faisceaux dans certaines circonstances, comme si la lumière était attirée dans un sens ou dans un autre, est nommée "polarisation" par Newton. L'énigme de la lumière polarisée reste entière pendant un siècle jusqu'à ce qu’Étienne Louis Malus fasse une découverte fortuite.


title: Augustin Fresnel

text: En 1808, alors qu'il observe le Palais du Luxembourg à Paris à travers un cristal de calcite, Malus constate que la lumière du soleil réfléchie par les vitres est plus ou moins éteinte selon l'orientation du cristal. Il en déduit que la réflexion de la lumière sur la surface d'un corps transparent provoque sa polarisation. Malus garde les conceptions de Newton sur la nature de la lumière. Pour interpréter la polarisation, il ajoute un caractère orienté aux "molécules de lumière", orientation aléatoire dans un plan perpendiculaire à la direction de propagation.


title: Augustin Fresnel

text: En 1811, Arago découvre la rotation du plan de polarisation. Lorsqu'il fait passer un faisceau de lumière polarisée par réflexion à travers une lame mince de quartz, convenablement taillée, la direction de polarisation tourne d'un certain angle autour de l'axe de propagation. L'année suivante, Biot met en évidence les rotations tantôt dextrogyre (vers la droite) tantôt lévogyre (vers la gauche) du plan de polarisation par des lames de quartz. En 1815, il observe que des corps organiques en solution peuvent aussi provoquer la rotation du plan de polarisation. Le même phénomène se produit lorsque la lumière polarisée traverse des gaz (vapeur d'essence de térébenthine).


title: Augustin Fresnel

text: En 1815, David Brewster reprend les travaux de Malus (mort en 1812). Il étudie en détail la polarisation par réflexion. Il détermine l' "angle de polarisation", ou angle de Brewster, c'est-à-dire l'angle pour lequel les rayons réfléchis sont totalement polarisés. Pour cet angle, les rayons réfractés font un angle droit avec les rayons réfléchis et sont polarisés dans la direction perpendiculaire à celle des rayons réfléchis.


title: Augustin Fresnel

text: Dans un mémoire écrit le et révisé le 6 octobre, Fresnel rapporte que, quand un cristal biréfringent produit deux images d'une seule fente, il ne peut pas faire interférer les deux faisceaux. Une expérience plus générale, suggérée par Arago, montre que si deux faisceaux issus d'une double fente sont polarisés séparément, l'image d'interférence apparait ou disparait lorsque le polariseur d'un des faisceaux est tourné, donnant une pleine interférence quand les deux polariseurs sont parallèles, et rien quand les polariseurs sont à angle droit . Ceci contredisait l'hypothèse de "polarisation mobile" de Biot.


title: Augustin Fresnel

text: Dans le même article, Fresnel faisait la première allusion à la théorie ondulatoire de la polarisation chromatique. Quand la lumière polarisée passe à travers une lame cristalline, elle est séparée en deux faisceaux, le faisceau ordinaire et le faisceau extraordinaire avec des intensités correspondant à la loi de Malus, qui sont polarisés perpendiculairement et ne peuvent interférer, et donc ne produisent aucune couleur d'interférence. Cependant, si les deux faisceaux passent à travers un second polariseur, leurs polarisations sont réalignées et ils peuvent interférer. Cette explication, en elle-même, prédit que si l'analyseur est tourné de 90°, les faisceaux ordinaires et extraordinaires échangent leurs rôles si bien que si un analyseur a la forme d'un cristal de calcite, les deux images de la lame devraient avoir la même couleur (ceci sera revisité plus bas). Mais en fait, comme Arago et Biot l'avait trouvé, ils sont de couleurs complémentaires. Pour corriger sa prédiction, Fresnel proposa une règle d'inversion de phase par laquelle une des ondes constituantes de l'une des deux images subirait un déphasage de 180° en traversant la lame. Cette inversion était une faiblesse de la théorie par rapport à celle de Biot, comme l'a reconnu Fresnel, même si la règle précisait laquelle des deux images avait une phase inversée. De plus, Fresnel ne pouvait expliquer que des situations particulières parce qu'il n'avait pas encore résolu le problème de la superposition des fonctions sinusoïdales avec des déphasages quelconques dus aux différences de vitesse de propagation dans la lame.


title: Augustin Fresnel

text: Il a résolu le problème dans un « supplément » signé le (mentionné ci-dessus). Dans le même article, il aménage la loi de Malus en proposant une loi sous-jacente : si la lumière polarisée est incidente sur un cristal biréfringent avec son axe optique formant un angle "θ" avec le "plan de polarisation", les vibrations ordinaires et extraordinaires (en fonction du temps) sont réglées par les facteurs formula_25 et formula_26, respectivement. Bien que les lecteurs modernes interprètent aisément ces facteurs en termes de composants perpendiculaires d'une oscillation transversale, Fresnel ne les expliquait pas (encore) de cette façon. Il avait donc encore besoin de la règle d'inversion des phases. Il a appliqué tous ces principes à un cas de polarisation chromatique non couvert par la théorie de Biot, impliquant deux lames successives avec des axes à 45°, et a obtenu des résultats en désaccord avec les prédictions de Biot (sauf des cas spéciaux) mais en accord avec les siennes.


title: Augustin Fresnel

text: Fresnel a appliqué les mêmes principes au cas classique de polarisation chromatique dans lequel une lame biréfringente était fendue parallèlement à son axe et placée entre un polariseur et un analyseur. Si l'analyseur avait la forme d'un cristal épais de calcite avec son axe dans le plan de polarisation, Fresnel prédisait que les intensités des images ordinaires et extraordinaires de la lame seraient respectivement proportionnelles à :


title: Augustin Fresnel

text: où formula_29 est l'angle entre le plan de polarisation initial et l'axe optique de la lame, formula_30 est l'angle entre le plan de polarisation initial et le plan de polarisation de l'image finale ordinaire et formula_31 est le retard de phase de l'onde extraordinaire par rapport à l'onde ordinaire due à la différence de temps de propagation à travers la lame. Les termes en formula_31 sont des termes dépendant de la fréquence et expliquent pourquoi la lame doit être mince pour produire des couleurs discernables : si la lame est trop épaisse, formula_33 passera à travers trop de cycles quand la fréquence varie dans le spectre visible, et l'œil (qui divise le spectre visible en seulement trois bandes (correspondant aux trois espèces de cônes) ne sera pas capable de résoudre les cycles.


title: Augustin Fresnel

text: À partir de ces équations, on vérifie facilement que formula_34 pour tout formula_31 si bien que les couleurs sont complémentaires. Sans la règle d'inversion des phases, il y aurait un signe plus en face du dernier terme de la seconde équation de telle sorte que le terme dépendant de formula_31 serait le même dans les deux équations, impliquant (de façon incorrecte) que les couleurs étaient identiques.


title: Augustin Fresnel

text: Ces équations étaient incluses dans une note non datée que Fresnel avait donnée à Biot à laquelle Biot a ajouté quelques lignes de sa main. Dans le texte ci-dessus, "φ" est une abréviation pour chez Fresnel, où "e" et "o" sont les nombres de cycles parcourus respectivement par les rayons extraordinaires et ordinaires en traversant la lame. Si nous substituons


title: Augustin Fresnel

text: qui ne sont rien d'autre que les formules empiriques de Biot de 1812 sauf que Biot interprétait formula_41 et formula_42 comme des sélections "non-affectées" et "affectées" des rayons incidents sur la lame. Si les substitutions de Biot étaient exactes, elles impliqueraient que ses résultats expérimentaux étaient mieux expliqués par la théorie de Fresnel que par la sienne.


title: Augustin Fresnel

text: Arago a retardé la publication du travail de Fresnel sur la polarisation chromatique jusqu'en juin 1821, quand il l'a utilisée pour une attaque globale contre la théorie de Biot. Dans sa réponse écrite, Biot protesta contre l'attaque d'Arago qui dépassait l'objectif principal du papier de Fresnel. Mais Biot déclara aussi que la substitution de formula_41 et formula_42, et donc que les expressions de Fresnel pour formula_45 et formula_46 étaient empiriquement fausses parce que, quand les intensités des couleurs spectrales de Fresnel étaient définies selon les règles de Newton, le cosinus et le sinus carrés variaient trop lentement pour rendre compte de la séquence des couleurs observées. Cette affirmation suscita une réponse écrite de Fresnel qui contesta le caractère rapide du changement de couleur, remarquant que l'œil humain ne pouvait pas juger objectivement de ces variations de couleur. Fresnel fit aussi remarquer que différents observateurs pouvaient donner différents noms à une même couleur. De plus, affirma t'il, un unique observateur ne peut comparer que des couleurs l'une à côté de l'autre, et que même s'il juge les couleurs égales, c'est une identité de sensation, pas forcément de composition. Biot a laissé sans réponse l'argument le plus ancien et le plus solide de Fresnel à savoir que les cristaux minces sont sujets à la même loi que les cristaux épais et ne nécessitent pas une théorie particulière. Il semble qu'Arago et Fresnel aient gagné le débat.


title: Augustin Fresnel

text: À ce moment-là, Fresnel avait trouvé une nouvelle explication, plus simple, de ses équations de la polarisation chromatique.


title: Augustin Fresnel

text: Dans un manuscrit du , Fresnel mentionne deux hypothèses, dont l'une est attribuée à Ampère, selon lesquelles l'impossibilité de faire interférer des faisceaux polarisés perpendiculairement pourrait être expliquée si les ondes lumineuses étaient "en partie" transversales. Mais Fresnel ne pouvait pas développer ces idées en une théorie globale. Dès septembre 1816, il réalisa que la non-interférence des faisceaux polarisés orthogonalement et la règle d'inversion de phase de la polarisation chromatique seraient plus facilement expliquées si les ondes étaient "totalement" transversales. Ampère a eu la même idée. Mais cela soulevait une autre difficulté : comme la lumière naturelle semblait non-polarisée et que ses ondes semblaient donc longitudinales, on avait besoin d'expliquer comment le composant longitudinal de la vibration disparaissait dans la polarisation et pourquoi il ne réapparaissait pas quand la lumière polarisée était réfléchie ou réfractée obliquement par une plaque de verre.


title: Augustin Fresnel

text: De façon indépendante, Young écrivit à Arago (en anglais) le : une vibration transversale constituerait une polarisation, et si deux ondes longitudinales se croisaient sous un angle suffisant, elles ne pourraient pas s'annuler sans laisser une vibration transversale résiduelle. Young publia son idée dans un supplément de l' "Encyclopædia Britannica" en février 1818 dans lequel il ajouta que la loi de Malus serait expliquée si la polarisation consistait en une vibration transversale.


title: Augustin Fresnel

text: Fresnel, de son propre aveu, n'a probablement pas été le premier à suspecter que les ondes lumineuses auraient une "composante" transversale, ou que les ondes "polarisées" étaient exclusivement transversales. Et c'est Young, pas Fresnel, qui a été le premier à publier l'idée que la polarisation dépend de l'orientation d'une onde transversale. Mais ces théories incomplètes n'avaient pas réconcilié la nature de la polarisation avec l'existence apparente d'une lumière non-polarisée. C'est à Fresnel qu'on doit l'achèvement de la théorie.


title: Augustin Fresnel

text: Dans une note que Buchwald date de l'été 1818, Fresnel caresse l'idée que les ondes non-polarisées pourraient avoir la même énergie et la même inclinaison, avec des orientations distribuées uniformément autour de l'axe de propagation et que le degré de polarisation serait le degré de non-uniformité de la distribution. Deux pages plus loin, il note, apparemment pour la première fois par écrit, que sa règle d'inversion de phases et la non-interférence des rayons polarisés à 90° seraient facilement expliqués si les vibrations des rayons pleinement polarisés étaient "perpendiculaires à la normale de l'onde", c'est-à-dire purement transversales.


title: Augustin Fresnel

text: Mais s'il pouvait rendre compte du manque de polarisation en moyennant les composantes transversales, il n'avait pas non plus besoin d'assumer une composante longitudinale. Il suffisait de supposer que les ondes lumineuses sont purement transversales, donc toujours polarisées en ce sens qu'elles ont une orientation transversale particulière, et que l'état non-polarisé de la lumière naturelle ou directe est dû aux variations rapides et aléatoire de cette orientation. Dans ce cas, deux parties "cohérentes" de lumière non-polarisée interféreront parce que leurs orientations seront synchronisées.


title: Augustin Fresnel

text: On ne sait pas quand Fresnel a accompli ce dernier pas parce qu'il n'y a pas de documentation à ce sujet en 1820 ou 1821 (peut-être parce qu'il était trop occupé à la mise au point de son prototype de lanterne pour le phare de Cordouan). Mais il a publié l'idée pour la première fois dans une série d'articles sur "Le calcul des teintes..." dans les Annales de mai, juin et juillet 1821. Dans le premier article, Fresnel décrivait la lumière directe (non-polarisée) comme la succession rapide d'un système d'ondes polarisées dans toutes les directions et donnait ce qui est aujourd'hui l'explication de la polarisation chromatique, en termes d'analogie entre polarisation et résolution de forces dans un plan, mentionnant les ondes transversales seulement dans une note en bas de page. L'introduction des ondes transversales comme argument principal a dû attendre le second article dans lequel il révéla sa suspicion qu'Ampère et lui entretenaient depuis 1816, et la difficulté qu'elle soulevait. Il poursuit . Dans le même article, Fresnel fait mention d'une lettre de Young à Arago, datée du (et perdue avant 1866), dans laquelle Young suggérait que les ondes lumineuses pourraient être analogues aux ondes sur les ressorts étendus. Mais Fresnel n'était pas enthousiasmé par l'analogie parce qu’elle suggérait à la fois des ondes longitudinales et transversales et qu'elle était difficilement conciliable avec un milieu fluide.


title: Augustin Fresnel

text: Pendant que les sélectionnistes insistent pour interpréter les intégrales de diffraction de Fresnel en termes de rayons discrets, dénombrables, ils ne pouvaient pas faire de même avec sa théorie de la polarisation. Pour un sélectioniste, l'état de polarisation d'un faisceau concerne la distribution des orientations parmi la population des rayons, et cette distribution était présumée statique. Pour Fresnel, l'état de polarisation d'un faisceau concernait la variation d'un déplacement en fonction du temps. Ce déplacement pouvait être contraint mais "pas" statique et les rayons n'étaient que des constructions géométriques, pas des objets dénombrables. L'écart conceptuel entre la théorie ondulatoire et le sélectionisme était devenu infranchissable.


title: Augustin Fresnel

text: L'autre difficulté posée par les ondes purement transversales était l'implication apparente que l'éther était un fluide "solide" élastique sauf que, pas comme les autres solides élastiques, il était incapable de transmettre des ondes longitudinales. Fresnel, dans un effort pour montrer que les ondes transversales n'étaient pas absurdes, suggéra que l'éther était un fluide comprenant un réseau de molécules, dont les couches adjacentes résisteraient aux déplacements par glissement jusqu'à un certain point au-delà duquel elles iraient vers un nouvel équilibre. Un tel milieu, pensait-il, se comporterait comme un solide pour des déformations suffisamment petites mais comme un liquide parfait pour les déformations plus importantes. Au sujet des ondes longitudinales, il suggérait de plus que les couches offraient une résistance incomparablement plus grande à un changement d'espacement qu'à un glissement.


title: Augustin Fresnel

text: Dans la seconde partie du "Calcul des teintes" (juin 1821), Fresnel supposait, par analogie avec les ondes sonores, que la densité de l'éther dans un milieu réfractant était inversement proportionnel au carré de la vitesse de l'onde, et par conséquent, directement proportionnelle au carré de l'indice de réfraction. Pour la réflexion et la réfraction à la surface d'un dioptre, Fresnel décomposait les vibrations transversales en deux composantes perpendiculaires, maintenant connues comme les composantes "s" et "p" qui sont respectivement normale et parallèles au plan d'incidence. Le "s" vient de l'allemand "senkrecht", perpendiculaire (au plan d'incidence). Pour la composante "s", Fresnel supposait que l'interaction entre les deux milieux était analogue à une collision élastique. Il a obtenu une formule pour ce que nous appelons maintenant réflectivité : le rapport de l'intensité réfléchie à l'intensité incidente. La réflectivité prédite était non nulle pour tous les angles.


title: Augustin Fresnel

text: La troisième partie (juillet 1821) était un court post-scriptum dans lequel Fresnel annonce qu'il a trouvé, par une solution mécanique, une formule de la réflectivité de la composante "p", qui prédit que la réflectivité est nulle à l'angle de Brewster. La polarisation par réflexion était désormais maîtrisée, avec la condition que la direction de la vibration dans le modèle de Fresnel était perpendiculaire au plan de polarisation défini par Malus (Sur la controverse qui s'est ensuivie voir "Plan de polarisation"). La technologie de l'époque ne permettait pas de mesurer précisément la réflectivité des composantes "s" et "p" pour vérifier expérimentalement l'exactitude des formules de Fresnel à tous les angles d'incidence. Mais les formules pouvaient être réécrites sous forme de ce que nous appelons le coefficient de réflexion : le rapport de l'amplitude réfléchie à l'amplitude incidente. Ensuite, si le plan de polarisation des rayons incidents était à 45° du plan d'incidence, la tangente de l'angle correspondant des rayons réfléchis était calculable à partir du rapport des deux coefficients de réflexion, et cet angle pouvait être mesuré. Fresnel l'a mesuré pour de multiples angles d'incidence, pour le verre et l'eau, et l'accord entre les angles mesurés et les angles calculés était inférieur à 1,5° dans tous les cas.


title: Augustin Fresnel

text: Fresnel a donné les détails de la « solution mécanique » dans son mémoire lu à l'Académie des sciences le 7 janvier 1823. La conservation de l'énergie était combinée avec la continuité des vibrations "tangentielles" à l'interface.


title: Augustin Fresnel

text: Les formules résultantes pour les coefficients de réflexion et les réflectivités sont connues sous le nom d'équations de Fresnel. Les coefficients pour les polarisations "s" et "p" peuvent être écrit :


title: Augustin Fresnel

text: où formula_29 et formula_50 sont les angles d'incidence et de réfraction. Ces équations sont connues respectivement comme la loi des sinus de Fresnel et la loi des tangentes de Fresnel . En permettant aux coefficients d'être des nombres complexes, Fresnel a même tenu compte des déphasages différents pour les composantes "s" et "p" résultant de la réflexion interne totale.


title: Augustin Fresnel

text: Ce succès inspira James MacCullagh et Augustin-Louis Cauchy, au début de 1836, à analyser la réflexion par les métaux en utilisant des équations de Fresnel avec un indice de réfraction complexe. La même méthode est applicable aux milieux opaques non-métalliques.


title: Augustin Fresnel

text: Il explique ensuite comment on peut comprendre la rotation optique comme une espèce de biréfringence. Une lumière polarisée linéairement peut être décomposée en deux composantes polarisées circulairement tournant en sens inverses. Si ces composantes voyagent à des vitesses légèrement différentes, la différence de phase entre elles, et donc la direction de polarisation de leur résultante rectiligne, variera continûment avec la distance.


title: Augustin Fresnel

text: Ces concepts demandaient une redéfinition de la distinction entre lumière polarisée et non polarisée. Avant Fresnel, on pensait que la polarisation pouvait changer d'orientation et que le pouvoir d'extinction maximal d'un analyseur indiquait le degré de polarisation de la lumière. La lumière qui avait été convertie d'une polarisation rectiligne en une polarisation circulaire ou elliptique (par exemple, en passant à travers une lame cristalline ou en subissant une réflexion totale) était décrite comme partiellement ou totalement "dépolarisée" puisqu'un analyseur ne pouvait plus l'éteindre complètement. "Après" Fresnel, les caractéristiques de la lumière polarisée étaient le rapport fixe de ses composantes perpendiculaires et l'angle constant de leur déphasage. Avec cette définition, une lumière polarisée circulairement ou elliptiquement est pleinement polarisée, même si elle ne peut pas être complètement éteinte par un analyseur. L'écart conceptuel entre le séparatisme et la théorie ondulatoire s'élargissait encore.


title: Augustin Fresnel

text: En 1817, David Brewster découvre qu'une lumière polarisée est partiellement dépolarisée par une réflexion totale interne si elle était initialement polarisée à un angle aigu du plan d'incidence. Fresnel redécouvre cet effet et l'explore en incluant une réflexion totale dans une expérience de polarisation chromatique. Avec l'aide de sa première théorie de la polarisation chromatique, il trouve que la lumière apparemment dépolarisée était un mélange de composantes parallèle et perpendiculaire au plan d'incidence, et que la réflexion totale introduit une différence de phase entre ces deux composantes. Le choix d'un angle d'incidence approprié (mais pas encore déterminé) donne une différence de phase de π/4. Deux réflexions successives sur les faces parallèles de deux prismes accolés produisent une différence de phase de π/2. Ces observations ont été rapportées dans un mémoire envoyé à l'académie le et lu en séance quinze jours plus tard. Une note marginale non datée indique que les deux prismes couplés originaux ont été remplacés par la suite par un simple parallélépipède en verre connu comme le "rhomboèdre de Fresnel".


title: Augustin Fresnel

text: Dans le "supplément" à ce mémoire, daté de janvier 1818, qui contient la méthode de superposition des fonctions sinusoïdales et la redéfinition de la loi de Malus en termes d'amplitudes, Fresnel décrit sa découverte du fait que la rotation optique peut être reproduite par les deux prismes jumelés, suivis d'une lame biréfringente ordinaire taillée parallèlement à son axe, et qui est placée de telle sorte que son axe soit à 45° du plan de réflexion dans les prismes, et suivie d'un second bi-prisme à 90° du premier. Dans un article du 30 mars 1818, Fresnel rapporte que, si la lumière polarisée est pleinement dépolarisée par le rhomboèdre de Fresnel, ses propriétés ne peuvent pas être modifiées davantage par un passage supplémentaire dans un milieu doté d'un pouvoir rotatoire.


title: Augustin Fresnel

text: Le rapprochement entre la rotation optique et la biréfringence a été exploitée à nouveau en 1822 dans un article sur la polarisation circulaire et elliptique. Ceci a été suivi par une communication sur la réflexion, présentée en janvier 1823, dans laquelle Fresnel quantifiait les déphasages dans la réflexion totale, et calculait ainsi précisément l'angle que devait avoir le rhomboèdre pour convertir une polarisation linéaire en polarisation circulaire. Pour un indice de réfraction de 1,51, il y a deux solutions : 48,6° et 54,6° .


title: Augustin Fresnel

text: Le , Fresnel est nommé à la Commission des phares, sur recommandation d'Arago qui en est lui-même membre, pour examiner les améliorations possibles de leur portée. L'entretien des phares français faisait partie des missions du Corps des Ponts.


title: Augustin Fresnel

text: Au début du , la lanterne des phares consiste en une lampe à huile dont la lumière est focalisée par un miroir métallique de forme parabolique. La lampe est constituée d'une mèche dans laquelle monte par capillarité de l'huile contenue dans un réservoir. Le combustible est un mélange de blanc de baleine, d'huile d'olive et d'huile de colza. Vers la fin de l'Empire, se pose la question de l'amélioration de la lanterne du phare de Cordouan dont la tour avait été rehaussée de entre 1782 et 1789 et munie du premier feu tournant à réflecteurs paraboliques.


title: Augustin Fresnel

text: En Angleterre, un opticien, Thomas Rogers, avait tenté de remplacer les miroirs paraboliques par des lentilles de verre. Ses lentilles (de 53 cm de diamètre et de 14 cm d'épaisseur) avait été installées d'abord sur le phare de Portland Bill en 1789, puis sur quatre ou cinq autres. Mais l'épaisseur du verre absorbait une partie importante de la lumière.


title: Augustin Fresnel

text: Le principe des lentilles à anneaux avait été proposé par Buffon en 1748 pour réduire le poids de la lentille et diminuer l'absorption de la lumière. Buffon envisageait de tailler et de polir directement un bloc de verre pour former sa lentille. Comme c'était pratiquement impossible, l'idée est restée sans application. Quarante ans plus tard, Condorcet reprend l'idée en suggérant qu'il serait peut-être possible de la réaliser en deux étapes : dans un premier temps la taille des éléments annulaires puis, dans un second temps, leur assemblage sur une armature. Mais cela dépassait encore les possibilités techniques de l'époque.


title: Augustin Fresnel

text: Fin août 1819, Fresnel propose à la commission de remplacer les miroirs paraboliques, qui ne transmettent que 50% de la lumière, par ce qu'il appelle des "lentilles à échelons". C'est alors qu'un des membres de la commission, Jacques Charles, lui fait remarquer que le principe de ses lentilles avait déjà été imaginé par Buffon et Condorcet au siècle précédent. Fresnel, qui ignorait que sa découverte n'en était pas une, constate avec déception que « il a encore enfoncé une porte ouverte ». Cependant le modèle de Buffon était une lentille biconvexe d'une seule pièce tandis que celui de Fresnel est plan convexe et composé de multiples prismes beaucoup plus faciles à fabriquer. Le , Fresnel présente un projet plus abouti. La commission accorde un budget de 500 francs pour réaliser un prototype.


title: Augustin Fresnel

text: Après avoir approché divers artisans, Fresnel choisit François Soleil (1775-1846), opticien, et Bernard Henri Wagner (1790-1855), mécanicien horloger, avec lesquels les physiciens ont l'habitude de travailler pour construire leurs instruments d'expérimentation. Pendant que les artisans travaillent à la fabrication de l'optique, Fresnel et Arago se chargent de mettre au point une source lumineuse améliorée. Ils remplacent le mélange combustible par de la simple huile de colza. Au lieu de la laisser monter par capillarité dans les mèches, ils les alimentent par une pompe.


title: Augustin Fresnel

text: Lorsque les 97 prismes nécessaires à la constitution d'une lentille sont réalisés, ils sont assemblés sur une vitre et collés entre eux avec de la colle de poisson pour former une lentille carrée. En mars 1820, la lentille de de côté et de focale est terminée et présentée à la commission. La commission, très impressionnée, donne son feu vert pour la réalisation de sept autres lentilles. Un an plus tard, le système complet est terminé. . L'appareil est présenté le en séance publique et comparé avec une lampe classique munie de réflecteurs paraboliques. La comparaison est sans appel.


title: Augustin Fresnel

text: Après la démonstration de la validité du concept, Fresnel améliore encore son système. Les lentilles planes sont remplacées par des panneaux "œil-de-bœufs" faits d'arcs annulaires fabriqués par Saint-Gobain. La rotation du système produit huit faisceaux tournants qui seront perçus par les marins comme des signaux périodiques. Au-dessus et à côté de chaque panneau, il installe d'autres petits œil-de-bœufs qui réfractent la lumière vers un miroir incliné de façon à réfléchir la lumière en un faisceau horizontal qui précède le faisceau principal. Ceci permet d'augmenter la durée de l'éclat.


title: Augustin Fresnel

text: En dessous des panneaux principaux, il place 128 petits miroirs arrangés en quatre cercles et superposés comme des stores vénitiens. Chaque cercle renvoie la lumière vers l'horizon, donnant une faible lumière constante entre les éclats. Le mécanisme de rotation du système est construit par Bernard Henri Wagner qui le dévoile au public à l'exposition des produits de l'industrie de 1823. Les pompes d'alimentation des lampes sortent aussi de l'atelier Wagner.


title: Augustin Fresnel

text: Le système complet est placé sur l'Arc de Triomphe non terminé et il est expérimenté le en présence de la commission, de Louis XVIII et de son entourage, à une distance de 32 km. L'appareil ainsi validé est acheminé et entreposé à Bordeaux pendant l'hiver. Il est installé à Cordouan sous la direction de Fresnel au printemps 1823. Le premier phare équipé de lentilles de Fresnel est mis en service le . C'est à ce moment, que Fresnel commence à tousser et à cracher du sang.


title: Augustin Fresnel

text: En mai 1824, Fresnel est promu secrétaire de la Commission des Phares, en devenant le premier membre rémunéré . Il est aussi examinateur à l'École Polytechnique depuis 1821. Mais les longues heures de travail au moment de la saison des examens et son angoisse d'avoir à juger les autres le poussent à démissionner de ce poste à la fin 1824 pour concentrer son énergie sur l'installation de son mécanisme à Cordouan.


title: Augustin Fresnel

text: La même année, il dessine les premières lentilles fixes, pour diffuser la lumière uniformément sur l'horizon tout en minimisant la déperdition vers le haut et vers le bas. Les segments réfractant idéaux devraient être des segments de toroïde autour d'un axe vertical, de telle sorte que le panneau de dioptres ressemble à un tambour cylindrique. Si cela est additionné à des anneaux catadioptriques au dessus et en dessous de la partie dioptrique réfractive, le système complet ressemblerait à une ruche. Cependant, compte tenu de la difficulté à réaliser de grands prismes toroïdaux, l'appareil est réalisé avec 16 panneaux au lieu de huit. Il est mis en service à Dunkerque le .


title: Augustin Fresnel

text: En 1825, Fresnel complexifie son système de lentilles fixes en ajoutant un dispositif tournant à l'extérieur du système fixe pour réfracter une partie du faisceau fixe et le transformer en étroit pinceau tournant.