Les grands phares du littoral de France Objets et matériels techniques et scientifiques : les optiques

Augustin Fresnel (1788-1827) est l'inventeur des lentilles à échelon utilisées dans les phares. Il appliquera pour cela une idée déjà développée par Buffon vers 1850 puis commentée par Condorcet. Après son entrée en 1819, à la Commission des phares, il présentera le 29 juillet 1822, un "Mémoire sur un nouveau système d'éclairage des phares" qui utilise un moyen révolutionnaire pour remplacer les réflecteurs par des lentilles de verre. Cette application, qui avait déjà été réalisée au phare de Portland, en Angleterre, se heurtait à la taille nécessaire de la lentille (plus de 60cm de diamètre) et de fait, à son épaisseur importante qui absorbait la lumière. Fresnel, pour contourner ce problème, propose de diviser l'optique en anneaux concentriques tout en enlevant les parties inutiles de son épaisseur. Dès 1819, une première lentille est présentée. Elle est constituée d'un assemblage de prismes collés sur une glace. Chaque prisme dévie et renvoie le faisceau suivant un même axe. Le 12 mai 1820, la Commission des Phares assiste à l'utilisation d'une lentille, de 0,76 cm de côté, à l'Observatoire de Paris. D'autres essais entrepris en septembre 1821 et août 1922 montrent l'indiscutable supériorité de la nouvelle lentille. En comparaison, les intensités, face aux réflecteurs paraboliques, sont presque quatre fois plus importantes. Il fallait maintenant sauter le pas. Le 20 juillet 1823, une première optique composée d'éléments annulaires remplacent l'appareil à réflecteurs de Cordouan. Ses huit lentilles récupèrent et rabattent horizontalement un faisceau lumineux provenant d'une grosse lampe à mécanisme à quatre mèches. L'optique tourne lentement en huit minutes, actionnée par une horloge à poids fabriquée par l'horloger Wagner. Au départ, du fait des difficultés de fabrication du verre et du polissage des échelons, les optiques étaient composées de différentes parties distinctes : - la partie dioptrique centrale formée de panneaux de 80 cm de hauteur, - des miroirs supérieurs et inférieurs qui renvoyaient les rayons extrêmes. Ce principe sera appliqué jusqu'en 1850 (voir l'optique de Cordouan du musée d'Ouessant ou exposée au Verdon). Dès 1826, Augustin Fresnel entreprend la fabrication d'optiques à anneaux catadioptriques qui utilisent la réflexion totale des rayons dans les prismes pour récupérer les faisceaux extrêmes. Un premier projet est mis en oeuvre avec l'éclairage du canal Saint-Martin de Paris en 1826, mais il ne pourra, du fait de sa mort, le mener à son terme. A partir de 1848, les procédés techniques de moulage du verre et d'usinage sur de très grands tours à polir permettent la réalisation d'anneaux catadioptriques pour les grands phares. Le premier appareil de ce genre est construit en 1843 pour le phare de Gravelines (feu fixe). Le phare de l'Ailly, en 1852, sera le premier appareil de premier ordre tournant à éclats. Les lentilles de phares possèdent maintenant leur forme aboutie. FOCALES UTILISEES Augustin Fresnel a défini dans un premier temps les focales principales en fonction de la puissance de la lampe et du feu : 1er ordre 2ème ordre 3ème ordre 3ème ordre 4ème ordre 4ème ordre GM PM GM PM 0,92m 0,70m 0,50m     0,15m qui se sont vues au fil du temps complétées par des focales de       0,25m 0,1875m   Ce type de classement n'a plus cours aujourd'hui. CLASSEMENT Les lentilles peuvent être classées en 3 catégories principales : - les optiques de feux à éclats Les premières optiques de Fresnel avaient 8 ou 16 panneaux. Les recherches concernant l'augmentation du nombre d'éclat par tour ont entraîné, dans un premier temps, l'augmentation du nombre de panneaux pour une même vitesse de rotation. Plus tard l'utilisation de la cuve à mercure a permis d'utiliser des appareils de 2 à 6 panneaux en moyenne. - les optiques de feux d'horizon Les premières optiques d'horizon de Fresnel possédaient des lentilles dioptriques surmontées de différents miroir. Deux appareils existent au Verdon. Après 1843, les techniques de fabrication permettent la réalisation d'optiques d'horizon de forme aboutie surmontées de coupoles catadioptriques. - les optiques de direction Elles ne possèdent qu'une seule lentille fixe qui dirige les faisceaux lumineux dans une seule direction avec un cône de lumière étroit. ALIMENTATION Les optiques sont dans un premier temps utilisées avec des lampes à mèches cylindriques (1 à 5 mèches) fonctionnant à l'huile végétale (1830) puis minérale (1875). Un réservoir à niveau constant permet l'alimentation de l'huile. Le foyer lumineux peut alors avoir une grande taille (Ø 130 mm) (voir optique de CETMEF de Nantes, ou du Musée de Paimpol). Après les années 1900, du fait de l'utilisation de la vapeur de pétrole et de manchons de petite taille (30-50-80 mm), la totalité des anciennes optiques de grande taille est changée. Ces transformations seront encore accentuées par l'utilisation de l'électricité et des lampes à incandescence. Certaines optiques "à l'huile minérale" de plus petite taille (focales 0,1875m à 0,30m) resteront parfois en place sur leur site (feu de Barfleur, feu de la pointe des Dames, Vallauris, etc). FABRICANTS Les principaux fabricants des optiques de France sont Barbier et Fenestre (devenu Barbier, Bénard et Turenne), Sautter-Harlé (devenu Sautter-Lemonier) et Henry-Lepaute. L'inventaire a repéré les tampons des fabricants lorsqu'il se présentaient sur les appareils. Les tampons de Sautter-Lemonnier ou Sautter-Harlé n'ont jamais été rencontrés. Ce fabricant est donc cité uniquement lorsqu'une vérification au travers des archives a été réalisée. VERRES MOULES Des optiques en verre moulé ont été fabriquées à partir de 1860 par l'ingénieur Degrand. Celles-ci n'ont pas été retrouvées. Enfin, la mise en place du feu de secours directement sur l'optique a souvent entraîné la modification de celle-ci soit par suppression de la couronne supérieure ou par des découpes sur l'appareil. OPTIQUES DE PHARES AERIENS Ce type d'optique particulière, qui possède une fente verticale, a été utilisé pour le balisage de nuit des routes aériennes. Il en existe encore quelques exemplaires (Dunkerque, La Rochelle). Les optiques sont présentées par rapport à leur distance focale.