عدسة فريسنل

كان توماس روجرز، قاطع الزجاج اللندني، أول من ركّز شعاع منارة باستخدام عدسة، حيث اقترح الفكرة على مؤسسة ترينيتي هاوس عام ١٧٨٨. ^{[ ٦ ]} وتم تركيب أولى عدسات روجرز، بقطر ٥٣ سم (٢١ بوصة) وسُمك ١٤ سم (٥.٥ بوصة) في المركز، في منارة أولد لور في بورتلاند بيل عام ١٧٨٩. وخلف كل مصباح وُضعت مرآة زجاجية كروية مطلية من الخلف، تعكس الإشعاع الخلفي عبر المصباح إلى العدسة. وتم تركيب نماذج أخرى في هاوث بيلي ، ونورث فورلاند ، وأربعة مواقع أخرى على الأقل بحلول عام ١٨٠٤. إلا أن جزءًا كبيرًا من الضوء كان يُهدر بسبب امتصاصه في الزجاج. ^{[ ٦ ] [ ٧ ]}  

في عام ١٧٤٨، كان جورج لويس لوكلير، كونت دي بوفون، أول من استبدل العدسة المحدبة بسلسلة من الموشورات الحلقية متحدة المركز ، المصقولة على شكل درجات في قطعة واحدة من الزجاج، ^{[ ٢ ]} لتقليل الوزن والامتصاص. في عام ١٧٩٠ ^{[ ٨ ]} (مع أن بعض المصادر الثانوية تُشير إلى عام ١٧٧٣ ^{[ ٩ ] : ٦٠٩} أو ١٧٨٨ ^{[ ١٠ ]} )، اقترح الماركيز دي كوندورسيه أنه سيكون من الأسهل صنع الأجزاء الحلقية بشكل منفصل وتجميعها على إطار؛ ولكن حتى ذلك كان غير عملي في ذلك الوقت. ^{[ ١١ ] [ ١٢ ]} لم تكن هذه التصاميم مُخصصة للمنارات، ^{[ ٢ ]} بل للمناظير المكبرة . ^{[ 9 ] : 609} ومع ذلك، اقترح ديفيد بريستر نظامًا مشابهًا لنظام كوندورسيه في عام 1811، ^{[ 2 ] [ 10 ] [ 13 ]} وبحلول عام 1820 كان يدعو إلى استخدامه في المنارات البريطانية. ^{[ 14 ]}

أنشأ نابليون اللجنة الفرنسية للمنارات عام 1811، ووضعها تحت سلطة جهة عمل الفيزيائي الفرنسي أوغستين جان فرينل ، وهي هيئة الجسور والطرق. ونظرًا لانشغال أعضاء اللجنة بأمور أخرى، لم تحقق اللجنة إنجازات تُذكر في سنواتها الأولى. ^{[ 15 ]} إلا أنه في 21 يونيو 1819، أي بعد ثلاثة أشهر من فوزه بالجائزة الكبرى  في الفيزياء من أكاديمية العلوم عن بحثه الشهير حول الانعراج ، انتُدب فرينل "مؤقتًا" إلى اللجنة بناءً على توصية فرانسوا أراغو (العضو منذ عام 1813)، لمراجعة التحسينات الممكنة في إضاءة المنارات. ^{[ 11 ] [ 16 ]}

بحلول نهاية أغسطس 1819، ودون علمه باقتراح بوفون-كوندورسيه-بريستر، ^{[ 11 ] [ 13 ]} قدّم فرينل عرضه الأول للجنة، ^{[ 17 ]} موصيًا بما أسماه " العدسات المتدرجة " لاستبدال العواكس المستخدمة آنذاك، والتي كانت تعكس نصف الضوء الساقط تقريبًا. ^{[ 18 ]} ويتناول تقرير آخر لفرينل، مؤرخ في 29 أغسطس 1819 (فرينل، 1866-1870، المجلد  3، الصفحات  15-21)، اختبارات على العواكس، ولا يذكر العدسات المتدرجة إلا في رسم تخطيطي غير ذي صلة في الصفحة الأخيرة من المخطوطة. ولا تعود محاضر اجتماعات اللجنة إلا إلى عام 1824، عندما تولى فرينل نفسه منصب السكرتير. ^{[ 19 ]} وبالتالي، فإن التاريخ الدقيق الذي أوصى فيه فرينل رسميًا باستخدام العدسات المتدرجة غير معروف. مما أثار حرج فرينل، أن أحد المفوضين المجتمعين، جاك شارل ، استذكر اقتراح بوفون. ^{[ 20 ]} ومع ذلك، فبينما كان تصميم بوفون محدبًا من الجانبين ومكونًا من قطعة واحدة، ^{[ 21 ]} كان تصميم فرينل محدبًا من جانب واحد ومصنوعًا من عدة موشورات لتسهيل عملية البناء.

بميزانية رسمية قدرها 500 فرنك، تواصل فرينل مع ثلاثة مصنّعين. وجد المصنّع الثالث، فرانسوا سولاي، طريقةً لإزالة العيوب عن طريق إعادة تسخين الزجاج وتشكيله. ساعد أراغو فرينل في تصميم مصباح أرغاند مُعدّل بفتائل متحدة المركز (وهو مفهوم نسبه فرينل إلى الكونت رومفورد ^{[ 22 ]} )، واكتشف بالصدفة أن غراء السمك مقاوم للحرارة، مما جعله مناسبًا للاستخدام في العدسة. كان النموذج الأولي، الذي اكتمل في مارس 1820، يحتوي على لوحة عدسة مربعة الشكل طول ضلعها 55 سم (22 بوصة) ، تضم 97 موشورًا متعدد الأضلاع (وليس حلقيًا) - وقد أثار إعجاب اللجنة لدرجة أن فرينل طُلب منه تصميم نسخة كاملة من ثماني لوحات. هذا النموذج، الذي اكتمل بعد عام على الرغم من عدم كفاية التمويل، كان يحتوي على لوحات مربعة الشكل طول ضلعها 76 سم (30 بوصة) . في عرض عام مساء يوم 13 أبريل 1821، تم إثبات ذلك من خلال المقارنة مع أحدث العاكسات، والتي جعلتها فجأة عتيقة الطراز. ^{[ 23 ]}   

بعد هذا العرض التوضيحي بوقت قصير، نشر فرينل فكرة أن الضوء، بما في ذلك الضوء غير المستقطب ظاهريًا ، يتكون حصريًا من موجات مستعرضة ، ثم شرع في دراسة الآثار المترتبة على الانكسار المزدوج والانعكاس الجزئي. ^{[ 24 ]}

أقرّ فرينل بالعدسات البريطانية واختراع بوفون في مذكراته التي قُرئت في 29  يوليو 1822 ونُشرت في العام نفسه. ^{[ 25 ]} قد يكون تاريخ تلك المذكرات مصدر الادعاء بأن دعوة فرينل للمنارات بدأت بعد عامين من دعوة بريستر؛ ^{[ 14 ]} لكن النص يوضح أن مشاركة فرينل لم تبدأ بعد عام 1819. ^{[ 26 ]}

كانت عدسة فرينل التالية عبارة عن جهاز دوار مزود بثماني لوحات دائرية، مصنوعة على شكل أقواس حلقية من قبل شركة سان غوبان ، ^{[ 12 ]} مما ينتج عنه ثمانية أشعة دوارة يراها البحارة على شكل وميض دوري. وفوق كل لوحة رئيسية وخلفها، كانت هناك لوحة دائرية أصغر مائلة ذات شكل شبه منحرف بعناصر شبه منحرفة. ^{[ 27 ]} تعمل هذه اللوحة على انكسار الضوء إلى مرآة مستوية مائلة، والتي بدورها تعكسه أفقيًا، بزاوية 7  درجات أمام الشعاع الرئيسي، مما يزيد من مدة الوميض. ^{[ 28 ]} أسفل اللوحات الرئيسية ، كانت هناك 128 مرآة صغيرة مرتبة في أربع حلقات، مكدسة مثل شرائح الستائر المعدنية . كل حلقة، على شكل مخروط ناقص ، تعكس الضوء إلى الأفق، مما ينتج عنه ضوء ثابت خافت بين الومضات. أُجري الاختبار الرسمي على قوس النصر غير المكتمل في 20 أغسطس 1822، وشهدته اللجنة - ولويس الثامن عشر وحاشيته - من مسافة 32 كيلومترًا (20 ميلًا) . خُزِّن الجهاز في بوردو طوال فصل الشتاء، ثم أُعيد تجميعه في منارة كوردوان تحت إشراف فرينل، وبمساعدة فرينل نفسه جزئيًا. في 25 يوليو 1823، أُضيئت أول عدسة فرينل لمنارة في العالم. ^{[ 29 ]} وكما كان متوقعًا، كان الضوء مرئيًا حتى الأفق، على بُعد أكثر من 32 كيلومترًا (20 ميلًا) . ^{[ 30 ]}   

في اليوم السابق لاختبار عدسة كوردوان في باريس، قدمت لجنة من أكاديمية العلوم تقريرًا عن مذكرات فرينل وملحقاتها حول الانكسار المزدوج، والتي، على الرغم من أنها أقل شهرة لدى القراء المعاصرين من أعماله السابقة حول الحيود، إلا أنها وجهت ضربة قاضية لنظرية الموجة الضوئية. ^{[ 31 ]} وبين الاختبار وإعادة التجميع في كوردوان، قدم فرينل أوراقه البحثية حول المرونة الضوئية (16  سبتمبر 1822)، والاستقطاب الإهليلجي والدائري والدوران البصري (9 ديسمبر)، والانعكاس  الجزئي والانعكاس الداخلي الكلي (7  يناير 1823)، ^{[ 32 ]} مُكملاً بذلك إعادة بناء البصريات الفيزيائية استنادًا إلى فرضية الموجة المستعرضة . وبعد فترة وجيزة من إضاءة عدسة كوردوان، بدأ فرينل يسعل دمًا. ^{[ 33 ]}

في مايو 1824، ^{[ 13 ]} رُقّي فرينل إلى منصب سكرتير لجنة المنارات ، ليصبح أول عضو في تلك الهيئة يتقاضى راتباً، ^{[ 34 ]} وإن كان ذلك في الوقت نفسه بصفته كبير المهندسين. ^{[ 35 ]} وفي أواخر ذلك العام، ونظراً لتدهور حالته الصحية، قلّص أبحاثه الأساسية واستقال من وظيفته الموسمية كممتحن في المدرسة المتعددة التقنيات ، وذلك لتوفير ما تبقى من وقته وجهده لعمله في مجال المنارات. ^{[ 36 ] [ 37 ]}

في العام نفسه، صمّم أول عدسة ثابتة لتوزيع الضوء بالتساوي حول الأفق مع تقليل الهدر في الأعلى والأسفل. ^{[ 11 ]} من الناحية المثالية، تكون الأسطح الانكسارية المنحنية عبارة عن أجزاء من حلقات دائرية حول محور رأسي مشترك، بحيث تبدو اللوحة الانكسارية كأسطوانة. وإذا ما أُضيفت إليها حلقات عاكسة ( انكسارية ) أعلى وأسفل الأجزاء الانكسارية (الانكسارية)، فسيبدو الجهاز بأكمله كخلية نحل. ^{[ 38 ]} كانت عدسة فريسنل الثانية التي دخلت الخدمة عدسة ثابتة من الدرجة الثالثة، تم تركيبها في دونكيرك بحلول 1 فبراير 1825. ^{[ 39 ]} ومع ذلك، ونظرًا لصعوبة تصنيع موشورات حلقية كبيرة، كان لهذا الجهاز تصميم مضلع ذو 16 ضلعًا. ^{[ 40 ]}

في عام 1825، قام فرينل بتطوير تصميمه للعدسة الثابتة بإضافة مصفوفة دوارة خارج المصفوفة الثابتة. وكان من المفترض أن تقوم كل لوحة من لوحات المصفوفة الدوارة بكسر جزء من الضوء الثابت من مروحة أفقية إلى حزمة ضيقة. ^{[ 11 ] [ 41 ]}

وفي عام 1825 أيضاً، كشف فرينل عن خريطة المنارات ( Carte des Phares )، التي دعت إلى نظام من 51 منارة بالإضافة إلى أضواء ميناء أصغر، في تسلسل هرمي لأحجام العدسات يسمى "الرتب" (الأولى هي الأكبر)، مع خصائص مختلفة لتسهيل التعرف عليها: ضوء ثابت (من عدسة ثابتة)، ووميض واحد في الدقيقة (من عدسة دوارة ذات ثمانية ألواح)، ووميضان في الدقيقة (16 لوحاً). ^{[ 42 ]}

في أواخر عام 1825، ^{[ 43 ]} ولتقليل فقدان الضوء في العناصر العاكسة، اقترح فرينل استبدال كل مرآة بمنشور عاكس، يمر الضوء من خلاله بالانكسار عبر السطح الأول، ثم الانعكاس الكلي الداخلي عن السطح الثاني، ثم الانكسار عبر السطح الثالث. ^{[ 44 ]} وكانت النتيجة عدسة المنارة كما نعرفها اليوم. في  عام 1826، قام بتجميع نموذج صغير لاستخدامه في قناة سان مارتان ، ^{[ 45 ]} لكنه لم يعش ليرى النسخة كاملة الحجم: فقد توفي في 14  يوليو 1827، عن عمر يناهز 39 عامًا.

تمثلت المرحلة الأولى من تطوير عدسات المنارات بعد وفاة أوغستين فرينل في تنفيذ تصاميمه. وقد ساهم في ذلك جزئيًا شقيقه الأصغر ليونور، الذي تلقى تدريبًا كمهندس مدني مثل أوغستين، ولكنه كان يتمتع، على عكس أوغستين، بموهبة إدارية فذة. انضم ليونور إلى هيئة المنارات عام 1825، وخلف أوغستين في منصب السكرتير. ^{[ 46 ]}

كانت أول عدسة ثابتة تُصنع باستخدام موشورات حلقية جهازًا من الدرجة الأولى صممه المهندس الاسكتلندي آلان ستيفنسون بتوجيه من ليونور فرينل، وصنعته شركة إسحاق كوكسون وشركاه باستخدام زجاج فرنسي؛ ودخل الخدمة في جزيرة ماي ، اسكتلندا، في 22 سبتمبر 1836. ^{[ 47 ]} صُنعت أولى العدسات العاكسة الكبيرة في عام 1842 لمنارات غرافلين وإيل فيرج ، فرنسا؛ وكانت هذه عدسات ثابتة من الدرجة الثالثة، وكانت حلقاتها العاكسة (المصنوعة على شكل أجزاء) بقطر متر واحد. أما عدسة سكيريفور من الدرجة الأولى التي صممها ستيفنسون ، والتي أُضيئت في عام 1844، فكانت عاكسة جزئيًا فقط؛ وكانت مشابهة لعدسة كوردوان باستثناء استبدال الشرائح السفلية بموشورات عاكسة فرنسية الصنع، مع الإبقاء على المرايا في الأعلى. أُجريت أول عدسة عاكسة كاملة من الدرجة الأولى، تم تركيبها في بوانت دايي عام 1852، وأعطت ثمانية حزم ضوئية دوارة بالإضافة إلى ضوء ثابت في الأسفل؛ ولكن قسمها العلوي كان يحتوي على ثماني لوحات عاكسة تركز الضوء بزاوية 4 درجات تقريبًا أمام الحزم الرئيسية، وذلك لإطالة ومضات الضوء. أُجريت  أول عدسة عاكسة كاملة ذات حزم ضوئية دوارة فقط - من الدرجة الأولى أيضًا - في سان كليمان دي بالين عام 1854، ومثّلت اكتمال خريطة الأبراج الأصلية لأوغستين فرينل . ^{[ 48 ]}

تجاوز توماس ستيفنسون (الشقيق الأصغر لآلان) تقنية فريسنل بعدسته "الهولوفوتالية"، التي ركزت الضوء المنبعث من المصباح في جميع الاتجاهات تقريبًا، للأمام أو للخلف، في حزمة ضوئية واحدة. ^{[ 49 ]} تألفت النسخة الأولى، التي وُصفت عام 1849، من عدسة فريسنل القياسية ذات الشكل الدائري، وعاكس مكافئ، وعاكس خلفي نصف كروي (يُعادل وظيفيًا مرآة روجرز التي ظهرت  قبل 60 عامًا، باستثناء أنها غطت نصف كرة كاملة). كان الضوء المنبعث إلى نصف الكرة الأمامي، والذي لم يمر عبر العدسة الدائرية، ينحرف بفعل العاكس المكافئ إلى حزمة ضوئية موازية تحيط بالعدسة الدائرية، بينما كان الضوء المنبعث إلى نصف الكرة الخلفي ينعكس عائدًا عبر المصباح بواسطة العاكس الكروي (كما في تصميم روجرز)، ليتم تجميعه بواسطة المكونات الأمامية. تم تركيب الوحدة الأولى في نورث هاربور، بيترهيد ، في أغسطس 1849. أطلق ستيفنسون على هذا الإصدار اسم "هولوفوت عاكسة كهرومغناطيسية"، على الرغم من أن كل عنصر من عناصره كان إما عاكسًا بحتًا أو منكسرًا بحتًا. في الإصدار الثاني من مفهوم الهولوفوت، استُبدلت العدسة الدائرية والعاكس المكافئ بعدسة فريسنل عاكسة كهرومغناطيسية - كما تصورها فريسنل، ولكن تم توسيعها لتغطية نصف الكرة الأمامي بالكامل. أما الإصدار الثالث، الذي أطلق عليه ستيفنسون اسم "هولوفوت عاكسة ضوئيًا"، فكان أكثر ابتكارًا: فقد احتفظ بعدسة فريسنل العاكسة الكهرومغناطيسية لنصف الكرة الأمامي، ولكنه استبدل العاكس نصف الكروي الخلفي بمصفوفة نصف كروية من الموشورات الحلقية، يستخدم كل منها انعكاسين داخليين كليين لإعادة توجيه الضوء المتفرق من مركز نصف الكرة نحو المركز. وكانت النتيجة هولوفوت زجاجي بالكامل، دون أي فقد ناتج عن الانعكاسات المعدنية. ^{[ 50 ]}

قام جيمس تيمينز تشانس بتعديل تصميم توماس ستيفنسون للضوء الهولوغرافي الزجاجي بالكامل، وذلك بترتيب الموشورات العاكسة المزدوجة حول محور رأسي. عُرض النموذج الأولي في المعرض الدولي بلندن عام ١٨٦٢. لاحقًا، ولتسهيل عملية التصنيع، قسّم تشانس الموشورات إلى أجزاء، ورتبها بشكل أسطواني مع الحفاظ على خاصية عكس الضوء من نقطة واحدة إلى تلك النقطة. أثبتت العواكس من هذا الشكل، والتي تُسمى بشكل متناقض "المرايا الانكسارية"، فائدتها الكبيرة في إعادة الضوء من الجانب البري للمصباح إلى الجانب البحري. ^{[ ٥١ ]}

مع ازدياد عدد المنارات، أصبح من الصعب تمييزها عن بعضها، مما أدى إلى استخدام مرشحات ملونة، الأمر الذي كان يهدر الضوء. في عام 1884، ألغى جون هوبكنسون الحاجة إلى المرشحات باختراعه عدسة "الوميض الجماعي"، حيث تم تقسيم الألواح البصرية و/أو العاكسة الكاسرة بحيث تُصدر ومضات متعددة، مما سمح بتحديد المنارات ليس فقط من خلال تردد الومضات، بل أيضًا من خلال تعددها. تم تركيب عدسات الوميض المزدوج في تامبيكو (المكسيك) وليتل باسيس (  سريلانكا) عام 1875، وعدسة الوميض الثلاثي في ​​منارة كاسكيتس ( جزر القنال ) عام 1876. ^{[ 52 ]} المثال الموضح (على اليمين) هو عدسة الوميض المزدوج لمنارة بوينت أرينا ، التي كانت في الخدمة من عام 1908 إلى عام 1977. ^{[ 53 ]}

كان الدافع وراء تطوير العدسات فائقة الشعاعية جزئيًا هو الحاجة إلى مصادر ضوئية أكبر، مثل مصابيح الغاز ذات النفاثات المتعددة، والتي تتطلب بُعدًا بؤريًا أطول لعرض شعاع مُحدد، وبالتالي عدسة أكبر لجمع جزء مُحدد من الضوء المُتولّد. صُنعت أول عدسة فائقة الشعاعية لعائلة ستيفنسون عام 1885 على يد شركة إف.  باربييه وشركاه الفرنسية، وجُرّبت في منارة ساوث فورلاند باستخدام مصادر ضوئية مُختلفة. ثم بدأت شركة تشانس براذرز (أصحاب عمل هوبكنسون) في تصنيع العدسات فائقة الشعاعية، وقامت بتركيب أول عدسة منها في منارة بيشوب روك عام 1887. ^{[ 54 ]} في العام نفسه، قامت شركة باربييه بتركيب عدسة فائقة الشعاعية في جزيرة توري . ولكن لم يدخل الخدمة سوى حوالي 30 عدسة فائقة الشعاعية ^{[ 55 ]} قبل أن يُؤدي تطوير مصابيح ساطعة أكثر إحكامًا إلى الاستغناء عن هذه البصريات الكبيرة (انظر عدسة فريسنل فائقة الشعاعية ).

أصبح إنتاج العدسات الديوبترية المتدرجة ذات القطعة الواحدة - كما تصورها بوفون تقريبًا - ممكنًا في عام 1852، عندما حصل جون إل. جيلاند من شركة بروكلين فلينت-غلاس على براءة اختراع لطريقة صنع العدسات من الزجاج المضغوط والمصبوب. صنعت الشركة عدسات صغيرة دائرية الشكل لاستخدامها في السكك الحديدية والسفن البخارية والأرصفة؛ ^{[ 56 ]} وأصبحت هذه العدسات شائعة في الولايات المتحدة بحلول سبعينيات القرن التاسع عشر. ^{[ 13 ] : 488} وفي عام 1858، أنتجت الشركة "  عددًا قليلًا جدًا من عدسات الزجاج الصواني المضغوط من الدرجة السادسة" لاستخدامها في المنارات - وهي أول عدسات فريسنل للمنارات تُصنع في أمريكا. ^{[ 56 ]} وبحلول خمسينيات القرن العشرين، جعل استبدال البلاستيك بالزجاج استخدام عدسات فريسنل كمكثفات في أجهزة العرض العلوية اقتصاديًا. ^{[ 57 ]}

استُخدمت عدسات فريسنل الزجاجية عالية الجودة في المنارات، حيث كانت تُعتبر أحدث التقنيات في أواخر القرن التاسع عشر وحتى منتصف القرن العشرين. تتضمن أنظمة عدسات فريسنل هذه عادةً عناصر موشورية حلقية إضافية ، مُرتبة في قباب متعددة الأوجه أعلى وأسفل عدسة فريسنل المستوية المركزية، وذلك لالتقاط كل الضوء المنبعث من مصدر الضوء. قد يتضمن مسار الضوء عبر هذه العناصر انعكاسًا داخليًا ، بدلًا من الانكسار البسيط في عنصر فريسنل المستوي. ^{[ 66 ]} وقد وفرت هذه العدسات العديد من المزايا العملية لمصممي وبناة ومستخدمي المنارات وإضاءتها. من بين أمور أخرى، إمكانية تركيب عدسات أصغر حجمًا في مساحات أكثر إحكامًا. كما أن زيادة نفاذية الضوء لمسافات أطول، وأنماط الإضاءة المتنوعة، مكّنت من تحديد الموقع بدقة. ^{[ 66 ] [ 67 ]} ابتداءً من منتصف القرن العشرين، استبدلت معظم المنارات عدسات فريسنل الزجاجية بعدسات هوائية أقل تكلفة وأكثر متانة ^{[ 68 ] [ 69 ]} أو أنظمة مماثلة، بما في ذلك نظام Vega Industries VRB-25 ، الذي يحتوي على ألواح عدسات فريسنل بلاستيكية. ^{[ 70 ]}

ربما كان الاستخدام الأكثر شيوعًا لعدسات فريسنل، لفترة من الزمن، في مصابيح السيارات الأمامية ، حيث تُستخدم لتشكيل الشعاع المتوازي تقريبًا الناتج عن العاكس المكافئ لتلبية متطلبات نمطي الإضاءة المنخفضة والعالية، وغالبًا ما يكون كلاهما في وحدة المصباح الأمامي نفسها (مثل تصميم H4 الأوروبي ). ولأسباب تتعلق بالاقتصاد والوزن ومقاومة الصدمات، استغنت السيارات الحديثة عن عدسات فريسنل الزجاجية في وحدات المصابيح الأمامية المغلقة ، واستخدمت بدلاً منها عاكسات متعددة الأوجه مع عدسات بولي كربونات بسيطة . ومع ذلك، لا تزال عدسات فريسنل تُستخدم على نطاق واسع في مصابيح السيارات الخلفية ومصابيح الإشارة ومصابيح الرجوع للخلف.

تُستخدم عدسات فريسنل الزجاجية أيضًا في أجهزة الإضاءة للمسرح والسينما ( انظر فانوس فريسنل )؛ وغالبًا ما تُسمى هذه الأجهزة ببساطة "فريسنل" . يتكون الجهاز بالكامل من غلاف معدني، وعاكس، ومجموعة مصباح، وعدسة فريسنل. تسمح العديد من أجهزة فريسنل بتحريك المصباح بالنسبة إلى النقطة البؤرية للعدسة ، لزيادة أو تقليل حجم شعاع الضوء. ونتيجة لذلك، فهي مرنة للغاية، ويمكنها غالبًا إنتاج شعاع ضيق يصل إلى 7 درجات أو واسع يصل إلى 70 درجة. ^{[ 71 ]} تُنتج عدسة فريسنل شعاعًا ناعم الحواف، لذا تُستخدم غالبًا كإضاءة عامة. يمكن لحامل أمام العدسة أن يحمل غشاءً بلاستيكيًا ملونًا ( جل ) لتلوين الضوء أو شاشات سلكية أو بلاستيك مصنفر لتشتيته. تُعد عدسة فريسنل مفيدة في صناعة الأفلام ليس فقط لقدرتها على تركيز الشعاع بشكل أكثر سطوعًا من العدسة التقليدية، ولكن أيضًا لأن الضوء يتميز بشدة ثابتة نسبيًا عبر عرض شعاع الضوء بالكامل.

تستخدم حاملات الطائرات والقواعد الجوية البحرية عادةً عدسات فريسنل في أنظمة الهبوط البصرية . يساعد ضوء "كرة اللحم" الطيار في الحفاظ على مسار الانزلاق الصحيح للهبوط. في المنتصف، توجد أضواء كهرمانية وحمراء مكونة من عدسات فريسنل. على الرغم من أن الأضواء مضاءة دائمًا، إلا أن زاوية العدسة من وجهة نظر الطيار تحدد لون وموقع الضوء المرئي. إذا ظهرت الأضواء فوق الشريط الأفقي الأخضر، فإن الطيار يحلق على ارتفاع عالٍ جدًا. إذا ظهرت أسفله، فإن الطيار يحلق على ارتفاع منخفض جدًا، وإذا كانت الأضواء حمراء، فإن الطيار يحلق على ارتفاع منخفض جدًا. ^{[ 72 ]}

تُستخدم عدسات فريسنل بشكل شائع في كشافات الإضاءة ، والأضواء الكاشفة ، والمصابيح اليدوية . كما تُستخدم هذه العدسات في منارات الإشارة التي يبلغ قطرها 300 مم (12 بوصة) والمثبتة على أبراج الراديو والتلفزيون . ويعتمد عدد هذه المنارات على الارتفاع المحدد من قِبل إدارة الطيران الفيدرالية . تحتوي هذه المنارات على مصباحين متوهجين بقدرة 300 واط . ولعلها تختلف عن العدسات المستخدمة في المنارات التقليدية، حيث صُنعت هذه المنارات المكونة من قطعتين من زجاج مصبوب دائري. أما أحدث التقنيات فتعتمد على استخدام بصريات LED في تصميم غير فريسنل لتوفير خصائص الحجب المطلوبة.

تُستخدم عدسات فريسنل كمكبرات يدوية بسيطة . كما تُستخدم لتصحيح العديد من اضطرابات الرؤية، بما في ذلك اضطرابات حركة العين مثل الحول . ^{[ 73 ]} وقد استُخدمت عدسات فريسنل لتكبير حجم العرض المرئي لشاشات CRT في أجهزة التلفزيون المحمولة ، ولا سيما جهاز Sinclair TV80 . كما تُستخدم أيضًا في إشارات المرور .

تُستخدم عدسات فريسنل في الشاحنات الأوروبية ذات المقود الأيسر التي تدخل المملكة المتحدة وجمهورية أيرلندا (والعكس صحيح، الشاحنات الأيرلندية والبريطانية ذات المقود الأيمن التي تدخل أوروبا القارية) للتغلب على النقاط العمياء الناتجة عن قيادة السائق للشاحنة وهو جالس على الجانب الخطأ من الكابينة بالنسبة لجانب الطريق الذي تسير عليه السيارة. تُثبّت هذه العدسات على نافذة جانب الراكب. ^{[ 74 ]}

من التطبيقات الأخرى لعدسة فريسنل في مجال السيارات تحسين الرؤية الخلفية، إذ تسمح زاوية الرؤية الواسعة للعدسة المثبتة على الزجاج الخلفي بفحص المشهد خلف السيارة، وخاصةً السيارات الطويلة أو ذات المؤخرة العريضة، بشكل أكثر فعالية من مرآة الرؤية الخلفية وحدها. وقد استُخدمت عدسات فريسنل في أجهزة تحديد المدى وشاشات عرض الخرائط . ^{[ 75 ]}

استُخدمت عدسات فريسنل أيضًا في مجال الترفيه الشعبي. فقد استخدمها الفنان البريطاني بيتر غابرييل في حفلاته الفردية المبكرة لتكبير حجم رأسه مقارنةً ببقية جسده، وذلك لإضفاء تأثير درامي وكوميدي. وفي فيلم تيري غيليام "برازيل" ، استُخدمت عدسات فريسنل كمكبرات لشاشات CRT الصغيرة في وزارة الإعلام. وتظهر هذه العدسات أحيانًا بين الممثلين والكاميرا، مُشوِّهةً حجم المشهد وتكوينه لإضفاء طابع فكاهي. وفي فيلم بيكسار " وول-إي" ، يشاهد البطل المسرحية الموسيقية " مرحبًا دوللي!" على جهاز آيبود ، مُكبَّرًا بواسطة عدسة فريسنل.

تستخدم نظارات الواقع الافتراضي ، مثل Meta Quest 2 و HTC Vive Pro ، عدسات فريسنل ^{[ 76 ]} ، لأنها تسمح بتصميم أنحف وأخف وزنًا من العدسات التقليدية. ^{[ 77 ]} وقد تحولت الأجهزة الأحدث، مثل Meta Quest Pro ، إلى تصميم عدسة مسطحة ^{[ 78 ]} نظرًا لصغر حجمها وانخفاض الانحراف اللوني فيها مقارنةً بعدسات فريسنل. ^{[ 79 ]}

تُستخدم عدسات فريسنل متعددة البؤر أيضًا كجزء من كاميرات التعرف على شبكية العين ، حيث توفر صورًا متعددة، واضحة وغير واضحة، لهدف التثبيت داخل الكاميرا. بالنسبة لجميع المستخدمين تقريبًا، ستكون إحدى الصور على الأقل واضحة، مما يسمح بمحاذاة العين بشكل صحيح.

تُجهّز العديد من الكاميرات بمحددات رؤية تُسقط المشهد عبر عدسة على شاشة زجاجية مصنفرة للتركيز والتكوين، بما في ذلك كاميرات العرض ، وكاميرات الانعكاس ثنائية العدسة ، وكاميرات الانعكاس أحادية العدسة ؛ وغالبًا ما تُستخدم عدسة مكثفة من نوع فريسنل على الزجاج المصنفر لزيادة سطوع الصورة المعروضة وجعل الإضاءة أكثر تجانسًا من المركز إلى الزوايا. ^{[ 80 ] [ 81 ]} على سبيل المثال، تستخدم كاميرا بولارويد SX-70 عاكس فريسنل كجزء من نظام الرؤية الخاص بها. ^{[ 82 ]}

عرض

يؤدي استخدام عدسات فريسنل في عرض الصور إلى تقليل جودتها، ^{[ 83 ]} لذا فهي تُستخدم عادةً فقط في الحالات التي لا تُعد فيها الجودة أمرًا بالغ الأهمية أو عندما يكون حجم العدسة الصلبة عائقًا كبيرًا. يمكن تصنيع عدسات فريسنل الرخيصة من البلاستيك الشفاف عن طريق التشكيل أو القولبة، وتُستخدم في أجهزة العرض العلوي وأجهزة التلفزيون المزودة بتقنية العرض .

تُستخدم عدسات فريسنل ذات الأطوال البؤرية المختلفة ( عدسة مُجمِّعة وعدسة مُجمِّعة) في أجهزة العرض التجارية والمنزلية . تتميز العدسة المُجمِّعة بطول بؤري أقصر، وتُوضع بالقرب من مصدر الضوء، بينما تُوضع العدسة المُجمِّعة، التي تُركِّز الضوء على العدسة الثلاثية، بعد صورة العرض ( لوحة LCD ذات المصفوفة النشطة في أجهزة عرض LCD ). كما تُستخدم عدسات فريسنل كمُجمِّعات في أجهزة العرض العلوية .

نظرًا لإمكانية تصنيع عدسات فريسنل البلاستيكية بأحجام أكبر من العدسات الزجاجية، فضلًا عن كونها أرخص وأخف وزنًا بكثير، فإنها تُستخدم لتركيز ضوء الشمس للتسخين في المواقد الشمسية ، وفي الأفران الشمسية، وفي المجمعات الشمسية المستخدمة لتسخين المياه للاستخدام المنزلي. ^{[ 84 ]} كما يمكن استخدامها لتوليد البخار أو لتشغيل محرك ستيرلينغ لتوليد الكهرباء. ^{[ 85 ]}

تستطيع عدسات فريسنل تركيز ضوء الشمس على الخلايا الشمسية بنسبة تقارب 500:1. ^{[ 86 ]} وهذا يسمح بتقليل مساحة سطح الخلية الشمسية النشطة، مما يخفض التكلفة ويتيح استخدام خلايا أكثر كفاءة كانت ستكون باهظة الثمن لولا ذلك. ^{[ 87 ]} في أوائل القرن الحادي والعشرين، بدأ استخدام عاكسات فريسنل في محطات الطاقة الشمسية المركزة لتركيز الطاقة الشمسية. ومن تطبيقاتها تسخين المياه مسبقًا في محطة ليدل لتوليد الطاقة التي تعمل بالفحم ، في وادي هنتر بأستراليا.

يمكن استخدام عدسات فريسنل لتلبيد الرمل، مما يسمح بالطباعة ثلاثية الأبعاد في الزجاج. ^{[ 88 ]}

في الحالات التي لا تتطلب التصوير ، يمكن استخدام مستشعر الأشعة تحت الحمراء السلبي المزود بعدسات فريسنل متعددة منخفضة الجودة لجمع طاقة الأشعة تحت الحمراء من مساحة واسعة وتركيزها للكشف عن الحركة في تطبيقات حماية المناطق وتوفير الطاقة. وقد تم اختيار البلاستيك المستخدم لشفافيته للأشعة تحت الحمراء، فضلاً عن كونه مقاومًا للأشعة فوق البنفسجية لضمان متانته في الظروف الخارجية.

• 
  تصميم مستشعر حركة بالأشعة تحت الحمراء السلبية
• 
  كاشف حركة بنمط شعاع متراكب. طول الشعاعات هو مقياس لحساسية الكاشف في ذلك الاتجاه.