Еще во времена Ньютона было известно, что луч света, проходящий через кристалл исландского шпата, расщепляется на два преломленных луча; это явление называется двойным лучепреломлением (фиг. 261). Такое же явление наблюдается и в кристалле турмалина.
Если скомбинировать кристалл исландского шпата с кристаллом турмалина, то окажется, что в определенном положении турмалин пропускает только один из лучей, а будучи повернут на 90°, — другой (фиг. 262).
Создается впечатление, что два преломленных луча обладают различными свойствами и что кристалл турмалина ведет себя подобно прорези, пропускающей один луч в одном положении и другой, когда прорезь поворачивается на 90°. Далее, чрезвычайно важно то, что два преломленных луча не интерферируют друг с другом. Каждый из этих лучей, расщепленный с помощью какого-нибудь оптического метода, будет интерферировать сам с собой, но два преломленных луча, исходящих из одного источника, не интерферируют друг с другом, как будто бы свет состоит из двух независимых компонент, разделенных благодаря какому-то удивительному свойству кристаллов турмалина и исландского шпата.
Френель обсуждал это явление с Ампером, и последний выдвинул предположение, что система световых волн может состоять из двух взаимно перпендикулярных колебаний. Френель развил эту идею, предположив, что волна, связанная со светом, носит характер смещения, перпендикулярного направлению распространения света (фиг. 263). Явление поляризации проявляется, таким образом, в том, что кристаллы исландского шпата и турмалина благодаря своему строению разделяют луч света на две его перпендикулярные составляющие. Далее, так как эти составляющие независимы, они не могут интерферировать. Горизонтальное смещение в сумме с вертикальным не могут взаимно уничтожиться.
«При таком взгляде на вещи [пишет Френель] акт поляризации больше не состоит в возбуждении поперечных движений, а состоит в разложении их вдоль двух независимых и взаимно перпендикулярных направлений и выделении каждой из этих двух компонент. Ибо только в этом случае колебания в каждой из составляющих будут происходить в одной плоскости».
Известно, что свет может распространяться в межпланетном пространстве, т. е. практически в вакууме. Но если свет — смещение, перпендикулярное направлению его распространения, то непонятно, о смещении какой среды идет речь. Можно ли поверить, что свет есть смещение среды, которая более разрежена, чем воздух (почти вакуум), и одновременно обладает упругими свойствами твердого тела? Юнг писал:
«Эта гипотеза мистера Френеля, по крайней мере, чрезвычайно остроумна, и с ее помощью можно проводить удовлетворительные расчеты; однако ее сопровождает одно обстоятельство, следствия которого поистине ужасающи… До сих пор считалось, что только твердые тела обладают поперечной упругостью, поэтому если принять те различия, которые описывает сам вдохновитель волновой системы в своих «Лекциях», то можно прийти к выводу, что светоносный эфир, заполняющий все пространство и проникающий почти во все вещества, не только упруг, но и абсолютно тверд!!!».