捍卫光波动学说
阿拉果长期受拉普拉斯学派教育,早年遵循微粒说观点研究光学。在拉普拉斯体系中,光和热、电、磁一样,都是由无重量的微粒构成的流体,它们受物质分子的短程引力和斥力的作用,产生反射、折射、双折射等各种光学现象;对分子相同的物质,折射率将和密度成正比。阿拉果在学习期间已和毕奥合作研究光在地球大气中的折射,以证明拉普拉斯在天体力学中提出的大气由氧和氮的同心环组成、密度随海拔变动的公式。阿拉果用实验证明,温度和压强影响大气折射,而空气温度及二氧化碳的含量可以忽略。1808年马吕斯(Malus)发现了光的偏振现象,阿拉果就用偏振光以不同的入射角度投向各气态、液态和晶态物质,结果发现了旋光现象。1810年,为了进一步弄清光的微粒的性质,他利用地球平动对源自不同恒星的光在棱镜中的折射的影响,来确定恒星的大小是否影响光的速度。囿于微粒说,阿拉果没有得出光速不受地球平动影响的结论;但他仍然认为恒星发出不同速度的光微粒,而只有一定速度范围内的光微粒才引起视觉。
阿拉果对微粒说信仰的动摇,始于1813年。当年他和珀蒂(Petit)测定了许多液体和固体折射率,发现根本不存在微粒说所述的和密度成正比的关系;此外,他还认识到1801年杨的干涉理论能更好地解释色偏振等实验事实。因此,当1815年,当菲涅耳的关于光的衍射论文在法国科学字初次宣读时,就得到阿拉果和珀蒂的全力支持,他们用折射实验证明波动说的优越性,并回驳拉普拉斯等一个接着一个的攻击。1819年法国科学院悬奖征求论述光的衍射的论文,在5位评委中,坚持微粒说的拉普拉斯、毕奥、泊松占了3位。但阿拉果仍鼓励、支持菲涅耳去应征。当泊松根据菲涅耳的圆屏衍射理论,指出圆屏影子的中心永远是亮斑,认为是不可能的。阿拉果和旧日的合作伙伴毕奥进行了震撼科学院的论战。
阿拉果还和菲涅耳一起,系统地研究偏振光的干涉。明确虽来自同一光源但偏振面相互垂直的两支光束,不能发生干涉。但菲涅耳用横波完满地解释了光的双折射和偏振后,阿拉果却持保留态度。
广泛的科学成就
阿拉果很关心仪器制作,1811年他发明了测定光一偏振程度的偏振光镜,以后又改进了这个设备,并用它得出光通过单光轴晶体的的寻常光和非寻常光的强度与入射光强度之比的公式,并用偏振计来区分炽热气体发射的中性光和从液体或固体表面反射的部分偏振光,从而判定太阳边缘是气体,并确定月面和彗尾的光是反射光。
1820年,阿拉果得悉奥斯特(Oersted)发现电流的磁效应后,亲自访问了日内瓦的实验室,验证奥斯特实验结果;又在巴黎重复此实验,发现软铁的瞬时磁化。他像鼓励菲涅耳那样支持安培完善他的电磁力理论,并成为安培理论的热心宣传者。1822年,他和洪堡测量格林威治附近小山的磁场强度时,注意到磁针附近的金属物对磁针的振动有阻尼作用,他考虑是否存在逆效应,即旋转的铜盘能带动附近的磁针转动,实验证明有此效应,他从而获得了1825年度的科普利奖,并命名此盘为阿拉果盘。这个实验震动了欧洲的物理学家,谁也不能解释这个现象。法拉第(Faraday)在他著名的《电学实验研究》一书的第2节中,称誉它为“非凡的实验“,在第4节中表示他的电磁感应实验是“完满解释阿拉果现象的钥匙“,并把长达69节的第4章命名为“阿拉果磁现象的解释“,可见这一实验影响之深远。
1825年,阿拉果和杜隆(Dulong)合作,为避免蒸汽机爆炸,长期冒险测量高温(100-224C)蒸汽的压强,验证玻意定律到24个大气压。
1830年以后,阿拉果的主要精力转移到政治活动,他成为了著名的共和派人士,利用他的政治影响和在科学院、天文台中的职务,做了大量的科学组织和宣传工作。例如:他审定并公布了达盖尔(Daguerre)和涅普斯(Niepce)的最早的照相术,并给他俩发年金支持改进工作。他用法国自制的观测设备代替已使用百余年的英国造的仪器,更新了巴黎天文台;参与并组织法国著名天文学家观测1842年西班牙日全食;鼓励 勒韦里埃(LeVerrier)参加布瓦尔(Bowvard)的天王星表工作,为发现海王星准备条件;他亲自在天文台作经常的系统的天文普及报告;出版费马(Fermat)和拉普拉斯著作;接收并扩充了以陈列中世纪工艺品著名的布吕尼博物馆;发展铁路和电报;改进塞纳河的航运,开凿格林内尔的喷水井等。
1848年2月,路易或者力浦王朝被推翻,临时政府成立,阿拉果在临时政府任职时,曾签署改进海军士兵供应,禁止鞭刑,废除殖民地的黑奴取消政治效忠宣誓等法案。但他坚决反对布朗基(Blanqui)、勒德律·罗兰(Ledru·Rollin)和布朗(Blanc)的社会计划。1848年6月巴黎无产阶级起义后,他退出政界。
阿拉果一生清廉,他在从政期间不取厚棒,仍拿他经度局那一份工薪;在海军部长任内,他也拒绝一切奖赠。他热情支持当时的科学技术研究和发明,尤其关心青年人的创新精神。
为了纪念,这个伟大、富有冒险和创新精神的科学家,1879年,人们在佩皮尼昂市的广场上树立了他的铜像。