Em 1669, o cientista dinamarquês Rasmus Bartholin (1625-1698) deparou-se com um fenómeno estranho. Verificou que, se observasse um objeto através de um vidro transparente de calcite, a sua imagem parecia dupla. Bartholin realizou várias experiências e concluiu que, ao passar pelo vidro duplo, a luz era desviada por refração, mas podia fazê-lo seguindo dois ângulos distintos. O fenómeno foi batizado como dupla refração ou birrefringência. Tanto na teoria corpuscular como na ondulatória, esta descoberta parecia sugerir que a velocidade da luz neste curioso mineral podia ter dois valores diferentes. Mas como era possível?
O fenómeno continuou vezes sem conta com uma explicação plausível até princípios do século XIX, quando Fresnel realizou algumas experiências que esclareceram o seu mecanismo. Este compreendeu que, para poder explicar de forma coerente as observações realizadas por Bartholin, era necessário assumir que a luz era uma onda transversal, e não longitudinal, como Huygens supusera.
Uma onda define-se como transversal quando a oscilação tem lugar numa direção perpendicular em relação à de propagação. Facilmente se pode criar uma onda deste tipo utilizando uma corda. Imagine que prende uma corda a uma parede e desloca a extremidade livre para cima e para baixo. Observará uma onda que se propaga pela corda e que chega à parede. A onda que criou é transversal: a corda oscila para cima e para baixo, enquanto a alteração vai de si até à parede.
Poderia ter criado uma onda transversal fazendo oscilar a corda horizontalmente, ou seja, movendo a mão para a esquerda e para a direita em vez de para cima e para baixo. Assim sendo, existem pelo menos duas maneiras de criar a onda, designadas polarizações: pode criar uma onda transversal polarizada verticalmente, movendo o cabo da corda para cima e para baixo, ou uma polarização horizontal, movendo-o para a direita e para a esquerda.
Fresnel pressupôs que a luz era uma onda transversal e que a luz solar não tinha uma polarização definida. Partindo destes pressupostos, conseguiu explicar o fenómeno da dupla refração. Teorizou que a luz se propagava no vidro de calcite com uma velocidade diferente consoante a sua polarização. A luz solar, não tendo uma polarização definida, tem de ser refratada pelo vidro em parte, seguindo um determinado ângulo e em parte, seguindo um ângulo distinto, dando lugar ao desdobramento já detetado por Bartholin.
Fresnel confirmou esta intuição realizando diferentes experiências que demonstraram a sua validade, vindo assim provar que a luz devia ser uma onda transversal. Com efeito, já em 1672, Robert Hooke intuíra este facto, e também Young chegou às mesmas conclusões precisamente nos anos em que Fresnel realizava as suas observações.
