Genom skickliga experiment, bl.a. med speglar, kunde Fresnel påvisa ljusets interferens, vilket var ett kraftigt stöd för teorin om ljusets vågnatur. Han studerade ljusets diffraktion då divergenta strålknippen passerar cirkulära öppningar eller smala spalter. Detta krävde för den tiden avancerad matematik. Fresnel undersökte även ljusets polarisation och dubbelbrytning. Bl.a. härledde