菲涅耳的科學(xué)成就主要有兩個(gè)方面。一是衍射。他以惠更斯原理和干涉原理為基礎(chǔ)，用新的定量形式建立了惠更斯--菲涅耳原理，完善了光的衍射理論。他的實(shí)驗(yàn)具有很強(qiáng)的直觀性、明銳性，很多現(xiàn)仍通行的實(shí)驗(yàn)和光學(xué)元件都冠有菲涅耳的姓氏，如：雙面鏡干涉、波帶片、菲涅耳透鏡、圓孔衍射等。另一成就是偏振。他與D.F.J.阿拉果一起研究了偏振光的干涉，確定了光是橫波（1821）；他發(fā)現(xiàn)了光的圓偏振和橢圓偏振現(xiàn)象（1823），用波動(dòng)說(shuō)解釋了偏振面的旋轉(zhuǎn)；他推出了反射定律和折射定律的定量規(guī)律，即菲涅耳公式；解釋了馬呂斯的反射光偏振現(xiàn)象和雙折射現(xiàn)象，奠定了晶體光學(xué)的基礎(chǔ)。

　　菲涅耳由于在物理光學(xué)研究中的重大成就，被譽(yù)為“物理光學(xué)的締造者”。

　　他的主要成就大多集中在光學(xué)的衍射和偏振方面。他的研究工作的特點(diǎn)是：精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果和波動(dòng)說(shuō)理論進(jìn)行比較，進(jìn)而建立完善的理論，再由實(shí)驗(yàn)和計(jì)算加以驗(yàn)證�？梢哉f(shuō)他的一生，為波動(dòng)光學(xué)從實(shí)驗(yàn)到理論的建立起了不可磨滅的作用。

　　1815年他向巴黎科學(xué)院提出了第一篇論文《光的衍射》這篇論文一開頭他就批評(píng)了微粒說(shuō)，認(rèn)為它引進(jìn)的種種假設(shè)如微粒因色而異、突變等等說(shuō)明不了光為什么具有一定速度，而波動(dòng)說(shuō)全不需要任何假設(shè)。論文中提出了他的衍射理論及其實(shí)驗(yàn)根據(jù)。1816年，他又陸續(xù)提交了關(guān)于反射光柵和半波帶法的論文。

　　1817年3月，巴黎科學(xué)院決定將衍射理論作為1819年數(shù)理科學(xué)的懸獎(jiǎng)項(xiàng)目。5人評(píng)審委員會(huì)中拉普拉斯、比奧和泊松是微粒說(shuō)的支持者，蓋-呂薩克中立，只阿拉果一人支持波動(dòng)說(shuō)。在安培和阿拉果的鼓勵(lì)下，菲涅耳改變了對(duì)懸賞不感興趣的態(tài)度，于1818年4月提交了論文。論文用嚴(yán)格的數(shù)學(xué)證明將惠更斯原理發(fā)展為后來(lái)所謂惠更斯-菲涅耳原理，即進(jìn)一步考慮了各個(gè)次波疊加時(shí)的相位關(guān)系。這就圓滿地解釋了光的反射、折射、干涉、衍射等現(xiàn)象，消除了波動(dòng)說(shuō)的最大困難棗對(duì)光的直進(jìn)現(xiàn)象的解釋。此外，論文中還用半波帶法給出各種實(shí)驗(yàn)結(jié)果的積分計(jì)算。支持微粒說(shuō)的泊松發(fā)現(xiàn)了菲涅耳未注意的推論：圓板陰影的中心應(yīng)該有一亮點(diǎn)。阿拉果立即用實(shí)驗(yàn)得到了驗(yàn)證。菲涅耳本人也根據(jù)泊松提出對(duì)圓孔的其他補(bǔ)充問(wèn)題順利地用實(shí)驗(yàn)給出了回答，科學(xué)院一反初衷，決定將獎(jiǎng)金授予菲涅耳。由此，波動(dòng)說(shuō)得到了巨大勝利。 但還需要用波動(dòng)說(shuō)進(jìn)一步解釋偏振現(xiàn)象。在這方面，菲提耳受楊氏雙光干涉實(shí)驗(yàn)的啟發(fā)，和阿拉果合作進(jìn)行了各種實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了偏振光的干涉現(xiàn)象，從而進(jìn)一步論證了光的橫波性（1821）；發(fā)現(xiàn)了光的圓偏振和橢圓偏振現(xiàn)象，并從波動(dòng)觀點(diǎn)加以解釋；用波動(dòng)說(shuō)解釋了光的偏振面的旋轉(zhuǎn)（1823）；他還用光的橫波性及彈性理論導(dǎo)出了關(guān)于反射光和折射光振幅的著名公式即菲涅耳公式，從而解釋了法國(guó)物理學(xué)家馬呂斯（EtienasLoutsMallis，1775～1812）所發(fā)現(xiàn)的光在反射時(shí)的偏振現(xiàn)象和雙折射現(xiàn)象，為晶體光學(xué)奠定了基礎(chǔ)。