Липпман и его фотографические изыски
Герой нашего сегодняшнего повествования — Габриэль Липпман. Внезапно, не немец, а французский еврей. Родился он в Люксембурге в 1845 году в местечке Буневег (Bouneweg, ныне район Люксембурга), где его отец Исайя Липпман рулил семейной фабрикой по производству перчаток в бывшем монастыре. В 1848 году семья вернулась в Париж, где Липпман после домашнего обучения у матери Мириам Розы (в девичестве Леви) поступил в Лицей Наполеона. Запомнился он невнимательным учеником, заинтересованным в первую очередь в математике. Высшее образование он получил в Высшей нормальной школе. На входе он провалил экзамен, дававший право на обучение на учителя, и пошел в физики. Там Липпман проявил себя недисциплинированным студентом, занятым только тем, что ему самому интересно.
Родной дом Липпмана в Люксембурге
После работы в Германии с 1872 по 1875 год Липпман внезапно защитил с отличием диссертацию о взаимосвязи между электрическими и капиллярными явлениями, произведшую фурор в научном мире, сначала в Гейдельберге, потом в Париже. Одним из его изобретений в ходе этой работы оказался капиллярный электрометр, на основе которого впоследствии была разработана электрокардиография. В капиллярной трубке столбик ртути реагирует на малую разность потенциалов значительным перемещением за счет изменения своего поверхностного натяжения, что позволяет измерять напряжения до милливольта. Карьера Липпмана после этого пошла в гору — кафедра в Парижском университете, потом в Сорбонне, членство в академии наук…
Капиллярный электрометр Липпмана
Продолжая свои исследования капиллярных явлений, Габриэль Липпман обнаружил, что деформация капли ртути создавала разность потенциалов. На ее основе в 1881 году Липпманом был предсказан обратный пьезоэлектрический эффект — деформация определенных кристаллов под действием приложенного к ним электрического поля, найденный в 1882 году Пьером Кюри.
Профессор Липпман в лаборатории
Еще одними из его изобретений стал целостат — прибор, фиксирующий направление обзора выбранной точки небесной сферы, учитывая вращение Земли, и уранограф — прибор для получения фотографий неба с нанесенной координатной сеткой. Также Липпман приложился к метрологии, разработав метод сравнения близких периодов колебаний маятников.
Целостат
Но современников Липпмана больше всего интересовали его изобретения в области фотографии — цветная и интегральная фотографии.
Свою технологию создания цветной фотографии Липпман разработал, пытаясь получить фотографию солнечного спектра. 2 февраля 1891 года он объявил об успехе. К апрелю 1892 году удалось получить фотографии витража, флагов, натюрморта и попугая. В 1894 и 1906 годах метод был им опубликован.
Букет цветов, фотография по методу Липпмана
Идеей Липпмана было воспользоваться явлением интерференции света: когда световая волна отражается от поверхности, взаимодействие отраженной волны с исходной волной приводит к появлению так называемой стоячей волны с фиксированными максимумами и нулями. Для обычного света, содержащего множество волн с различной длиной, такие стоячие волны наблюдаются на очень маленьком расстоянии от зеркала.
Стоячие волны
Липпман разработал специальную, очень тонкую и почти прозрачную фотографическую пластину с зернами фотоактивного материала (обычных для фотографии галогенидов серебра) размерами меньше, чем длина волны видимого света, и способную записывать столь же маленькие детали. Свет проходил через поддерживающую стеклянную пластинку, фотопластину и отражался от контактировавшего с фотопластинкой ртутного зеркала, образуя в фотопластине стоячие волны, максимумы которых образовывали латентное изображение. После проявления фотопластина состояла из пластинчатых тонких параллельных слоев зерен металлического серебра, фиксировавших стоячие волны. В каждой точке полученного изображения расстояние между пластинками серебра было равно половине длины волны сфотографированного света.
Схема цветной фотографии по Липпману
Полученную фотопластинку необходимо было осветить источником белого света перпендикулярно пластине. В каждой ее точке к зрителю в основном отражался свет той длины волны, что создала пластинки серебра в изображении. Свет прочих длин волн проходил через фотопластину и обычно поглощался черным покрытием на ее обороте. Таким образом восстанавливались цвета исходного изображения. Отличием (и преимуществом) от современных методов получения цветных фотографий является отсутствие цветоделения на несколько основных цветов. За это изобретение в 1908 году Габриэлю Липпману была присуждена Нобелевская премия по физике.
На практике метод Липпмана оказался крайне неудачным. Фотографические эмульсии с настолько маленькими зернами и высоким разрешением обладают очень малой чувствительностью и требуют очень длинной выдержки — обычно несколько минут, редко удавалось сократить до минуты. Чистые цвета спектрального разложения идеально воспроизводились, а вот с реальными объектами были проблемы. Полученные фотографии оказались непереносимыми на бумагу и уникальными. Поверхностные отражения с фотопластинки мешали изображению, и для борьбы с ними на ее поверхность обычно крепили малоугловую призму, что делало невозможным производство больших фотографий. Требования к освещению фотографии не позволяли просматривать их где угодно и когда угодно — цвета на фотографиях корректно проявлялись только при освещении фотографии белым светом. Использование, к примеру, свечей приводило к непредсказуемым изменениям цветопередачи из-за разницы в интенсивности излучения для света разных длин волн и цветов. Хотя несколько лет в окрестностях 1900 года пластинки для метода Липпмана и ртутные зеркала с держателями для пластинок производились коммерчески, получение качественных фотографий оставалось крайне сложным даже для опытных фотографов, и процесс остался всего лишь красивым лабораторным методом, сподвигшим к дальнейшей разработке цветной фотографии.
Любопытно, что один из методов получения голограмм — голограммы Денисюка — очень похож на цветную фотографию Липпмана. Отличие заключается в использовании лазера, за счет высокой когерентности излучения создающего стоячие волны на более обширных пространствах от отражателя.
В 1908 году Липпман разработал теорию интегральной фотографии. Идея состояла в использовании плоского массива из близко расположенных маленьких сферических линз для фотографирования сцены как будто из множества близко расположенных точек. Просмотр фотографий через такую же систему линз позволял собрать одно общее изображение. Это позволяет воссоздать трехмерность оригинальной сцены со сдвигами перспективы при передвижении наблюдателя. Сейчас аналогичный принцип используется в разработке пленоптических камер и микроскопов (они же камеры светового поля). В 1908 году проверить теоретические выкладки Липпмана было попросту невозможно: не было нужных материалов для изготовления массива линз. Первые попытки практической реализации его теории — это уже 1920-е годы, Эжен Эстанав использовал тогда стеклянные стэнхоуповские линзы, а Луи Люмьер, младший из братьев Люмьер, создателей кинематографии и первой массовой цветной фотографии, работал с целлулоидом. Отсюда произросли современные подходы к лентикулярной печати и тому подобным способам получения трехмерного изображения.
Современная камера, устроенная по принципу «интегральной фотографии»
Умер Габриэль Липпман в 1921 году, возвращаясь из поездки в Канаду, на борту парохода. По иронии судьбы, эксперименты, принесшие ему Нобелевскую премию и мировую славу, остались лишь любопытным курьезом. Только сейчас эти идеи начинают получать практическое применение.
Автор: Иван Прихно
Оригинал
