Статьи и речи

Максвелл Джеймс Клерк

¹⁷ [J. Larmor.] Memoir and Scientific Correspondence of the late Sir George Gabriel Stokes, ed. by J. Larmor. Cambridge, 1907, стр. 11.

¹⁸ С. G. Кnоtt. Life and Scientific Work of Peter Guthrie Fait. Cambridge, 1911.

¹⁹ См. примеч. 15.

²⁰ P. G. Tait. Clerk Maxwell’s Electricity and Magnetism. «Nature», 1873, 7, 478.

²¹ P. G. Tait. Clerk Maxwell’s Scientific Work. «Nature». 1880, 21, 327.

²² H. W. Watson and S. H. Burbury. Mathematical Theory of Electricity and Magnetism. Oxford, 1885.

²³ O. Heaviside. Electromagnetic Theory. L., 1893,

стр. 1.

²⁴ О. Heaviside. Electrical Papers. L., 1892, т. I. (Перепечатано из «Electrician» от 3 января 1885 г.).

²⁵ О. Heaviside (см. примеч. 23) стр. 67. (Перепечатано из «Electriciam» от 29 мая 1891 г.).

²⁶ О. Heaviside (см. примеч. 24) стр. 441.

²⁷ О. Heaviside. On the Forces, Stresses and Fluxes of Energy in the Electro-magnetic Field.«Phil. Trans. Roy, Soc. Ind.», 1893, 183A, 423-480.

²⁸ A. G. Webster. The Theory of Electricity and Magnetism. L., 1897, стр. 507.

²⁹ G. F. Fitz-Gerald. Heaviside’s Electrical Papers. «The Electrician», 1893, 11; опубликовано в кн.: J. Larmor. The Scientific Writings of the late George Francis Fitz-Gerald. Dublin, 1902, стр. 292—300.

³⁰ H. Hertz. Electric Waves. L., 1900, стр. 196. (Первоначально опубликовано в «Gottingen Nachr.», 19 марта 1890 г.).

³¹ P. Duhеm. The Aim and Structure of Physical Theory. Princeton, New Jersey. 1954, гл. IV (Есть русский перевод).

³² N. R. Campbell. Physics. The Elements. Cambridge, 1919; перепечатано под названием «Foundations of Science», N. Y., 1957.

³³ N. R. Campbell. Modern Electrical Theory. Cambridge, 1913.

Цветная фотография Максвелла⁴³

Р. М. Эване

Сто лет назад великий физик получил полноцветную фотографию. Как это было сделано, представлялось загадочным. Чудо удалось понять, повторив его эксперимент.

В 1861 г. великий английский физик Джемс Клерк Максвелл⁴⁴ продемонстрировал первую в мире трехцветную фотографию во время лекции в Королевском институте в Лондоне. Используя различные проекторы, он наложил три изображения, полученные при фотографировании цветной ленты отдельно через красный, зелёный в синий фильтры. Каждое изображение проектировалось в том свете, в каком снималось. Видимо, Максвелл использовал фотографию для демонстрации того, что полный спектр цветов может быть получен со светом именно трёх цветов⁴⁵, а это подкрепляло трехкомпонентную теорию цветового зрения, выдвинутую Томасом Юнгом около 1800 г. Представляется также, что он хотел доказать, что для такой демонстрации подходят красный, синий и зелёный цвета, а не красный, синий и жёлтый (как считали некоторые исследователи). Максвелл предполагал, что изображения на его фотографиях представляли «красную, зеленую и синюю части [цветной ленты] отдельно, так, как их воспринимала бы, согласно Юнгу, каждая из трёх систем нервов».

В том, что показывал Максвелл, одно вызывает удивление: у него ничего не должно было получиться. Вполне точно, что фотографические эмульсии, имевшиеся в распоряжении Максвелла в 1861 г., были чувствительны только к крайнему синему концу спектра и вообще не чувствительны к зеленой, жёлтой и красной частям спектра. Но тогда мог ли Максвелл получить «зеленое» и «красное» изображения раздельно (фактически черно-белые диапозитивы), чтобы вставить их в проекторы?

Несомненно, демонстрация Максвелла была достаточно успешной, чтобы убедить и произвести

впечатление на аудиторию. Вывод самого Максвелла, поддержанный и другими, состоит в том, что «когда эти [разные проектируемые позитивы] налагались, то было видно цветное изображение, которое в том случае, когда красное и зеленое изображения получились так же хорошо, как синее, было действительно цветным изображением ленты». Таким образом, Максвелл признавал, что красное и зеленое изображения имели какой-то недостаток, но последующее поколение специалистов по фотографии оставалось в полном недоумении, как он мог вообще получить какие-либо красные и зеленые изображения. Недавно мои сотрудники и я в отделе технологии цветной фотографии фирмы Истмен Кодак повторили опыт Максвелла в соответствии с отчётами того времени и мы полагаем, что можем утверждать принципиальную невозможность получить такие изображения.

Фотографические детали опыта записаны не Максвеллом, а Томасом Саттоном, учителем и лектором по фотографии, к которому Максвелл обратился за технической помощью в подготовке лекции. Саттон был некоторое время редактором интересного издания — оно называлось «Заметки по фотографии», а позднее конструировал широкоугольные линзы, что для того времени было замечательно.

Объектом Саттона был «бант, повязанный из разноцветной ленты», который он поместил на фоне чёрного бархата и сфотографировал при ярком солнечном свете. Фотографическая эмульсия, использованная Саттоном, представляла собой влажный коллодий со светочувствительным материалом — йодистым серебром. Йодистое серебро чувствительно только к излучению с длинами волн короче 430 m. А эта длина волны приходится на крайнюю синюю область видимого спектра. Обычно глаз чувствителен к излучению от 400 до 700 m. Цвет (правильнее — окраску) мы определяем как зелёный приблизительно между 480 и 560 m, как жёлтый — между 560 и 590 m, как оранжевый — от 590 до 630, и как красный — свыше 630 m. Ко всем этим длинам волн йодистое серебро нечувствительно.

В качестве красного, зеленого и синего фильтров Саттон использовал стеклянные кюветы с окрашенными растворами металлических солей; для жёлтого фильтра он взял кусок «стекла лимонного цвета». Мы не можем точно подобрать жёлтое стекло, но это и не так существенно для опыта. Вот описание самого Саттона фильтров и экспозиций:

«Первое. Вначале непосредственно перед линзой помещалась ванночка из зеркального стекла, содержащая аммиачный раствор сульфата меди. Эту соль химики используют для получения того синего раствора, который в бутылках выставляют между оконными рамами. При экспозиции 6 секунд был получен отличный негатив. Эта экспозиция примерно в два раза превышала ту, которая требовалась при отсутствии окрашенного раствора.

Второе. В подобной ванночке содержался зелёный раствор хлорида меди. Негатив не был получен и при экспозиции 12 минут, хотя изображение было хорошо видно на матовом стекле. Поэтому сочли целесообразным значительно разбавить раствор; таким образом, сделали зеленую окраску воды намного слабее и в конце концов получили удовлетворительный негатив при экспозиции 12 минут.

Третье. Затем поместили перед линзой пластинку из стекла лимонного цвета и при двухминутной экспозиции получили хороший негатив.

Четвёртое. Был получен хороший негатив при экспозиции 2 минуты, когда использовали такую же, как и ранее, ванночку, из зеркального стекла, содержащую красный раствор тиоцианата железа.

Толщина жидкости, через которую должен был пройти свет, составляла около ³/₄ дюйма.

Негативы, полученные описанным выше способом, были отпечатаны на стекле, используя таннин, и показаны как диапозитивы. Изображение, полученное при фотографировании через красный фильтр, на лекции освещалось красным светом, через синий — сипим, через жёлтый — жёлтым, через зелёный — зелёным; и когда эти различно окрашенные изображения налагались, на экране возникала фотография полосатой ленты естественной окраски».