Статьи и речи - Максвелл Джеймс Клерк

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 mν. А эта длина волны приходится на крайнюю синюю область видимого спектра. Обычно глаз чувствителен к излучению от 400 до 700 mν. Цвет (правильнее — окраску) мы определяем как зелёный приблизительно между 480 и 560 mν, как жёлтый — между 560 и 590 mν, как оранжевый — от 590 до 630, и как красный — свыше 630 mν. 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».

Из других источников достаточно ясно, что на лекции Максвелл не использовал позитив в жёлтом свете, хотя Саттон утверждает обратное. Фактически он использовал при одной демонстрации свет разных цветов, чтобы показать, как красный и зелёный в комбинации дают жёлтый.

В 1940 г. Дуглас А. Спенсер из Кодак Лимитед сообщил, что оригиналы позитивов, использованных Максвеллом, ещё находятся в Кембриджском университете в лаборатории Кавендиша. Спенсер взял на время эти позитивы и опубликовал цветную репродукцию, которая показывает, каким могло казаться проектируемое изображение слушателям лекции Максвелла. На этой репродукции можно видеть красные, зеленые, синие и фиолетовые цвета, а фон зелёный.

Для того чтобы продолжить обсуждение данного вопроса, мы смогли благодаря любезности Спенсера, лаборатории Кавендиша и Кодак Лимитед достать другой комплект позитивов. Если считать, что использованные эмульсии были чувствительны только к синему, то достаточно курьёзно, что на изображении синий не представлен весьма значительно. Так как цвета ленты неизвестны, то невозможно сказать, соответствует ли это действительности или нет.