Первая цветная фотография

Тепловое излучение

Болометр

Болометр – тепловой приёмник излучения, чаще всего оптического (а именно – инфракрасного диапазона). Был изобретён Самуэлем Пирпонтом Лэнгли в 1878 году. Принцип действия болометра основан на изменении электрического сопротивления термочувствительного элемента вследствие нагревания под воздействием поглощаемого потока электромагнитной энергии. Основной компонент болометра – очень тонкая пластинка (например, из платины или другого проводящего материала), зачернённая для лучшего поглощения излучения. Из-за своей малой толщины пластинка под действием излучения быстро нагревается и её сопротивление повышается. Для измерения малых отклонений сопротивления пластинки её включают в мостовую схему, которую балансируют при отсутствии засветки.

Питер ван Мушенбрук (1692-1761)

Питер ван Мушенбрук – голландский физик, создатель «лейденской банки».

Один из первых пирометров изобрёл Питер ван Мушенбрук. Изначально термин использовался применительно к приборам, предназначенным для измерения температуры визуально, по яркости и цвету сильно нагретого (раскалённого) объекта. В настоящее время смысл несколько расширен, в частности, некоторые типы пирометров (такие приборы правильнее называть инфракрасные радиометры) измеряют достаточно низкие температуры (0 ⁰С и даже ниже).

Йозеф Стефан (1835-1893)

Йозеф Стефан – австрийский физик и математик.

Стефан родился в Санкт-Пёльтене в семье этнических словенцев. Окончил гимназию в Клагенфурте и подумывал о вступлении в орден бенедиктинцев, однако решил заниматься физикой и математикой и поступил в Венский университет, который окончил в 1857. Впоследствии преподавал в университете (с 1863 – профессор кафедры высшей математики и физики), являлся директором Института экспериментальной физики (с 1866), ректором университета (1876-1877), вице-президент Австрийской академии наук.

Имя Стефана носит крупнейший исследовательский институт в Словении.

Йозеф Стефан известен своими работам в различных областях физики: кинетической теории газов, теории теплового излучения, оптике, акустике, электромагнетизму и др. Изучал диффузию и теплопроводность газов, получил коэффициенты теплопроводности многих из них. В 1879 году путём измерения теплоотдачи платиновой проволоки при различных температурах установил пропорциональность излучаемой ею энергии четвёртой степени абсолютной температуры. Используя эту закономерность, впервые дал достоверную оценку температуры поверхности Солнца – около 6000 градусов. Теоретическое обоснование этого закона, известного как закон Стефана-Больцмана, было дано в 1884 году учеником Стефана Людвигом Больцманом.

Вильгельм Вин (1864-1928)

С 1883 по 1885 годы он работал в лаборатории Германа Гельмгольца и получил в 1886 году докторскую степень. С 1889 года работал ассистентом Гельмгольца в имперском физико-техническом учреждении. В 1892-1896 годы – приват-доцент Берлинского университета.

В 1893-1894 годы он вывел первый закон Вина, а из него – закон смещения Вина. В1896 году – второй закон Вина для теплового излучения.

В 1911 году удостоен Нобелевской премии по физике за работы по тепловому излучению.

Густав Роберт Кирхгоф (1824-1887)

Густав Роберт Кирхгоф – один из великих физиков XIX века.

Правила Кирхгофа (часто, в литературе, называются не совсем корректно Законами Кирхгофа) – соотношения, которые выполняются между токами и напряжениями на участках любой электрической цепи. Правила Кирхгофа позволяют рассчитывать любые электрические цепи постоянного, переменного и квазистационарного тока. Имеют особое значение в электротехнике из-за своей универсальности, так как пригодны для решения многих задач в теории электрических цепей и практических расчётов сложных электрических цепей. Применение правил Кирхгофа к линейной электрической цепи позволяет получить систему линейных уравнений относительно токов или напряжений, и соответственно, найти значение токов на всех ветвях цепи и все межузловые напряжения. Сформулированы Густавом Кирхгофом в 1845 году.

Первое правило Кирхгофа (правило токов Кирхгофа) гласит, что алгебраическая сумма токов в каждом узле любой цепи равна нулю. При этом втекающий в узел ток принято считать положительным, а вытекающий – отрицательным.

Второе правило Кирхгофа (правило напряжений Кирхгофа) гласит, что алгебраическая сумма падений напряжений на всех ветвях, принадлежащих любому замкнутому контуру цепи, равна алгебраической сумме ЭДС ветвей этого контура.

Закон излучения Кирхгофа – физический закон, установленный немецким физиком Кирхгофом в 1859 году.

Закон излучения Кирхгофа гласит – отношение излучательной способности любого тела к его поглощательной способности одинаково для всех тел при данной температуре для данной частоты для равновесного излучения и не зависит от их формы, химического состава и проч.

Макс Карл Эрнст Людвиг Планк (1858-1918)

Макс Планк – немецкий физик-теоретик, основоположник квантовой физики. Лауреат Нобелевской премии по физике (1918).

Применив к проблеме равновесного теплового излучения методы электродинамики и термодинамики, Планк получил закон распределения энергии в спектре (формула Планка) и обосновал этот закон, введя представление о квантах энергии и кванте действия.

«Мои тщетные попытки как-то ввести квант действия в классическую теорию продолжались в течение ряда лет и стоили мне немалых трудов. Некоторые из моих коллег усматривали в этом своего рода трагедию. Но я был другого мнения об этом, потому что польза, которую я извлекал из этого углублённого анализа, была весьма значительной. Ведь теперь я точно знаю. Что квант действия играет в физике гораздо большую роль, чем я вначале был склонен считать…»

Сэр Чарльз Уинстон (1802-1875)

Сэр Чарльз Уинстон – английский физик, автор многих изобретений.

В 1837 году в соавторстве с Уильямом Куком получил патент на электромагнитный телеграф и создал первую действующую телеграфную линию в Англии. Это был так называемый стрелочный телеграф. Стрелка на приёмнике показывала буквы алфавита, расположенные по окружности наподобие цифр в часах. Предложил мостовой метод электрических измерений. Так называемый мост Уитстона служит основой современных гальванометров. Уитстонов мостик балансирует измеряемые токи таким образом, что становится возможным измерение колебаний этих токов.

Уильям Крукс (1832-1919)

Уильям Крукс – английский химик и физик, президент (1913-1915).

Крукс исследовал электрическую проводимость в газах при пониженном давлении и катодные лучи (в «трубках Крукса»), открыл явление сцинтилляции, изобрёл радиометр и спинтарископ (устройство, демонстрирующее выделение альфа-лучей под воздействием радия). Будучи прежде всего исследователем-практиков, Крукс с энтузиазмом принял и взял на вооружение метод спектрального анализа, открытый Бунзеном и Кирхгофом. В 1861 году он открыл прежде неизвестный элемент (с ярко-зелёным цветом в эмиссионной части спектра) и назвал его таллием, а в 1895 году впервые в лабораторных условиях выявил гелий. Крукс считается пионером в исследовании газоразрядных трубок, его исследования послужили основой для всей последующей работы по изучению плазмы.

Джозеф Джон Томсон (1856-1940)

Томсон родился в 1856 году в Читем-Хилле вблизи Манчестера. Изучал физику в лаборатории Бальфур Стюарта в Оуэнс-колледже в Манчестере, затем в 1876 году выиграл стипендию на обучение в Кембридже, где проучился до 1880. С 1882 года лектор по математике в Trinity Colledge (Кембридж). С 1884 года заместил Рэлея, став профессором физики на кафедре экспериментальной физики в Кембридже. В 1892 году удостоен премии Адамса за сочинение о движении вихрей. В 1890 женился на Розе Пейджт, у них было двое детей. В 1881 году Томсон ввёл понятие электромагнитной массы, назвав так ту часть массы, которая обусловлена энергией электростатического поля заряженной частицы. Эта работа считается первой работой, в которой обсуждается связь энергии и массы.

В 1897 открыл электрон, за что в 1906 году был удостоен Нобелевской премии по физике с формулировкой «за исследования прохождения электричества через газы». Сын Томсона Джордж Пейджт Томсон (1892-1975) также со временем стал Нобелевским лауреатом по физике - в 1937 году за экспериментальное открытие дифракции электронов на кристаллах.

В 1911 году он разработал так называемый метод парабол для измерения отношения заряда частицы к её массе, который сыграл большую роль в исследовании изотопов.

За научные заслуги Томсон был награждён медалями Б. Франклина (1923 г.), М. Фарадея (1938 г.), Копли (1914 г.) и др.

Одним из учеников Томсона был Эрнест Резерфорд, который позже занял его пост.

Умер Томсон в Кембридже 30 августа 1940 года.

Первая цветная фотография

«Ленточка из шотландки» («Тартановая лента») – первое в истории достоверное цветное фотографическое изображение, полученное Джеймсом Клерком Максвеллом по методу тройной экспозиции и продемонстрированное им в ходе лекции на тему особенностей цветового зрения в лондонском Королевском институте 17 мая 1861 года. По просьбе Максвелла изобретатель однообъективной зеркальной камеры Томас Саттон последовательно сфотографировал завязанную узлом ленту из шотландской ткани с традиционным клетчатым (тартановым) орнаментом через зелёный, красный и синий фильтры – растворы солей различных металлов. Освещая затем в негативе (ныне хранящиеся в доме-музее Максвелла в Эдинбурге) через те же фильтры, удалось получить полноцветную проекцию снимка.

Фотография

С незапамятных времён, например, было замечено, что луч солнца, проникая сквозь небольшое отверстие, оставляет на плоскости световой рисунок предметов внешнего мира. Предметы изображаются в точных пропорциях и цветах, но в уменьшенных по сравнению с натурой, размерах и в перевёрнутом виде. Это свойство тёмной комнаты (или камеры-обскуры) было известно ещё древнегреческому мыслителю Аристотелю, жившему в IV веке до нашей эры. Принцип работы камеры-обскуры описал в своих трудах Леонардо да Винчи.

Махина для снимания першпектив

Однако если в оптике предпосылки для изобретения светописи сложились много веков назад, то в химии они стали возможными только в 18 веке, когда химия как наука достигла достаточного развития.

Одним из наиболее важных вкладов в создание реальных условий для изобретения способа превращения оптического изображения в химический процесс в светочувствительном слое послужило открытие молодого русского химика-любителя, впоследствии известного государственного деятеля и дипломата А.П. Бестужева-Рюмина (1693-1766) и немецкого анатома и хирурга И.Г. Шульце (1687-1744). Занимаясь в 1725 году составлением жидких лечебных смесей, Бестужев-Рюмин обнаружил, что под воздействием солнечного света растворы солей железа изменяют цвет. Через два года Шульце также представил доказательства чувствительности к свету солей брома. Хотя попытки получения фотографического изображения проводились ещё в 17 веке, годом изобретения фотографии считается 1839, когда в Париже появилась так называемая дагеротипия. На основе своих собственных исследований и опытов Нисефора Ньепса, французскому изобретателю Луи Дагеру удалось сфотографировать человек и получить устойчивое фотоизображение.