Введение

Французский физик, родившийся в Люксембурге, Джонас Фердинанд Габриэль Липпман (16 августа 1845 года – 13 июля 1921 года) был франко-люксембургским физиком и изобретателем, удостоенным Нобелевской премии по физике за его метод фотографического воспроизведения цветов, основанный на явлении интерференции. Его родители были французскими евреями.

Ранние годы и образование

Габриэль Липпманн родился в Бонневуе, Люксембург (люксембургский: Bouneweg), 16 августа 1845 года. В то время Бонневуе был частью коммуны Холлерих (люксембургский: Hollerech), которую часто указывают как место его рождения. (Оба места, Бонневуе и Холлерих, сейчас являются районами города Люксембург.) Его отец, Исайя, французский еврей, родившийся в Эннери близ Меца, управлял семейным бизнесом по изготовлению перчаток в бывшем монастыре в Бонневуе. В 1848 году семья переехала в Париж, где Липпманн сначала получал образование от матери, Мириам Роуз (Леви), прежде чем поступить в лицей Наполеон (ныне лицей Анри IV). О нём говорили, как о довольно невнимательном, но вдумчивом ученике с особым интересом к математике. В 1868 году он был принят в Высшую нормальную школу в Париже, где не сдал экзамен на получение агрегации, который позволил бы ему стать преподавателем, предпочтя вместо этого изучать физику. В 1872 году французское правительство направило его в Гейдельбергский университет, где он смог специализироваться в области электричества при поддержке Густава Кирхгофа и получил докторскую степень с отличием "summa cum laude" в 1874 году. Липпманн вернулся в Париж в 1875 году, где продолжал учёбу до 1878 года, когда стал профессором физики в Сорбонне. В Сорбонне он преподавал акустику и оптику.

Карьера

На протяжении многих лет Липпманн сделал несколько важных вкладов в различные области физики.

Капилярный электрометр

Одним из ранних открытий Липпмана была связь между электрическими и капиллярными явлениями, что позволило ему разработать чувствительный капиллярный электрометр, впоследствии известный как электрометр Липпмана, который был использован в первой ЭКГ-машине. В докладе, представленном в Философском обществе Глазго 17 января 1883 года, Джон Г. М'Кендрик описал аппарат следующим образом:

Электрометр Липпмана состоит из трубки из обычного стекла длиной 1 метр и диаметром 7 миллиметров, открытой с обоих концов и удерживаемой в вертикальном положении прочной опорой. Нижний конец сужается в капилляр, пока диаметр капилляра не составит 0,005 миллиметра. Трубку заполняют ртутью, а капиллярный конец погружают в разбавленную серную кислоту (в соотношении от 1 до 6 объемов воды), а на дне сосуда, содержащего кислоту, находится небольшое количество ртути. В каждой трубке платиновый провод соединяется с ртутью, и, наконец, предусмотрено устройство, позволяющее наблюдать за капилляром под микроскопом с увеличением в 250 раз. Такой прибор очень чувствителен; Липпман утверждает, что с его помощью можно определить разность потенциалов, столь малую, как одна 10 080-я часть потенциала элемента Даниэля. Таким образом, это очень точный инструмент для наблюдения и (благодаря возможности градуировки методом компенсации) измерения малейших электродвижущих сил. Диссертация Липпмана, представленная в Сорбонне 24 июля 1875 года, была посвящена электрокапиллярности.

Пьезоэлектричество

В 1881 году Липпманн предсказал обратный пьезоэлектрический эффект.

Цветная фотография

Липпманн прежде всего известен как изобретатель метода воспроизведения цветов посредством фотографии, основанного на явлении интерференции, за что он был удостоен Нобелевской премии по физике в 1908 году. На практике процесс Липпмана было сложно использовать. Фотоэмульсии с очень мелким зерном и высоким разрешением по своей природе гораздо менее светочувствительны, чем обычные эмульсии, поэтому требовалось длительное время экспозиции. При использовании объектива с большой апертурой и очень яркого объекта, экспозиция камеры иногда могла составлять менее минуты, но типичным было время экспозиции, измеряемое минутами. Чистые спектральные цвета воспроизводились великолепно, однако нечетко определенные широкие полосы длин волн, отражаемые реальными объектами, могли создавать проблемы. Процесс не позволял получать цветные отпечатки на бумаге, и оказалось невозможно сделать качественную копию цветной фотографии Липпмана повторной съемкой, поэтому каждое изображение было уникальным. Для отклонения нежелательных поверхностных отражений к лицевой стороне готовой пластины обычно приклеивалась призма с очень малым углом, что делало пластины значительного размера непрактичными. Размер его ранних фотографий составлял 4 см x 4 см, впоследствии увеличенный до 6,5 см x 9 см. Этот принцип использования множества линз или апертур для записи изображения, позднее названного световым полем, лежит в основе развивающихся технологий светополевых камер и микроскопов. Когда Липпманн представил теоретические основы своей "интегральной фотографии" в марте 1908 года, он не мог продемонстрировать конкретные результаты. В то время отсутствовали материалы, необходимые для создания линзового экрана с требуемыми оптическими свойствами. В 1920-х годах перспективные испытания были проведены Эженом Эстанавом с использованием стеклянных линз Стенхопа и Луи Люмьером с использованием целлулоида. Интегральная фотография Липпмана стала основой для исследований в области 3D и анимированных линзовых изображений, а также цветных линзовых процессов.

Измерение времени

В 1895 году Липпманн разработал метод устранения субъективных погрешностей в измерениях времени, используя фотографическую регистрацию, и изучил способы уменьшения неточностей маятниковых часов, предложив метод сравнения периодов колебаний двух маятников с близкими значениями периода.

Академические принадлежности

Липпман был членом Академии наук с 8 февраля 1886 года до своей смерти и занимал должность её президента в 1912 году. Помимо этого, он был иностранным членом Лондонского королевского общества и членом Бюро долгот. Липпман был одним из основателей Института теоретической и прикладной оптики во Франции. С 1903 по 1904 год Липпман был президентом Société Astronomique de France (SAF) – Французского астрономического общества.

Почести

Липпманн был удостоен звания кавалера Почетного легиона 29 декабря 1881 года, повышен в офицеры 2 апреля 1894 года, в командиры 14 декабря 1900 года и возведен в достоинство великого офицера 6 декабря 1919 года. В городе Люксембург институт фундаментальных научных исследований был назван в честь Липпмана (Centre de Recherche Public Gabriel Lippmann), который 1 января 2015 года объединился с другим крупным исследовательским центром, образовав новый Люксембургский институт науки и технологий (LIST).

Личная жизнь

В 1888 году Липпман женился на дочери романиста Виктора Чербулье.