100 знаменитых изобретений - Владислав Пристинский

В синхрофазотрон частицы (протоны) вводятся извне из ускорителя меньшей энергии. В синхрофазотроне изменяется и величина магнитного поля, и частота ускоряющего электрического поля. Частицы в нем двигаются по круговой траектории. Постоянство радиуса орбиты позволяет уменьшить ширину кольца магнита, что значительно удешевляет установку. Из всех современных ускорителей синхрофазотроны позволяют получить самые высокие энергии частиц.

И фазотрон, и синхрофазотрон являются резонансными ускорителями, поскольку движение частиц в них происходит в резонанс (синхронно) с изменением ускоряющего поля.

В 1955 г. исследования, проведенные на синхрофазотроне, установленном в Калифорнийском университете, привели к открытию новой элементарной частицы атомного ядра – антипротона (отрицательно заряженный протон). Здесь же в следующем году был обнаружен антинейтрон.

В 1967 г. вступил в строй синхрофазотрон Института физики высоких энергий под Серпуховом. Диаметр его ускорительного кольца достигал 500 м, максимальная энергия заряженных частиц достигала 76 гигаэлектрон-вольт (ГэВ).

В 1972 г. в Батавии (США) был построен ускоритель с диаметром установки 2000 м и энергией частиц 500 ГэВ.

Пучки заряженных частиц, испускаемых ускорителями, используются не только в физике, но и в химии, биофизике, геофизике. В металлургии они применяются для выявления дефектов деталей, в деревообрабатывающей промышленности – для быстрой высококачественной обработки изделий, в пищевой промышленности – для стерилизации продуктов, в медицине – для лучевой терапии и бескровной хирургии.

Фотография

Фотография была изобретена в первой половине XIX в. Ее появление – прямое следствие успехов физики и химии. Сущность фотографического процесса сводится к тому, что с предмета или группы предметов в особом приборе, называемом фотографической камерой, получают оптическое изображение на светочувствительном материале.

Людям давно был известен способ копирования изображений, получаемых в ящике специального устройства. Этот способ состоял в следующем: если в одной из стенок темной комнаты или коробки проделать небольшое отверстие и расположить перед ним (вне комнаты или коробки) освещенный предмет, то на противоположной стене образуется опрокинутое отображение этого предмета. Это явление стало широко использоваться в практике с XVI в., когда неаполитанский физик Д. Порта сконструировал усовершенствованную камеру-обскура и для получения более ясного изображения вставил в находящееся в передней стенке камеры отверстие двояковыпуклое («зажигательное») стекло. Этот принцип до настоящего времени служит основой для всех фотографических аппаратов, как бы ни было сложно их устройство.

Когда было получено высокое качество световых изображений, встала новая задача: постараться удержать эти изображения. Здесь на помощь пришло химическое действие солнца, т. е. способность солнечных лучей изменять цвет некоторых веществ. Основываясь на этом свойстве, изобретатели и ученые скоро пришли к мысли, что если покрыть матовое стекло камеры-обскура каким-нибудь светочувствительным веществом, то можно как бы отпечатать световое изображение. В XVIII в. химики располагали уже довольно большим запасом таких светочувствительных веществ.

В 1727 г. немецкий врач Шульце установил светочувствительность солей серебра. Он первый поставил опыты воспроизведения контуров под действием света на пластинке, покрытой азотнокислой солью серебра. В 1802 г. английские ученые Т. Веджвуд и Г. Деви открыли светочувствительность бумаги, пропитанной солями серебра. Веджвуд сумел получить изображение на слое нитрата серебра AgNO3, но не сумел его закрепить.

Все это подготовило дальнейшие успехи в области фотографии. В 1811 г. француз Ж.-Н. Ньепс занялся поисками способа закрепления изображения, полученного камерой-обскура.

Независимо от работ Ньепса над проблемой запечатления световых изображений занимался французский художник Луи-Жак Дагер. Узнав, что Ньепс работает уже несколько лет над той же проблемой, Дагер предложил работать вместе. В 1833 г. Ньепс умер, а в 1839 г. Дагер, продолжая работать, изобрел свой способ фотографирования. Со своим изобретением Дагер познакомил прежде всего знаменитого французского физика Араго. 7 января 1839 г. Араго сделал во Французской Академии наук доклад о новом изобретении, предрекая ему великое будущее. Эта дата считается днем рождения фотографии, или, как ее тогда называли, «дагерротипии».

Способ Дагера отличался от способа Ньепса тем, что в качестве светочувствительного вещества он вместо асфальта, использованного Ньепсом, применил йодистое серебро Agi. Скрытое изображение, полученное на светочувствительном веществе, Дагер проявлял, действуя парами ртути на йодистое серебро. Этим Дагер добился большей быстроты получения изображения и обеспечил более точное воспроизведение самого изображения. Однако дагерротипия обладала существенными недостатками: можно было получить только одно изображение, которое получалось зеркальным. Для получения снимка требовалась длительная выдержка (вначале до 30 минут). Аппаратура для дагеротипии была громоздкой и весила до 50 кг. Поэтому дагерротипия не получила широкого распространения.

В 1841 г. англичанин У. Талбот получил патент на калотипию (от греч. «красивый» и «отпечаток»). Как и в дагерротипии, светочувствительным слоем было йодистое серебро. В калотипии изготовлялся негатив, с которого можно сделать любое количество отпечатков. Проявление в калотипии позволяло не только сделать скрытое изображение видимым для глаза, но и усилить его. В этом калотипия была близка к современной фотографии.

В 1842 г. Талбот разработал процесс проявления скрытого фотографического изображения проявляющим раствором, содержащим галловую кислоту. Он также предложил негативно-позитивный процесс и способ оптической печати с помощью «волшебного фонаря» (фотоувеличителя).

Дальнейшее развитие фотографии шло по двум направлениям: совершенствовались материалы и способы обработки изображения, а также улучшалась оптика фотоаппаратов.

Еще в 1840 г. австрийский ученый Й. Пецваль предложил так называемый портретный объектив, превосходивший по силе другие виды объективов и имевший хорошую коррекцию.

Вместо мокрых светочувствительных слоев, готовившихся непосредственно перед съемкой, перешли к сухим, которые могли храниться в темноте длительное время без существенных изменений. Это произошло во многом благодаря замене коллодионных пластинок желатиновыми, которые впервые применил в 1871 г. англичанин Р. Мэддокс. Вместо йодида серебра с 70-х годов XIX в. стали применять соединения серебра с бромом и хлором.

Вместо стеклянной подложки стали применять сначала бумажную, а затем изобретенную в 1887 г. американцем Г. Гудвином гибкую нитроцеллюлозную пленку.

В 1889 г. Дж. Истмен разработал и выпустил первую камеру ящичного типа (бокс-камеру) с роликовой сенсибилизированной бумагой на 100 снимков.

В 1900 г. Истмен выпустил в продажу панорамную пленочную камеру с вращающимся объективом и щелевым затвором, позволявшим производить моментальные снимки, а в 1901 г. основал фирму «Истмен-Кодак».

Наряду с черно-белой развивалась и цветная фотография. Получение цветных снимков было намного сложнее.

В 1855 г. Д. К. Максвелл разработал основы аддитивного синтеза в цветной фотографии. В 1861 г. он экспериментально доказал возможность передачи натуральных цветов путем аддитивного сложения трех частичных изображений – красного, зеленого и синего.

В 1868 г. Дюко дю Орон получил патент на изготовление снимков в натуральных цветах и в 1869 г. представил опытные образцы. Он получал частичные негативы через три светофильтра основных цветов, печатал позитивные изображения пигментным способом в дополнительных цветах и, совмещая, получал многоцветное изображение.

В 1907–1911 гг. Г. Фишер открыл реакцию цветного проявления и предложил схему строения цветных многослойных фотоматериалов, которая применяется сейчас.

Первую в мире цветную обращаемую фотопленку с цветными компонентами в проявителе изготовила в 1935 г. фирма «Кодак». А в 1936 г. цветную обращаемую фотопленку по методу Фишера изготовила немецкая фирма «Агфа».

Вот как выглядит последовательность действий, необходимых для получения фотоснимка.

Для получения изображения надо зарядить фотоаппарат пленкой, навести на объект, отрегулировать объектив для получения достаточной резкости. Затвор устанавливается на нужное время выдержки, в течение которого он будет открыт. Далее необходимо установить нужное значение диафрагмы в зависимости от освещенности объекта, чувствительности пленки и времени выдержки.

Выбрав наилучший вид объекта, произвести съемку, спустив затвор.