Gabriel Lippmann

Uno de los primeros descubrimientos de Lippmann fue la relación entre los fenómenos eléctricos y capilares , lo que le permitió desarrollar un electrómetro capilar sensible —posteriormente conocido como electrómetro de Lippmann— que se utilizó en la primera máquina de ECG . En un artículo presentado a la Sociedad Filosófica de Glasgow el 17 de enero de 1883, John Gray McKendrick describió el aparato de la siguiente manera:

El electrómetro de Lippmann consiste en un tubo de vidrio común, de 1 metro de largo y 7 milímetros de diámetro, abierto en ambos extremos y mantenido en posición vertical mediante un soporte robusto. El extremo inferior se introduce en una punta capilar hasta que su diámetro alcanza las 0,005 milímetros. El tubo se llena de mercurio y la punta capilar se sumerge en ácido sulfúrico diluido (en una proporción de 1:6 de agua). En el fondo del recipiente que contiene el ácido se añade un poco más de mercurio. Se conecta un hilo de platino al mercurio en cada tubo y, finalmente, se dispone un sistema que permite observar la punta capilar con un microscopio con una magnificación de 250 diámetros. Este instrumento es muy sensible; Lippmann afirma que es posible determinar una diferencia de potencial tan pequeña como la de una 10.080avo de Daniell . Se trata, por lo tanto, de un método muy preciso para observar y (como se puede graduar mediante un método de compensación) medir fuerzas electromotrices minúsculas. ^{[ 12 ] [ 13 ]}

En 1881, Lippmann predijo el efecto piezoeléctrico inverso . ^{[ 14 ] [ 15 ]}

Sobre todo, Lippmann es recordado como el inventor de un método para reproducir colores mediante fotografía, basado en el fenómeno de interferencia , que le valió el Premio Nobel de Física en 1908. ^{[ 9 ]}

En 1886, el interés de Lippmann se centró en un método para fijar los colores del espectro solar en una placa fotográfica . El 2 de febrero de 1891, anunció a la Academia Francesa de Ciencias : «He logrado obtener la imagen del espectro con sus colores en una placa fotográfica, de manera que la imagen permanece fija y puede conservarse a la luz del día sin deteriorarse». ^{[ 16 ]} En abril de 1892, informó que había logrado producir imágenes en color de una vidriera, un grupo de banderas, un cuenco de naranjas coronado por una amapola roja y un loro multicolor. Presentó su teoría de la fotografía en color mediante el método de interferencia en dos artículos a la Academia, uno en 1894 y el otro en 1906. ^{[ 5 ]}

El fenómeno de interferencia en óptica se produce como resultado de la propagación ondulatoria de la luz. Cuando la luz de una determinada longitud de onda se refleja en un espejo, se generan ondas estacionarias , de forma similar a como las ondas que se forman al arrojar una piedra al agua en reposo crean ondas estacionarias al reflejarse en una superficie, como la pared de una piscina. En el caso de la luz incoherente ordinaria , las ondas estacionarias solo son perceptibles dentro de un volumen de espacio microscópicamente pequeño junto a la superficie reflectante.

Lippmann aprovechó este fenómeno proyectando una imagen sobre una placa fotográfica especial capaz de registrar detalles menores que las longitudes de onda de la luz visible. La luz atraviesa la lámina de vidrio de soporte y llega a una emulsión fotográfica muy fina y casi transparente que contiene granos de haluro de plata submicroscópicos . Un espejo temporal de mercurio líquido en contacto directo con la emulsión refleja la luz, creando ondas estacionarias cuyos nodos tienen poco efecto, mientras que sus antinodos crean una imagen latente . Tras el revelado , el resultado es una estructura de lamelas , un patrón de franjas muy fino en distintas capas paralelas compuestas de granos de plata metálica submicroscópicos, que constituye un registro permanente de las ondas estacionarias. A lo largo de la emulsión, el espaciado de las lamelas corresponde a las semilongitudes de onda de la luz fotografiada: λ/(2n), donde λ es la longitud de onda de la luz en el aire y n es el índice de refracción de la emulsión. De este modo, la información de color se almacena localmente. Cuanto mayor es la separación entre las franjas, mayor es la longitud de onda registrada del color de la imagen, siendo el rojo la de mayor longitud. ^{[ 10 ]}

La placa terminada se ilumina desde el frente en un ángulo casi perpendicular , utilizando luz diurna u otra fuente de luz blanca que contenga todo el rango de longitudes de onda del espectro visible . En cada punto de la placa, la luz de aproximadamente la misma longitud de onda que la luz que generó las láminas se refleja fuertemente hacia el observador. La luz de otras longitudes de onda que no fue absorbida ni dispersada por los granos de plata simplemente atraviesa la emulsión, generalmente para ser absorbida por una capa antirreflectante negra aplicada al dorso de la placa después de su revelado. De esta manera, se reconstituyen las longitudes de onda y, por lo tanto, los colores de la luz que formó la imagen original, obteniéndose una imagen a todo color. ^{[ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]}

En la práctica, el proceso Lippmann no es fácil de usar. Las emulsiones fotográficas de alta resolución y grano extremadamente fino son inherentemente mucho menos sensibles a la luz que las emulsiones comunes, por lo que se requieren largos tiempos de exposición. Con un objetivo de gran apertura y un sujeto muy iluminado por el sol, a veces es posible una exposición de la cámara de menos de un minuto, pero las exposiciones que se miden en minutos son lo habitual. Los colores espectrales puros se reproducen brillantemente, pero las bandas anchas y mal definidas de longitudes de onda reflejadas por los objetos del mundo real pueden ser un problema. El proceso no produce impresiones en color sobre papel y resultó imposible hacer una buena copia de una fotografía en color Lippmann volviéndola a fotografiar, por lo que cada imagen es única. Por lo general, se cementaba un prisma de ángulo muy bajo en la parte frontal de la placa terminada para desviar los reflejos superficiales no deseados, lo que hacía que las placas de cualquier tamaño sustancial fueran poco prácticas. El tamaño de sus primeras fotografías es de 4  cm x 4  cm, aumentando posteriormente a 6,5  ​​cm x 9  cm. ^{[ 10 ]} La iluminación y la disposición de visualización necesarias para ver los colores con el mejor efecto impiden su uso casual. Aunque las placas especiales y un portaplacas con depósito de mercurio incorporado estuvieron disponibles comercialmente durante algunos años alrededor de 1900 , incluso los usuarios expertos encontraron difícil obtener resultados consistentemente buenos, y el proceso nunca pasó de ser una curiosidad de laboratorio científicamente elegante. Sin embargo, sí estimuló el interés por el desarrollo posterior de la fotografía en color. ^{[ 19 ]}

El proceso de Lippmann anticipó la holografía láser , que también se basa en el registro de ondas estacionarias en un medio fotográfico. Los hologramas de reflexión de Denisyuk , a menudo denominados hologramas de Lippmann-Bragg, tienen estructuras lamelares similares que reflejan preferentemente ciertas longitudes de onda. En el caso de los hologramas de color de múltiples longitudes de onda de este tipo, la información de color se registra y reproduce igual que en el proceso de Lippmann, con la diferencia de que la luz láser altamente coherente que atraviesa el medio de registro y se refleja desde el sujeto genera las ondas estacionarias distintas necesarias en un volumen de espacio relativamente grande, eliminando la necesidad de que la reflexión ocurra inmediatamente adyacente al medio de registro. Sin embargo, a diferencia de la fotografía en color de Lippmann, los láseres, el sujeto y el medio de registro deben mantenerse estables dentro de un cuarto de longitud de onda durante la exposición para que las ondas estacionarias se registren adecuadamente o en absoluto.

En 1908, Lippmann introdujo lo que denominó " fotografía integral ", en la que se utiliza una matriz plana de lentes esféricas pequeñas y muy próximas entre sí para fotografiar una escena, registrando imágenes de la misma tal como aparece desde múltiples posiciones horizontales y verticales ligeramente diferentes. Cuando las imágenes resultantes se rectifican y se observan a través de una matriz de lentes similar, cada ojo percibe una única imagen integrada, compuesta por pequeñas porciones de todas las imágenes. La posición del ojo determina qué partes de las pequeñas imágenes percibe. El efecto es que se reconstruye la geometría visual de la escena original, de modo que los límites de la matriz parecen ser los bordes de una ventana a través de la cual la escena aparece a tamaño real y en tres dimensiones, mostrando de forma realista la paralaje y el cambio de perspectiva con cualquier cambio en la posición del observador. ^{[ 20 ]} Este principio de utilizar numerosas lentes o aperturas de imagen para registrar lo que más tarde se denominó campo de luz es la base de la tecnología en evolución de las cámaras y microscopios de campo de luz .

Cuando Lippmann presentó los fundamentos teóricos de su "fotografía integral" en marzo de 1908, era imposible acompañarlos con resultados concretos. En aquel entonces, faltaban los materiales necesarios para producir una pantalla lenticular con las cualidades ópticas adecuadas. En la década de 1920, Eugène Estanave realizó ensayos prometedores utilizando lentes de vidrio Stanhope , y Louis Lumière , utilizando celuloide. ^{[ 21 ]} La fotografía integral de Lippmann sentó las bases de la investigación sobre imágenes lenticulares tridimensionales y animadas, así como sobre procesos lenticulares en color.

En 1895, Lippmann desarrolló un método para eliminar la ecuación personal en las mediciones del tiempo, utilizando el registro fotográfico, y estudió la erradicación de las irregularidades de los relojes de péndulo , ideando un método para comparar los tiempos de oscilación de dos péndulos de período casi igual. ^{[ 4 ]}

Lippmann también inventó el celostato , una herramienta astronómica que compensaba la rotación de la Tierra y permitía fotografiar una región del cielo sin movimiento aparente. ^{[ 4 ]}

En 1900, Lippmann propuso lo que más tarde se denominaría el trinquete browniano , como una versión puramente mecánica del demonio de Maxwell , supuestamente demostrando que la teoría cinética de los gases es incompatible con la segunda ley de la termodinámica . ^{[ 22 ] [ 23 ]}