Gabriel_Lippmann

重現真實影像的先知

重現真實影像的先知

重現真實影像的先知

我想你對法國科學家李普曼(Gabriel Lippmann)這個人應該很陌生,甚至連聽都沒聽過,不過他所指導的一位博士生你肯定就很熟悉了,那就是俗稱居禮夫人的瑪麗·居禮(Marie Curie)。居禮夫人先後於1903年及1911年分別榮獲諾貝爾物理學獎及諾貝爾化學獎,而李普曼本人也在1908年獲頒諾貝爾物理學獎。

李普曼德出生地其實是在盧森堡,三歲時全家才搬到巴黎。他完成師範學院的學業後,原本要當老師,無奈沒通過考試,才轉而研讀物理。1872年,他以公費到德國的海德堡大學留學,指導教授是用光譜分析發現太陽所含元素的克希荷夫(Gustav Kirchhoff);另外,提出彩色視覺之生理機制的亥姆霍茲(Hermann von Helmholtz)也曾指導過他。

太陽光譜與彩色視覺這兩項主題便在他心中埋下了種子,多年之後終於發芽成彩色照相術。

其實在李普曼之前就已經出現彩色照片,但這必須用紅色、綠色和藍色三種濾鏡分別拍攝,而且拍出來的彩色照片因為感光乳劑不夠穩定,無法長久保存。1886年,李普曼發想出一種不需要濾鏡的全新方式。

首先將在玻璃板塗上感光乳劑,再讓乳劑表面吸附一層水銀,形成玻璃—感光乳劑—水銀的三明治結構。當光線穿透玻璃與感光乳劑後,碰到水銀層而反彈回來,便與感光乳劑處的光線產生干涉作用而形成駐波。不同色光形成不同波長的駐波,節點落在感光乳劑產生化學作用,一次就能產生彩色影像。

駐波的節點固定不動,有足夠時間讓感光乳劑產生作用。圖片來源:Wikipedia

但這畢竟只是理論,李普曼得證明這確實可行。經過多次的失敗嘗試後,他終於在1891年成功在感光版上顯影出太陽的彩色光譜,但由於感光乳劑對不同色光的敏感性不一,以致相片色彩仍不完美。他繼續加以改進,終於在1893年拍出全彩的照片,並立刻提交給法國科學院。

李普曼用干涉原理拍攝的彩色照片。圖片來源:Wikipedia

隔年,他將這項技術的背後原理寫成論文發表;就是這項發明讓他得到1908年的諾貝爾物理學獎。

不過,這個技術跟現今的彩色攝影一點關係也沒有。事實上,它還沒商業化就馬上被別的技術取代了。原來李普曼的方法需要好幾分鐘的曝光時間,製備感光版的過程又很複雜,因此盧米埃兄弟於1907年推出更簡便的彩色攝影後,就更沒有人對李普曼的發明感興趣了。

這樣得諾貝爾獎好像有點尷尬,其實不然,後來證明這個當時被棄置一旁的技術並非過時,反而是超越時代太多。半個世紀後,匈牙利物理學家蓋博(Dennis Gabor)根據李普曼的干涉原理進一步發明了全像攝影,可以呈現物體的完整三維樣貌。

全像攝影的原理便是利用兩束光線的干涉。圖片來源:Wikipedia

其實李普曼超越時代的發明不僅如此。他於1908年提出整合攝影術(Integral Photography),建議利用微型鏡頭陣列,紀錄前方場景的完整資訊,之後再加以整合。這項技術也是要過一百年後,才有商業化的光場照相機問世。

如今回頭看,諾貝爾獎委員會頒獎給李普曼,可說是有識人之明啊!

參考資料:

  1. Gabriel Lippmann – Wikipedia
  2. Gabriel Lippmann – Biographical – NobelPrize.org

更多文章

© 2021 張瑞棋