В 1824 году Ньепсу удалось разрешить задачу закрепления изображений, получаемых в камере-обскуре. В отличие от своих предшественников он работал не с хлористым серебром, а делал эксперименты с горной смолой, которая под действием света имеет способность изменять некоторые свои свойства. Например, на свету она переставала растворяться в некоторых жидкостях, в которых растворялась в темноте. Покрыв слоем горной смолы медную пластинку, Ньепс вставлял ее в камеру-обскуру и помещал в фокус увеличительного стекла. После довольно продолжительного действия света пластинку вынимали и погружали в смесь нефти с лавандовым маслом. На местах, содержащих действие света, горная смола оставалась нетронутой, а на остальных она растворялась в смеси. Таким образом, места, полностью покрытые смолой, представляли освещенные места, а покрытые лишь отчасти - полутени. На получение рисунка требовалось не менее 10 часов, так как смола изменялась под действием света очень медленно.
Понятно, что этот способ трудно было назвать совершенным, и Ньепс продолжал поиски. В 1829 году он объединил свои усилия с Луи-Жаком Дагером, бывшим офицером, декоратором при парижском театре, работавшим над теми же проблемами. Вскоре он умер, и Дагер продолжал исследования один. Он уже имел в своем распоряжении фотоаппарат, изобретенный Ньепсом, но все еще не знал, каким образом получить светочувствительную пластину. Целый ряд удивительных совпадений навел его в конце концов на верный путь. Однажды Дагер случайно положил серебряную ложку на металл, покрытый йодом, и заметил, что на металле получилось изображение ложки. Тогда он взял полированную серебряную пластинку и подверг ее действию йодистых паров, чтобы получить таким образом йодистое серебро. На пластинку он положил один из фотографических снимков Ньепса. Через некоторое время на ней образовалась копия снимка, но очень неясная, так что ее можно было различить лишь с трудом. Тем не менее это был важный результат, открывший фотографические свойства йодистого серебра. Дагер стал искать способ, с помощью которого можно было бы проявлять полученные изображения. Другой счастливый случай привел к неожиданному успеху. Однажды Дагер взял из темной комнаты оставленную там пластинку, с которой работал накануне, и к великому удивлению увидел на ней слабый снимок. Он предположил, что какое-то вещество подействовало на пластинку и проявило за ночь невидимое накануне изображение. В темной комнате находилось много химических веществ. Дагер принялся за поиски. Каждую ночь он клал новую пластинку в кладовку и каждое утро убирал ее оттуда вместе с одним из химических реактивов. Он повторял эти опыты до тех пор, пока не удалил из комнаты все химикаты, и положил новую пластинку уже на пустую полку. К его удивлению, утром эта пластинка тоже оказалась проявленной. Он тщательно обследовал комнату и нашел в ней немного пролитой ртути: пары ее и были химическим проявителем. После этого Дагер мог уже без всякого труда разработать все детали фотографического процесса - с помощью фотоаппарата он получал слабые изображения на пластинках, покрытых йодистым серебром, а затем проявлял их парами ртути. В результате выходили замечательно четкие изображения предметов со всеми мелкими деталями и полутонами. Многолетние поиски завершились замечательным открытием.
10 августа 1839 года в Париже произошло большое собрание с участием членов Академии наук. Здесь было объявлено, что Дагер открыл способ проявлять и закреплять фотографические изображения. Сообщение это произвело огромное впечатление. Весь мир обсуждал возможности, открывшиеся благодаря новому достижению человеческой мысли. Французское правительство купило секрет изобретения Дагера и назначило ему пожизненную пенсию в 6000 франков. Не был забыт и сын Ньепса. Вскоре в продаже появились наборы для фотографирования по способу Дагера (этот способ стал называться дагеротипией). Несмотря на высокую цену, они были раскуплены в короткий срок. Но вскоре публика почувствовала сильное охлаждение к этому изобретению. Действительно, дагеротипия, хотя и давала хорошие результаты, требовала огромного труда и немалого терпения.
Работа дагеротиписта начиналась с очищения и полировки посеребренной медной пластинки. Эта работа должна была производиться очень тщательно: сначала посредством спирта и ваты, а потом - окиси железа и мягкой кожи. Ни в коем случае нельзя было прикасаться к пластинке пальцем. Окончательная полировка делалась уже непосредственно перед съемкой. После этого серебряную пластинку делали чувствительной для света. Для этого ее в темноте клали в ящик с сухим йодом. В зависимости от того, что собирались снимать - ландшафт или портрет - продолжительность обработки парами йода была неодинаковой. После этого пластинка на несколько часов становилась светочувствительной, и ее помещали в кассету. Кассета представляла собой небольшой плоский деревянный ящичек с двумя подвижными стенками - задняя открывалась на шарнирах в виде дверцы, а передняя - поднималась вверх и вниз по специальным полозкам. Между этими дверцами и находилась пластинка.
Первые фотоаппараты представляли собой усовершенствованные камеры-обскуры. В открытом с одной стороны ящике двигался взад и вперед другой ящик, который можно было удерживать в определенном положении при помощи винта. На передней стенке этого ящика находилась линза или предметное стекло, а на задней стороне - матовое стекло. Вскоре Шарль Шевалье стал употреблять вместо одной линзы две, сконструировав таким образом первый объектив. Лучи от внешнего предмета, пройдя через объектив, останавливались на матовом стекле и при надлежащем расстоянии последнего от предмета на нем представлялось его отчетливое изображение. Большей или меньшей отчетливости изображения добивались отодвиганием или приближением внутреннего ящика и перестановкой объектива. Когда нужная четкость достигалась, на место матового стекла помещалась кассета таким образом, чтобы при вставлении в фотоаппарат поверхность пластинки находилась именно в том месте, которое занимало матовое стекло в тот момент, когда изображение предмета было на нем всего отчетливей. Потом вынимали переднюю крышку кассеты и начинали съемку. Первые сеансы были так утомительны, условия так плохи, пластинки реагировали так медленно, что стоило больших трудов найти людей, согласных сниматься. Приходилось сидеть 20 минут неподвижно под палящими лучами солнца, чтобы получить удачный по тогдашним понятиям портрет. Изображения глаз на первых портретах удавались с большим трудом, поэтому на ранних дагеротипах мы видим лица с закрытыми глазами.
По окончании съемки кассету закрывали и отправлялись в темную комнату. Здесь при свете свечки пластинку вынимали. На ней можно было заметить едва заметное изображение предмета. Чтобы оно сделалось четким и ясным, его необходимо было проявить. Эта операция производилась при помощи паров ртути. В деревянный ящик с медным дном выливали немного ртути и помещали в него пластинку изображением книзу. Чтобы ускорить процесс, внизу помещали горящую спиртовую лампу. Ртуть начинала интенсивно испаряться и проявляла изображение. Дагеротипист наблюдал за этим процессом сбоку через специальное окошечко. После того как изображение проявлялось достаточно четко, пластинку вынимали. Там, где свет подействовал всего сильнее, соединение йода с серебром ослабевало в наибольшей степени, и поэтому ртуть пристывала здесь мельчайшими капельками, которые образовывали белую поверхность. В полутонах для присоединения ртути существовало больше препятствий, а в темных местах ртуть и вовсе не могла пристать на неразложившийся слой йодистого серебра. Оттого полутени выходили более или менее сероватыми, а чистое серебро казалось вовсе черным.
Для удаления остатков непрореагировавшего йодистого серебра пластинку надо было закрепить. Для этого ее помещали в раствор серноватистокислого натра, который растворял йодистое серебро, не претерпевшее действие света. Наконец, пластинку промывали в воде и сушили. В результате всех этих манипуляций получали на пластинке изумительно четкое изображение, в котором каждая деталь передавалась с поразительной отчетливостью. Но для того чтобы изображение сохранялось дольше, его надо было укрепить. Для этого пластинку обливали слабым раствором хлористого золота и кипятили в спиртовом пламени. При этой реакции хлор хлористого золота соединялся с серебром, а золото выделялось в виде металла и покрывало изображение тончайшей предохранительной пленкой. Эта операция также устраняла неприятную зеркальность серебра.
Такой предстает перед нами фотография в первые годы своего существования. Из нашего краткого описания видно, что это было не только утомительное, но и весьма вредное для здоровья занятие. Тем не менее, у фотографии сразу появилось много горячих поклонников и энтузиастов. Они готовы были часами вдыхать пары йода или ртути, с увлечением наблюдая за тем, как на пластинках таинственным образом проявляется изображение. Именно им это искусство обязано своим стремительным усовершенствованием.
Прежде всего, возобновились опыты с бумагой, пропитанной светочувствительным составом - ее стали называть фотобумагой. Эти опыты еще в начале столетия проводил Веджвуд. В том же 1839 году Фока Тальбот установил, что если фотобумагу, которая даже непродолжительное время подвергалась действию света обработать галусовой кислотой, то изображение проявляется очень быстро. Точно так же, как ртуть вызывает изображение на серебряной поверхности, галусовая кислота вызывала его на бумаге. В следующем году профессор Годдард из Лондона обнаружил, что при замене йодистого серебра на бромистое, чувствительность фотослоя возрастает в несколько десятков раз. Благодаря этому время, необходимое для съемки предмета, уменьшилось сразу с 20 минут до 20 секунд. Тогда же Клоде нашел, что бром значительно увеличивает чувствительность йодированных серебряных пластинок, так что нескольких секунд было достаточно для получения изображения. После этих открытий стало возможным развитие фотографии в современном смысле этого слова.
В фотографии серебро, соединенное с йодом, хлором и бромом, играло главную роль в получении изображения. Под действием света соединения распадались и серебро освобождалось в виде мельчайших частичек, образуя рисующее вещество, точно так же, как в дагеротипии ртуть. Все происходящие при фотографировании химические реакции можно продемонстрировать несколькими простыми опытами. Если в пробирку с раствором поваренной соли влить несколько капель азотнокислого серебра, то в результате реакции двух этих веществ образуется белый творожистый осадок хлористого серебра. На солнечном свете этот осадок в короткое время утрачивает свой белый свет и становится сначала фиолетовым, потом серым и наконец - черным. Дело в том, что под действием света хлористое серебро распадается, и при этом выделяется металлическое серебро. Однако это изменение претерпевают только те слои, которые находятся ближе к свету. Если добавить к раствору несколько капель серноватистокислого натра, большая часть хлористого серебра постепенно растворится. Нерастворенными останутся только чешуйки выделившегося под действием света металлического серебра. В этих реакциях представлен весь ход операций в фотографии.
Чтобы приготовить фотобумагу, брали хороший белый лист писчей бумаги и смачивали ее в 10%-ном растворе поваренной соли, сушили и настилали на поверхность раствор азотнокислого серебра. В результате на бумаге образовывался светочувствительный слой хлористого серебра. Готовый лист помещали в светонепроницаемую кассету, и съемка производилась так же, как описано выше. При этом после проявления на бумаге получалось видимое изображение предмета, но не прямое, а обратное, то есть самые светлые места выходили на ней самыми темными, а самые темные - оставались светлыми. Это происходило потому, что всюду, где фотослой подвергся интенсивному действию света, освобождалось наибольшее количество металлического серебра черного цвета. Напротив, там, где действие света было незначительно, сохранялось хлористое серебро белого цвета. Это изображение закрепляли, промывая лист в растворе серноватистокислого натра. Но, очевидно, что пользоваться такой фотографией, дававшей совершенно обратное изображение света и тени, было неудобно. Ее использовали для получения положительных отпечатков. Для этого ее клали в темноте на чувствительный лист фотобумаги в копировальную рамку, закрывали стеклянной пластиной и подвергали действию света. Последний проникал сквозь положенное сверху отрицательное изображение. Всего легче он проходил сквозь совершенно светлые места, слабее - сквозь полутона и почти вовсе не проникал сквозь тени. Оттого на нижнем листе чувствительной бумаги получалось требуемое положительное изображение, которое, после достаточного действия света, вынимали и укрепляли.
Однако для всех этих операций бумага оказывается недостаточно подходящим материалом, так как имеет грубое строение и препятствует прохождению света. Чистое стекло по своей прозрачности представляло бы самый лучший материал, но оно было не в состоянии впитывать химические вещества, поэтому превратить его в светочувствительную пластинку было не так легко, как бумагу. Выход из этого затруднения был найден достаточно быстро - стеклянную пластинку стали покрывать прозрачной тонкой клейкой пленкой, способной удерживать светочувствительный слой. Сначала для этого пользовались яичными белками, а потом коллодием. Последний способ был открыт в 1851 году Скотом Арчером.
Фотографический коллодий состоял из раствора гремучей хлопчатой бумаги в эфире со спиртом и представлял собой бесцветную слизистую жидкость, которая в тонких слоях быстро сохла, оставляя прозрачную пленку. Для получения стеклянной фотопластинки в раствор коллодия добавляли йодистый кадмий. После этого брали чистую стеклянную пластинку и наливали на нее достаточное количество коллодия. Когда коллодий подсыхал до густой массы, пластинку погружали в раствор азотнокислого серебра, насыщенный йодистым серебром. При этой реакции йод и бром соединялись с серебром, образуя йодистое и бромистое серебро, которое осаждалось в слой коллодия. Напротив, азотная кислота, освободившаяся из серебряной соли, соединялась с кадмием. Таким образом, пластинка покрывалась светочувствительным слоем и была готова для съемки. Для проявления изображения ее обрабатывали раствором пирогалусовой кислоты или раствором железного купороса (вода + железный купорос + уксусная кислота + спирт). Уксусная кислота несколько замедляла реакцию, чтобы проявление не шло слишком быстро. Закрепление происходило, как и раньше, раствором серноватистокислого натра. Для копирования и получения окончательного изображения служила уже фотобумага, покрытая хлористым серебром. Фотографирование на коллодии положило начало современной фотографии; с этого времени сделалось возможным легко и быстро получать хорошие, отчетливые снимки.
38. ПАРОВОЙ МОЛОТ
Паровой молот господствовал в машиностроении на протяжении 90 лет и был одной из важнейших машин своего времени. Его создание и внедрение в производство по своему значению для промышленной революции можно сравнить только с введением механизированного суппорта токарного станка, осуществленным Генри Модсли на рубеже XIX века. Важное место, занимаемое молотом в цепи производства, объяснялось огромным значением ковки в общем технологическом процессе получения изделий из железа. Как уже говорилось, зарождение ковки связано с сыродутным способом восстановления железа. Крица мягкого железа, извлеченная из домницы, имела рыхлую ноздреватую структуру. Поры ее были заполнены шлаком. Чтобы получить высококачественное железо и сталь для изготовления инструментов, шлак следовало удалить, а поры заварить. Это как раз и достигалось ковкой. Ковать металл можно было только нагревая его до сварочного жара: удары, наносимые молотом, должны были быть максимально мощными, чтобы сварка в местах расслоения действительно произошла и не образовались пустоты. Кроме того, из горячего металла сильные удары выжимали остатки шлака, что также увеличивало качество железа. Только хорошо прокованный металл годился потом для производства инструментов и оружия, причем на протяжении многих веков их также изготавливали исключительно путем ковки. Позднее, в XVIII-XIX веках, - выковывали и детали машин.
В древности все кузнечные работы полностью выполнял сам кузнец. В дальнейшем произошло разделение труда - наиболее квалифицированную часть работы продолжал выполнять кузнец, а тяжелую, малоквалифицированную, - молотобойцы, работавшие под его руководством. Кузнец работал молотком в 1-2 кг, а молотобойцы - кувалдами, вес которых доходил до 12 кг. Кувалды насаживались на длинные рукояти из твердых, упругих, нещепящихся пород дерева. Длинная рукоять позволяла удерживать кувалду обеими руками и бить круговыми движениями "в размах". Разделение труда между кузнецом и молотобойцем открыло возможность механизировать тяжелые однообразные удары, производимые последним, и передать его работу механизму. В средние века был изобретен кулачковый молот с приводом от водяного колеса. Первые такие молоты появились уже в XIII веке, а их широкое распространение относится к XVI веку. В конце XVIII века вошли в употребление молоты с приводом от паровой машины. Патент на изобретение такого молота получил в 1784 году Джеймс Уатт.