ガブリエル・リップマン

リップマンの初期の発見の一つは、電気現象と毛細管現象の関係性であり、これによって彼は高感度毛細管電位計（後にリップマン電位計として知られるようになる）を開発することができた。この電位計は最初の心電図装置に使用された。1883年1月17日にグラスゴー哲学会で発表された論文の中で、ジョン・グレイ・マッケンドリックはこの装置について次のように説明している。

リップマンの電位計は、両端が開いた長さ1メートル、直径7ミリメートルの普通のガラス管で構成され、頑丈な支柱で垂直に保持されています。下端は毛細管点に引き伸ばされ、毛細管の直径が0.005ミリメートルになります。管には水銀が満たされ、毛細管点は希硫酸（体積比で1対6）に浸され、酸の入った容器の底にはさらに少量の水銀が入っています。各管の水銀には白金線が接続され、最後に、直径の250倍に拡大できる顕微鏡で毛細管点を見ることができるように装置が作られます。このような装置は非常に感度が高く、リップマンは、10,080分の1ダニエルという非常に小さな電位差を測定できると述べています。したがって、これは非常に繊細な観測手段であり、（補償方法によって段階的に調整できるため）微小な起電力を測定する手段でもある。^{[ 12 ] [ 13 ]}

1881年、リプマンは逆圧電効果を予測した。^{[ 14 ] [ 15 ]}

何よりも、リップマンは干渉現象に基づいた写真による色彩再現法の発明者として最もよく知られており、 1908年にノーベル物理学賞を受賞した。^{[ 9 ]}

1886年、リップマンは太陽光スペクトルの色を写真乾板に定着させる方法に興味を持った。1891年2月2日、彼はフランス科学アカデミーに「私は、スペクトルとその色を写真乾板上に定着させ、その画像を劣化させずに日光に当て続けることができるようにすることに成功しました」と発表した。^{[ 16 ]} 1892年4月までに、彼はステンドグラスの窓、旗のグループ、赤いケシの花を乗せたオレンジのボウル、多色のオウムのカラー画像を作成することに成功したと報告した。彼は干渉法を用いたカラー写真の理論を、1894年と1906年の2つの論文でアカデミーに発表した。 ^{[ 5 ]}

光学における干渉現象は、光の波動伝播の結果として生じる。特定の波長の光が鏡で反射されると、定常波が発生する。これは、静止した水面に石を落としたときに生じる波紋が、プールの壁などの表面で反射されて定常波となるのとよく似ている。通常の非干渉光の場合、定常波は反射面のすぐ隣にあるごくわずかな空間領域内でのみ明確に現れる。

リップマンはこの現象を利用し、可視光の波長よりも小さなディテールを記録できる特殊な写真乾板に画像を投影しました。光は支持ガラス板を透過し、超微細なハロゲン化銀粒子を含む非常に薄くほぼ透明な写真乳剤に到達します。乳剤と密着した液体水銀の仮ミラーが光を反射し、乳剤を通して戻します。これにより定常波が発生し、その節はほとんど影響を与えず、腹が潜像を形成します。現像後、結果として得られるのは、超微細な金属銀粒子で構成された明確な平行層からなる非常に細かい縞模様であるラメラ構造であり、これは定常波の永久的な記録です。乳剤全体にわたって、ラメラの間隔は撮影された光の半波長に対応します。λ/(2n)、λは空気中の光の波長、nは乳剤の屈折率です。したがって、色の情報は局所的に記録されます。縞の間隔が大きいほど、画像の色から記録された波長が長くなり、赤が最も長くなります。^{[ 10 ]}

完成したプレートは、日光または可視スペクトルの全波長範囲を含む別の白色光源を使用して、ほぼ垂直な角度で前面から照明されます。プレート上の各点で、ラメラを生成した光とほぼ同じ波長の光が、観察者に向かって強く反射されます。銀粒子によって吸収または散乱されなかった他の波長の光は、乳剤を通過するだけで、通常は現像後にプレートの裏面に塗布された黒色の反射防止コーティングによって吸収されます。このようにして、元の画像を形成した光の波長、したがって色が再構成され、フルカラーの画像が見られます。^{[ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]}

実際には、リプマン法は使いやすいものではありません。極めて微粒子の高解像度写真乳剤は、通常の乳剤よりも本質的に感光性が低いため、長時間露光が必要です。大口径レンズと非常に明るい日光に照らされた被写体であれば、1分未満の露光時間で済む場合もありますが、露光時間は数分が一般的です。純粋なスペクトル色は鮮やかに再現されますが、現実世界の物体によって反射される波長の不明瞭な広帯域が問題となる場合があります。このプロセスでは紙にカラープリントを作成することはできませんし、リプマンカラー写真を再撮影して良好な複製を作成することも不可能であることが判明したため、各画像は一点ものです。通常、不要な表面反射を偏向させるために、非常に浅い角度のプリズムが完成したプレートの前面に接着されていましたが、このため、ある程度の大きさのプレートは実用的ではありませんでした。彼の初期の写真は4cm  ×4cmでしたが、後に6.5cm ×9cm に拡大されました。^{[ 10 ]}色を最も効果的に見るために必要な照明と観察の配置は、気軽に使うことを妨げます。1900 年頃には、特殊なプレートと水銀リザーバー内蔵のプレートホルダーが数年間市販されていましたが、熟練したユーザーでさえ一貫して良い結果を得ることは難しく、このプロセスは科学的に洗練された実験室の珍品から抜け出すことはありませんでした。しかし、カラー写真のさらなる発展への関心を刺激しました。^{[ 19 ]}  

リップマンのプロセスは、写真媒体に定在波を記録することに基づくレーザーホログラフィーを予見していた。デニシュク反射ホログラム（リップマン・ブラッグホログラムとも呼ばれる）は、特定の波長を優先的に反射する同様の層状構造を持つ。この種の実際の多波長カラーホログラムの場合、カラー情報はリップマンプロセスと同様に記録および再現されるが、記録媒体を通過して被写体から反射される高コヒーレンスレーザー光が、比較的広い空間全体にわたって必要な明確な定在波を生成するため、記録媒体のすぐ隣で反射が起こる必要がなくなる。ただし、リップマンカラー写真とは異なり、定在波を適切に、あるいはそもそも記録するためには、露光中にレーザー、被写体、記録媒体のすべてを波長の4分の1以内の精度で安定させておく必要がある。

1908年、リップマンは「インテグラル写真」と呼ばれるものを紹介した。これは、間隔の狭い小さな球面レンズの平面アレイを使用してシーンを撮影し、わずかに異なる多くの水平および垂直位置から見たシーンの画像を記録するものである。得られた画像を補正し、同様のレンズアレイを通して見ると、すべての画像の小さな部分で構成される単一の統合画像が各目に見られる。目の位置によって、小さな画像のどの部分が見えるかが決まる。その結果、元のシーンの視覚的な幾何学が再構築され、アレイの境界は、シーンが実物大で3次元で見える窓の端のように見え、観察者の位置の変化に応じて視差と遠近法のずれがリアルに示される。^{[ 20 ]}後にライトフィールドと呼ばれるものを記録するために多数のレンズまたは結像開口部を使用するこの原理は、ライトフィールドカメラと顕微鏡の進化する技術の基礎となっている。

リップマンが1908年3月に「インテグラル写真」の理論的基礎を発表したとき、具体的な結果を示すことは不可能だった。当時、適切な光学特性を持つレンチキュラー スクリーンを作るのに必要な材料が不足していた。1920年代には、ウジェーヌ・エスタナーブがガラス製のスタンホープ レンズを使用し、ルイ・リュミエールがセルロイドを使用して、有望な試みが行われた。^{[ 21 ]}リップマンのインテグラル写真は、3D およびアニメーションレンチキュラー画像、そしてカラーレンチキュラープロセスに関する研究の基礎となった。

1895年、リップマンは写真記録を用いて時間測定における個人差を排除する方法を開発し、振り子時計の不規則性の除去を研究し、ほぼ等しい周期の2つの振り子の振動時間を比較する方法を考案した。^{[ 4 ]}

リップマンはまた、地球の自転を補正し、見かけ上動きのない状態で空の領域を撮影できる天文機器であるコエロスタットを発明した。 ^{[ 4 ]}

1900年、リップマンは後にブラウンラチェットと呼ばれるものを、マクスウェルの悪魔の純粋に機械的なバージョンとして提案し、気体の運動論が熱力学第二法則と両立しないことを示したとされる。^{[ 22 ] [ 23 ]}