Работы Вуда с парами натрия и их оптическими свойствами, которые начались с этого эксперимента, продолжались в течение почти всей его жизни. Возможно, что в нем все еще был жив мальчик, которого когда-то поразило свойство этого металла - взрываться от соприкосновения с водой. Во всяком случае, он поставил себе задачу раскрыть все секреты натрия. Выполняя ее, он сделал ценные вклады в современную теорию природы вещества.
Вуд скоро получил неизвестные доселе виды спектров паров натрия,- а также паров ртути и йода. Его результаты сразу же повергли физиков-теоретиков в ужас и смятение. Не спросив у них разрешения, молодой и беспокойный экспериментатор увеличил число спектральных линий в основных сериях натрия с восьми, известных тогда, до сорока восьми и нашел широкую полосу поглощения в ультрафиолетовой области. По теориям конца девятнадцатого века, каждая спектральная линия излучалась отдельным "вибратором" в атоме, и последний, как выразился Дарроу [Современный американский физик-популяризатор. Ред.], казался похожим на колокольню или орган. Сам Роуланд однажды сказал, что атом гораздо более сложен, чем большой рояль. Результаты Вуда еще более усложнили его, и они не могли быть объяснены, пока Нильс Бор не формулировал в 1913 году основы современной теории атома. В первой своей статье по этому, предмету Бор говорил, что работы Вуда с натрием - самое совершенное подтверждение его теории атомного излучения.
Здесь же, в Мэдисоне, Вуд начал другую область работ, которая также продолжается в течение всей его жизни. Он заинтересовался изготовлением и применением дифракционных решеток. Это - стеклянные или металлические пластинки, на которых проведено большое количество очень тонких линий (иногда до тридцати тысяч на дюйм). Дифракционные решетки выполняют ту же функцию, что и призмы, разлагая свет на его компоненты, и для многих областей спектроскопии имеют большие преимущества по сравнению с последними. Конечно, изготовление их очень точная и тонкая работа. Знаменитый Роуланд делал лучшие решетки своего времени в лаборатории университета Дж. Гопкинса. Вуд продолжал и улучшил методы Роуланда. В то время, как я пишу эту книгу, он готовится отправиться в Калифорнию со своим новым шедевром в этой области!
Работа Вуда с дифракционными решетками имела один побочный результат, который дал ему широкую известность, когда он еще был в Мэдисоне, изобретение нового процесса цветной фотографии. Это произошло странным образом. Профессор Сноу пригласил Вуда на собрание в "Клуб Города и Мантии" (Town and Gown Club) - избранное общество местных властей и представителей университета, которое собиралось раз в месяц и терпеливо прослушивало скучную часовую лекцию. Быть членом этого клуба - считалось в Мэдисоне высшей почестью, и даже приглашение в качестве гостя было честью. Очевидно, впрочем, что Вуд этого не почувствовал, просидев всю лекцию с трубкой в зубах, думая о своих делах.
По дороге домой, когда он и Сноу пробирались по глубокому снегу, Вуд внезапно сказал: "Я разработал во всех деталях совершенно новый процесс цветной фотографии. Если вы возьмете дифракционную решетку, поставите ее против объектива на фоне света и будете смотреть с места положения зеленого цвета спектра, то все покажется Вам зеленым. Если на ее место поставить более "грубую" решетку с большим просветом, она засияет красным светом..." И всю дорогу до дома, идя сквозь снежный буран, Вуд продолжал описывать во всех деталях процесс, который он изобрел с начала до конца за время лекции в клубе [Дифракционная цветная фотография Вуда широкого распространения не получила и применяется в наше время только как одна из красивых лекционных демонстраций из области дифракции. Ред.]"
Весной 1899 года Буду пришло в голову, что можно изучать световые волны по их аналогии со звуковыми и что эти последние можно проецировать на кинематографический экран. В современном смысле этого слова, кино в то время еще не было, но примитивный аппарат уже был сконструирован, и Вуд первый сразу понял возможность "оживления" рисунков и чертежей [Ученые коллеги Вуда часто называют его "дедушкой Мики Мауса" (герой многочисленных американских цветных киномультипликаций), и совсем недавно (в 1940 г.) случилось интересное происшествие, связанное с этим. Один журнал поместил статью о том, как профессор в Уэлсли "применил искусство и технику Уолта Диснея" к изображению "живых" математических построений и кривых. "Техника Мики-Мауса" совершила полный круг - начавшись с научной абстракции и вернувшись, через комедии Диснея, к своему первоисточнику.]).
Вуд интересовался тем, какую форму имеет световая волна в некоторых случаях сложного отражения,. например, в вогнутом сферическом зеркале. Он решил, что этот вопрос можно разрешить, применяя аналогию между звуком и светом. Немецкий физик Теплер изобрел прибор, с помощью которого можно фотографировать сферические звуковые волны, распространяющиеся от треска электрической искры. Эта волна представляет собой "оболочку" сильно сжатого воздуха, которая расширяется со скоростью более тысячи футов в секунду. Чтобы "уловить" ее в поле зрения камеры, ее надо осветить другой искрой, проскакивающей примерно на одну десятитысячную секунды позднее первой. Пользуясь прибором Теплера, Вуд сделал большую серию снимков отражающихся и преломляющихся звуковых волн, а также явлений их рассеяния и дифракции. Одна из фотографий показывала отражение звуковой волны от миниатюрной "лесенки", сделанной из стекла и помещенной около искры. Эхо от "лесенки" представляло собой цепь волн, составлявших вместе высокую музыкальную ноту. Это явление - преобразование звука "взрыва" в музыкальную ноту может быть проверено: если похлопать в ладоши перед лестницей, на открытом воздухе, где отражение от стен и потолка волны, не является помехой, можно услышать музыкальную ноту отражения от ступенек.
Отражение волн от кривых поверхностей оказалось чрезвычайно сложным. Вуд разработал геометрический метод построения отраженных волн на основании теории и сделал несколько сот рисунков тушью. Он сфотографировал их последовательно на киноленту, которая только что появилась в то время в продаже. Затем он достал проекционный аппарат и убедился, что метод дает прекрасные результаты. Черные линии, изображающие звуковые волны, двигались, сворачиваясь и изгибаясь странным образом, и давали поразительную картину того, что происходит со световыми волнами в случае отражения света в аналогичных условиях. Практически любое оптическое явление преломления или отражения света может быть изображено звуковыми волнами и изучено этим новым способом.