Джон Уэсли Митчелл (англ. John Wesley Mitchell; 3 декабря 1913 — 12 июля 2007) — новозеландский химик и физик[1]. Занимался изучением механизмов пластической деформации в металлических сплавах. Внёс огромный вклад в развитие теории фотоагрегации, занимался изучением фотографического процесса. Его разработки способствовали развитию высокоскоростной фотографии.
| Джон Уэсли Митчелл | |
|---|---|
| англ. John Wesley Mitchell | |
| Дата рождения | 3 декабря 1913 |
| Место рождения | |
| Дата смерти | 12 июля 2007 (93 года) |
| Место смерти | Шарлотсвилл, штат Виргиния, США |
| Страна | |
| Род деятельности | физик |
| Научная сфера | химия, физика |
| Место работы | |
| Альма-матер | |
Член Лондонского королевского общества (1956)[2].
Биография
правитьИстория семьи
правитьДжон Уэсли Митчелл родился 3 декабря 1913 года в городе Крайстчерч, Новая Зеландия. Он был единственным ребёнком в семье. Его отец по образованию был инженером-строителем, он переехал из Америки в Новую Зеландию и работал помощником геодезиста. Отец Джона Митчелла родился в 1884 году в городе Дерби, штат Коннектикут. Его предки были родом из Шотландии, они эмигрировали и обосновались на восточном побережье Соединённых Штатов. Мать Джона Митчелла (Люси Рут Сноуболл) родилась в 1887 году, была одним из трёх детей Джона и Сары Сноуболл (девичья фамилия Олпорт). Её родители занимались фермерством в городе Инглвуд, недалеко от вулкана Таранаки. Семья Джона Сноуболл по происхождению из округа Нортамберленд (северо-восточная Англия). Предки Сары Олпорт были из семей Олпорт и Вайлетт, проживавших в округах Уорикшир и Бакингемшир в Англии. В конце 18 века они покинули родные края и поселились в Новой Зеландии. Родители Джона Митчелла поженились в 1911 году в городе Ваймэти, Новая Зеландия.
Ранние годы, образование
правитьМитчеллы жили в маленьком домике в городе Крайстчерч в пригороде Сиденгама. Начальное образование Джон Митчелл получал в школе в городе Сиденгам. В 1926 году он поступил в среднюю школу для мальчиков в городе Крайстчерч.
Юношеские интересы Джона Митчелла в основном были сосредоточены на изучении геологии, ботаники и зоологии. В течение ранних лет в средней школе он начал заниматься альпинизмом: исследовал полуостров Банкс и вершины в предгорьях северных Альп, отправлялся в составе экспедиции в южные Альпы. В возрасте 16 лет Джон сопровождал генерал-губернатора, господина Бледсло и его жену в ботанической экспедиции для сбора папоротников в тропических лесах. В 1935 году вышла первая научная публикация Джона Митчелла — «Растительность Национального парка Артурс-Пасс»[3].
В 1931—1934 годах Джон обучался в колледже Кентербери, где получил степень бакалавра. Интерес Митчелла к кристаллическим твёрдым телам передался от профессора Р. Спейта, у которого Джон обучался кристаллографии, оптической минералогии и петрологии и сопровождал его в полевых экспедициях. В 1934 году Митчелл был награждён мемориальной премией Чарльза Кука за его работу по метаморфической петрологии. Он получил степень магистра по химии с отличием первого класса. Результатом его исследований было получение первого монокристалла цинка. Также он точно измерил стандартный потенциал цинка и получил информацию о транспортных свойствах раствора бромида цинка[4]. Получив зарубежную научно-исследовательскую стипендию от Королевского Комитета Выставки 1851 года, Митчелл покинул Новую Зеландию в 1935 году и отправился в Оксфорд. В рекомендациях, написанных о Митчелле Генри Денхамом и Джеймсом Хаем, Джон был охарактеризован как «вероятно, самый выдающийся студент Новой Зеландии на сегодняшний день»[1].
Работа в Англии и США
правитьВ Оксфорде Митчелл работал с С. Н. Хиншельвудом в лаборатории Баллиол-Тринити. В течение года он проводил занятия со студентами, занимался разработкой лабораторного курса по атомной и молекулярной спектроскопии. В 1937 году Митчелл стал членом Фарадеевского Общества. Во время войны Джон Митчелл работал в Исследовательском Департаменте Вооружённых Сил при Министерстве снабжения Арсенала Вулвич в качестве научного сотрудника, а также в Исследовательском Учреждении Вооружённых Сил в Форт Халстид. По окончании войны Н. Ф. Мотт предложил Митчеллу работать в исследовательской группе Х. Х. Уилса при университете города Бристоль. Митчелл принял предложение и отправился в Бристоль в сентябре 1945 года. Исследовательская программа Митчелла в Бристоле началась с изучения свойств поверхностей различных металлов. В результате были получены воспроизводимые значения работы выхода и контактной разности потенциалов для чистых и покрытых кислородом поверхностей металлов. В 1948 году начал исследования фотографической чувствительности тонких слоистых кристаллов галогенидов серебра. В 1959 году отправился работать в Виргинский университет, США. Здесь он занимался изучением деформационного поведения монокристаллов сплава меди и алюминия.
Выход на пенсию и продолжение научной деятельности
правитьПосле выхода на пенсию Митчелл вновь вернулся к проблеме фотографической чувствительности. Основные идеи качественной теории фотоагрегации, сформулированные Митчеллом в Бристоле, были отвергнуты некоторыми учёными за прошедшие годы в пользу теории фотолиза Генри-Мотта. Между 1978 и 1995 годами Митчелл опубликовал 33 статьи, в которых демонстрировалась состоятельность его теории. В эти годы также он разработал многие из количественных аспектов теории фотоагрегации формирования скрытого изображения. Митчелл жил в своём доме в городе Шарлотсвилл до самой смерти.
Научные достижения
правитьРанние исследования
правитьВ первые годы работы в Англии в Оксфорде Митчелл работал с С. Н. Хиншельвудом в лаборатории Баллиол-Тринити. Тема его исследования была посвящена изучению механизмов реакций, протекающих при различных давлениях между такими газами, как оксид азота, водород, дейтерий и диэтиловый эфир[5][6]. Также он начал изучать химические и фотохимические процессы в монокристаллах щелочных галогенидов и галогенидов серебра с помощью спектроскопических измерений и измерений электропроводности.
Работа во время Второй Мировой войны
правитьВо время войны, в июне 1940 года, Митчелл присоединился к Исследовательскому Департаменту Вооружённых Сил при Министерстве Снабжения Арсенала Вулвич в качестве научного сотрудника. В то время не существовало способа проведения высокоскоростной фотосъёмки, так как не было надлежащих чувствительных или интенсивных источников света. Митчелл разработал более сложную конструкцию газоразрядной трубки. Её назвали «Ардитрон»[7], она давала эффективную фото-экспозицию менее 1.5 мкс. Затем Митчелл перешёл работать в Исследовательское Учреждение Вооружённых Сил в Форт Халстид, где он участвовал в исследованиях ударно-волновых взаимодействий.
Изучение фотографического процесса
правитьВ 1948 году Митчелл в университете Бристоль начал исследования фотографической чувствительности кристаллов галогенидов серебра. Слоистые кристаллы были получены из расплавов галогенидов серебра, выдерживались между плоскими стеклянными дисками при градиенте температуры[8]. Получались дископодобные твёрдые тела, состоящие из нескольких кристаллов. Студент Митчелла, Дж. М. Хеджес, обнаружил, что после светового воздействия на данные кристаллы происходит образование скрытого развёрнутого изображения; однако, оно быстро подвергалось солнечному воздействию. Также формировалось внутреннее скрытое изображение, которое не подвергалось воздействию солнца и могло быть образовано только при удалении одного из поверхностных слоёв. При более длительном облучении происходило размывание в пределах субзёрен; они были признаны дислокациями. Таким образом, была впервые показана мозаичная субструктура кристаллов и дислокаций. На основании полученных данных, Джон Митчелл разработал теорию фотоагрегации. Некоторые из ранних экспериментальных наблюдений группы Митчелла, а также его более поздние теоретические расчёты сыграли большую роль в технологическом прогрессе, примером может служить увеличение чувствительности с помощью применения микрокристаллов галогенидов серебра с двойной и тройной структурой зёрен в плёнке для фотоаппаратов (например, Fujicolor super G 400)[1].
Изучение механизмов пластической деформации сплавов
правитьВо время работы в США внимание Митчелла было приковано к деформационному поведению монокристаллов сплава меди и алюминия. В данных системах дислокации оставались в своих плоскостях скольжения. Пластически деформированные образцы полученных кристаллов изучались с помощью интерференционной оптической спектроскопии, а также прямым изучением дислокаций с помощью электронной микроскопии. Результаты исследований показали широко распространённую активацию вторичного скольжения, но при этом происходила блокировка первичного скольжения. Дополнительные эксперименты по деформации с кристаллами, которые склонны к скольжению в двух эквивалентных системах, вместе с расчётами распределений внутреннего напряжения с наблюдаемым множеством дислокаций, привели к новой картине скольжения и формированию полос скольжения[9]. Корреляция дислокационных процессов на противоположных поверхностях кристаллов приводила к формированию полос скольжения и затем к их расширению. Кроме того, эксперименты по деформации кристаллов с другой ориентацией монокристаллов показали, что при устранении блокировки взаимодействий пути первичных дислокаций удлиняются. Многие наблюдения, являющиеся результатами данной научной работы, привели к созданию модели, которая описывала начальное образование полос скольжения и их последующее расширение, а также к созданию корреляции дислокаций на противоположных поверхностях кристаллов. Подтверждение данной модели было получено из экспериментов.
Преподавательская деятельность
правитьС самого начала своей научной карьеры Митчелл занимался преподавательской деятельностью. Во время работы в Оксфорде он проводил занятия со студентами, занимался разработкой лабораторного курса по атомной и молекулярной спектроскопии. В сентябре 1938 года он получил должность преподавателя физики в школе города Рептон. После войны в сентябре 1945 года Митчелл начал преподавать на физическом факультете университета города Бристоль. Он был известен своим понятным и хорошо организованным представлением лекционного материала. В 1959 году Джон Митчелл уехал работать в университет Вирджинии и преподавал там до конца своих дней.
Личные качества и увлечения
правитьДжон Митчелл был очень впечатлительным и одиноким человеком, но в то же время мог быть обаятельным и добрым. Большую часть свободного времени Митчелл посвящал исследованиям в своей лаборатории. Коллеги говорили о нём: «Он работает с необычной высококонцентрированной энергией»[1]. Даже после выхода на пенсию, Митчелл продолжал активную научную работу. Но, несмотря на столь сильную тягу к науке, он находил время на множество других увлечений. С самого детства Джон Митчелл занимался альпинизмом. В свободное время занимался восхождением на горы Шотландии, Уэльса, Италии и Швейцарии. Во время работы в Оксфорде он увлёкся игрой в сквош и ездой на велосипеде. Свои летние отпуска Джон часто проводил во Франции и Германии, где овладел обоими языками. Позже его интерес к изучению языков расширился, он изучал итальянский, русский и японский языки. Среди хобби Митчелла было и увлечение фотографией, любое его путешествие не обходилось без фотоаппарата.
Личная жизнь
правитьДжон Митчелл был женат три раза, детей не было[1]. Первые два брака продлились недолго и закончились разводом. Его третий брак с Вирджинией Якобс Хилл в 1976 году продолжался до её смерти 15 августа 2005 года. Вирджиния была вдовой Честера Джеймса Хилла-младшего, профессора психологии университета Лоуренса, Эпплтон, штат Висконсин. Она сопровождала Джона Митчелла почти во всех путешествиях, печатала его статьи. Вирджиния понимала необходимость проведения научных исследований и во всём поддерживала Джона, что позволило ему в последние годы сделать множество открытий.
Примечания
править- ↑ 1 2 3 4 5 Barber D. J. John Wesley Mitchell. 3 December 1913 - 12 July 2007 // Biogr. Mems. Fell. R. Soc., 2011, v. 57, p. 269-289
- ↑ Mitchell; John Wesley // Сайт Лондонского королевского общества (англ.)
- ↑ Mitchell J. W. The vegetation of the Arthur Pass national Park // In Handbook of Arthur Pass (ed. R. S. Odell), Christchurch, New Zealand: Whitcomb & tombs, 1935, p. 93–98
- ↑ Mitchell J. W., Parton H. N. The activity coefficients and transport numbers of zinc bromide at 25 °C, from EMF measurements // Trans. Faraday Soc., 1939, v. 35, p. 758–765
- ↑ Mitchell J. W., Hinshelwood C. N. The inhibition of photochemical reactions by nitric oxide // Proc. R. Soc. Lond., 1937, v. 159, p. 32–45
- ↑ Mitchell J. W., Hinshelwood C. N. The influence of hydrogen and deuterium on the thermal decomposition of diethyl ether in the low pressure region // Proc. R. Soc. Lond., 1937, v. 162, p. 357–366
- ↑ Mitchell J. W. Gas-filled discharge tubes as light sources for high-speed photography // Trans. Illum. Eng. Soc. Lond., 1949, v. 14, p. 91–104
- ↑ Mitchell J. W., Mott N. F. The nature and formation of the photographic latent image // Phil. Mag. (8) 2, 1957, p. 1149–1170
- ↑ Mitchell J. W. Elementary processes in the formation of slip bands in single crystals of α-phase Cu–Al alloys // Phys. Status Solidi, 1993, v. 135, p. 455–466