Последующие опыты Тимирязев ставил уже в выделенных монохроматических лучах, как это делал Дрепер, но с безупречной методикой: пучок солнечных лучей отражался от зеркала гелиостата, проходил через линзу, через щель, через вторую линзу и, наконец, через призму, а в полученном на экране изображении спектра в различных, отстоящих друг от друга, лучах устанавливались эвдиометры, т. е. градуированные пробирки, замкнутые ртутью, с находящимися в них отрезками листьев бамбука. Ширина щели при этом равнялась одному миллиметру, т. е. была в 20 раз уже, чем в опытах Дрепера.
Постановка такого опыта требовала исключительно высокого экспериментального искусства и была тогда под силу только Тимирязеву, мастерски владевшему физическими и химическими методами. Все отдельные части установки — и гелиостат, и эвдиометры, и методика газового анализа — были до тонкости разработаны им самим, Тимирязев как методист и экспериментатор был широко известен не только в России, но и за границей. Об этом свидетельствуют сконструированные им разнообразные приборы, полностью описанные его учеником, профессором Ф. Н. Крашенинниковым в статье «Приборы и установки К. А. Тимирязева…», многие из которых можно видеть теперь в квартире-музее Тимирязева. Об этом свидетельствуют и современники ученого. Так, химик Бертло в один из приездов Тимирязева в Париж говорил ему: «Каждый раз, что Вы приезжаете к нам… Вы привозите новый метод газового анализа, в тысячу раз более чувствительный».
Для того, чтобы проводить такие тонкие опыты, Тимирязев сконструировал аппаратуру, которая давала возможность производить анализ газовой смеси с точностью до 0,001 кубического сантиметра.
Результаты этих опытов были вполне тождественны с первыми: наибольшее разложение углекислоты совпадает с наибольшим поглощением хлорофиллом энергии, оба явления достигают своего максимума в красных лучах.
Этот вывод Тимирязев подтверждает и другим изящным опытом, в котором при помощи той же установки отбрасывает тонкую полоску спектра на обескрахмаленный (предварительно выдержанный в темноте) живой лист гортензии и, проявляя его через несколько часов раствором иода, получает наиболее интенсивное окрашивание, а следовательно, и наибольшее накопление крахмала в том же участке красных лучей, где происходит максимальное разложение углекислоты.
При помощи же специально сконструированного микроспектроскопа он получает в поле зрения микроскопа спектр с булавочную головку и, рассматривая хлорофилловые зерна живого листа в этом спектре, видит, что в красной и синей частях спектра хлорофилловые зерна делаются черными, поглощая свет, а в зеленой или крайней красной они остаются прозрачными, не поглощая света.
Все эти опыты Тимирязева не только устранили имевшееся в науке противоречие. Они принесли решение задачи, поставленной Майером и Гельмгольцем: лучи, поглощенные листом, его хлорофилловыми зернами, затрачиваются на химический процесс разложения углекислоты, на создание органического вещества, на превращение кинетической световой лучистой энергии в потенциальную химическую энергию органических продуктов фотосинтеза.
Вместе с тем получила объяснение и зеленая окраска растительности всего мира: зеленая окраска выработалась в процессе эволюции как приспособительное свойство к поглощению энергии наиболее активных красных лучей, ибо зеленый свет, как дополнительный к красному, лучше всего поглощает энергию красных лучей.
Но еще надо было объяснить, каким образом поглощение лучей хлорофиллом приводит к разложению не самого хлорофилла, а бесцветного вещества — углекислоты. Ведь фотохимические реакции происходят в том случае, если цвет самого вещества, подвергающегося воздействию, является дополнительным к цвету падающих лучей: желтая смесь газов хлора и водорода взрывается от синих лучей, а углекислота, на разложение которой затрачиваются солнечные лучи, бесцветна. Ответ на этот вопрос был найден Тимирязевым в открытиях по фотохимии Фогеля и Беккереля.
Фогель показал, что если к обыкновенной фотографической бромосеребряной эмульсии прибавить какое-либо цветное вещество, поглощающее такие лучи, к которым бромосеребряные соли сами по себе не чувствительны, то разложение их начнет происходить и в таких лучах. Дополнительное цветное вещество оказывает сенсибилизирующее действие на бромосеребряные соли, делая их более чувствительными к падающим лучам.
