kategorier: Udvalgte artikler » Interessante fakta
Antal visninger: 14085
Kommentarer til artiklen: 1
Lee de Forest og de første trin i elektronik
Hvilken nation vil ikke gerne kalde en af dens sønner opfinderen af radioen og rangordne prioriteringen af den store opdagelse bag deres hjemland? Derfor er tvister mellem videnskabshistorikere ikke ophørt i et århundrede.
De mest overbevisende argumenter og udtalelser præsenteres, hvor der ikke er så mange navne: Maxwell (England), Hertz (Tyskland), Branly (Frankrig), Popov (Rusland), Marconi (Italien).
Blandt denne galakse af store sind, som hver fortjener æren af at blive inkluderet i "biografien" om et nyt kommunikationsmiddel, kan du møde andre forskere, "lavere rang". Men selv blandt dem, en amerikansk ingeniør Lee de Forest Det ser ud til, at figuren ved første øjekast ikke er helt egnet til rollen som grundlæggeren af radioen. Når alt kommer til alt begyndte han forskning inden for radiotelegrafi, efter at de første signaler blev transmitteret over Atlanterhavet, og gnisttelegrafen, som radioen dengang blev kaldt, blev vidt brugt i praksis. Men hvorfor i hans videnskabsingeniørs hjemland i USA udtales hans navn i kombination med ordene "radioens far" og endda "bedstefar til tv"? Der må faktisk være god grund til dette. Og det er de også.
Radiotelefonen er relevant
Slutningen af det nittende århundrede. blev præget af en begivenhed, der oprindeligt fik lille betydning. Assistenter A. S. Popov - P. N. Rybkin og D. S. Troitsky opdagede fra det nuværende synspunkt en "selvindlysende" ting.
De forsøgte at finde en funktionsfejl i radioen ved at "ringe" til elektriske kredsløb ved hjælp af et almindeligt telefonrør, og de hørte tydeligt radiosignalerne fra morskoden til den nærmeste radiostation.
For det første betød dette, at du ved hjælp af radiobølger kan sende lydsignaler. For det andet blev det muligt at modtage et laveffekt-signal ved øre, som modtagerrelæet ikke reagerede på - et uundværligt element i de første design.
Den 26. juli 1899 modtog A. S. Popov det russiske privilegium og patenter i England og Frankrig for ”Telefonmodtager af forsendelser sendt ved hjælp af elektromagnetiske bølger via Morse-systemet” [2]. Tests af det nye kommunikationssystem blev det besluttet at føre på den eksisterende skvadron i Sortehavsflåden. I løbet af sommerkampagnen i 1901 i Novorossiysk-regionen nåede transmissionsområdet til tider 80 mil (ca. 150 km). Selvom dækningsområdet var lidt mindre, var konklusionen om, at radiobølger opfattes uden for horisonten, entydig [3].
Den første version af gasdetektoren. Det er passende at give et klassisk eksempel på "dumhed", når bureaukratiet står i vejen for udviklingen af fremskridt. ”Kommandoen over Sortehavsflåden,” sagde Rybkin, ”forbød brugen af radiotelefoner i flåden under henvisning til det faktum, at telegrafbåndet er et dokument, mens han tillidede radiooperatøren, der modtog ordet, for at bekræfte det officielle segl. Og tiden gik, fremover var tragedierne fra Tsushima og Titanic, men der var ingen incitamenter til at udføre forskning inden for radio- og tv-spredning af menneskelig tale.
I USA på det tidspunkt er sådan arbejde allerede begyndt. Deres resultater viste, at gnisttransmittere ikke er egnede til dette formål, og frekvensen af bærebølgen skulle være mindst 10 tusind perioder i sekundet.
Ingeniør R. Fesenden, der oprettede højfrekvente elektriske maskine-generatorer (vekselstrømsgeneratorer), tog spørgsmålene om radiotelefoni op. Siden 1906 blev de første radiotelefonforhandlinger med deres hjælp afholdt på Atlanterhavskysten. For øvrig var deres emne prisen på fisk på Boston-markedet.
Navigatorer i De Forenede Stater nægtede at studere reglerne for arbejde med telegrafnøgle, så det blev besluttet kun at have radiooperatører på passagerskibe (andre skibe var kun udstyret med en radiotelefon).
"Audio" - den såkaldte opfindelse
Lee de Forest optræder i arenaen for gnisttelegrafarbejde i 1900. Efter at have erstattet flere laboratorier af pionerer for en ny type kommunikation organiserede han i 1902 sit eget amerikanske trådløse telegraffirma.
Fra elektroteknik vidste han, at når luften blev bestrålet med flammen af et brændende stearinlys, bliver det ledende. Det samme skete ved opvarmning af sjælden gas. Selvom han er sikker på, at før de senere, blandt de gasser, der glødes under påvirkning af elektrisk strøm, kan der findes en god detektor for Hertz-bølger, starter Lee de Forest eksperimenter.
Allerede i 1903 gjorde han en meget succesrig og lovende oplevelse. To platinplader i luftkondensatoren "slikkede" brænderens flamme, og feltet for den elektromagnetiske spole, der er forbundet mellem antennen og jorden, virkede på plasmaet inde i det (fig. 1).
Fig. 1.
Med denne detektor modtog Lee de Forest signaler fra et skib i New York Harbour. Den første succes inspirerede opfinderen. Men at sætte en sådan enhed i praksis var ikke muligt. "Det var tydeligt, at en enhed med en gasflamme var uacceptabel for en skibradiostation," skrev opfinderen, "så jeg begyndte at lede efter en måde at opvarme gassen direkte med elektrisk strøm."
Den nemmeste måde at gøre dette på var at bruge en almindelig Edison-pære, indsætte platineplader af elektroder der og pakke en glaspære af lampen med en del af den modtagende spole. Derefter blev en af platinelektroderne fjernet, og i stedet for den blev der brugt en varm lampetråd (fig. 2). En radio med en sådan detektor fungerede ikke dårligere end andre lignende enheder, men ikke bedre.
Fig. 2.
Efter at have udført adskillige eksperimenter indpakket Lee de Forest en gang en glascylinder af en lampe med metalfolie tilsluttet en antenne. Modtageren er blevet mere følsom. "I det øjeblik," husker videnskabsmanden, "indså jeg, at lampens effektivitet kan øges, hvis den tredje elektrode placeres inde." Hvad eksperimentatoren skyndte sig at gøre. Modtagelseskvaliteten er steget.
Yderligere eksperimenter fører opfinderen til ideen om, at den er effektiv, hvis den placeres mellem glødetråden og den aktuelle samlerplade. ”Det er klart,” siger Lee de Forest, ”at den tredje elektrode ikke skal være en solid plade.”
Søgningen begyndte på materialer, former og størrelser på elektroden samt dens placering mellem de to klemmer på pæren.
Det mest succesrige design var, hvor den ene elektrodes rolle blev spillet af en rødglødende filament af en pære placeret i en anden elektrode i form af en cylinder. Mellem dem var den tredje elektrode placeret, lavet i form af en trådspiral (fig. 3).
Fig. 3.
Opfinderen kaldte sit hjernebarn for en "audion" (fra den latinske "lyd" - at høre og den græske "ion" - gående). Kvaliteten af enheden blev bestemt af styrken af lyden af det modtagne signal ved øre, og det overskred alle enheder, der blev brugt før. Senere, med en let hånd fra den engelske elektriske ingeniør William Eccles, blev lamper med tre elektroder kaldet trioder.
Fig. 4.
Søg efter sandhed og opdagelse
Navalradiooperatører (nemlig flåden brugte et nyt kommunikationsmiddel), forsøgte at øge audysens følsomhed, opvarmede glødetråden til uacceptable grænser, og de brændte ud. Navy-specialisterne, der ikke forstod problemet, gav ordren "ikke at erhverve auditions, men at bruge gamle detektorer."
Forskere fandt ikke noget nyt i designet af Lee de Forest. Dette er, hvad Fleming, opfinderen af dioden, skrev: ”I oktober 1906 beskrev Dr. Forest en anordning, som han kaldte en audion, som er en simpel gentagelse af min, beskrevet 18 måneder tidligere. Den indførte ændring giver ikke en væsentlig forskel i enhedens handlinger som en detektor ”[6]. Det blev skrevet i 1907, men selv i 1908 bekræfter franskmanden C. Tissot Flemings prioritet.
En interessant kendsgerning er, at begge opfindere af originale elektroniske enheder, der accepterede elektronet som virkelighed, nærmet sig bestemmelsen af prioritering fra forskellige perspektiver. Fleming betragtede enhederne som elektroniske og Lee de Forest - ioniske. Der er dog intet overraskende i dette.
Det elektriske kredsløb for en radiomodtager med en gasdetektor Vakuumpumper, der eksisterede på det tidspunkt, beregnet til produktion af elektriske pærer, var så ufuldstændige, at det gjorde det muligt at fortolke de processer, der foregik i audion på to måder. Lee de Forest mente, at hans enhed fungerer på princippet om ionisering af en dybt sjælden gas. Kun opfindelsen af diffusionsvakuumpumper og mange års forskning tillader os grundigt at undersøge kapaciteten af et radiorør med en ekstra elektrode og at verificere den elektroniske karakter af dens interne processer.
Virkelig revolutionerende var audionens evne til at forstærke signalet, der ankom til ham. Radiomodtagere kunne nu opfatte signaler fra fjernradiostationer eller meget svage. Senderkræfterne kunne reduceres, hvilket bidrog til en bredere distribution af radiotelefonen.
Udviklingen af menneskelige taleoverføringssystemer satte sig imidlertid ikke til opgave at introducere udsendelser, information eller musikperik, men havde brug for radiotelefoni til forretning og gavnlig tovejskommunikation, men en uventet ting skete ...
Alle er trætte af irriterende radio- og tv-reklame. Men af hensyn til historisk retfærdighed må vi indrømme, at radioreklamer dukkede op før udsendelsen. Og det mest direkte relaterede til det er ingen anden end opfinderen af audion.
Dette er, hvad Lee de Forest selv skrev: ”I 1909 producerede jeg trådløse telefoner til USA. Hvert kit blev testet ved hjælp af fonografnotater. Til min overraskelse nød mange skinke og professionelle operatører disse kontrolprogrammer. Ideen om udsendelse kom naturligvis til mig. Attraktiv musik og interessante programmer kunne udsendes, hvilket skaber et behov for trådløst udstyr. ”
Til reklameformål blev de første live udsendelser fra New York Metropolitan Opera arrangeret, og i november 1916 blev ideen om at overføre tælleproceduren under præsidentvalget realiseret. Det var hun, der øgede interessen for radioudsendelser kraftigt.
For første gang i verden begyndte regelmæssig udsendelse i USA fra byen Pittsburgh siden 1921. Den første radioreklame, der beskrev fordelene og de lave omkostninger ved lejligheder i skyskrabere på Long Island, blev sendt i 1922 fra New York. Lee de Forest havde imidlertid intet at gøre med hende.
Fig. 5.
En anden opdagelse
Efter at have med succes implementeret sin lyd i en radiomodtager kunne Lee de Forest ikke gå forbi ideen om at bruge den i en radiosender. Faktum er, at genereringen af radiobølger er forbundet med enheder, der udfører oscillerende processer. Der er mange sådanne udsendelser af vibrationer i naturen. Dette er en klingende klokke og stemmebånd og en lysekrone, der svinger under loftet, og en pendul fra et vægur.
I elektricitet kan du oprette en kilde til svingning ved at kombinere en ladet kondensator og induktans i et kredsløb og danne et såkaldt oscillerende kredsløb. Alle naturlige vibrationssystemer producerer dæmpede vibrationer. Strengen ophører med at lyde efter nogen tid, havbølgerne roer sig. Svingninger i kredsløbene falder også.
Udsendelser i høj kvalitet kræver usamplede svingninger. Og det er ikke let at gøre. I det lange bølgelængdeområde kan du oprette en maskingenerator med højfrekvente svingninger. Men hvordan løses problemet med det svingende kredsløb, der giver svingninger med næsten enhver frekvens?
For eksempel blev der i et vægur til at skabe udampede svingninger af pendelen i adskillige dage indbygget specielle mekanismer, der regelmæssigt skubber pendelen på et strengt defineret tidspunkt i sin bevægelsesfase. Energien til dette tages fra de hævede vægte eller sårfjederen. Enheden kaldes en ankermekanisme.
Men hvad med oscillerende kredsløb? Lee de Forest inkluderer et oscillerende kredsløb i kredsløbet til hans audions gitter, og gennem de elektriske kredsløb falder det forstærkede signal fra det oscillerende kredsløb igen på det samme kredsløb, "skubber" svingningerne i det rigtige øjeblik, så amplituden og åbningen i elektroteknik kaldes positiv feedback og nu bruges i tusinder af forskellige enheder.
Lee de Forest modtog et patent på dette system i 1915. Nu var det ikke svært at få elektriske svingninger af de krævede frekvenser. Det er sandt, at de første rørgeneratorer i starten ikke kunne levere den krævede kraft til senderne. En hård konkurrence vil begynde mellem vekselstrømsgeneratorer og rørgeneratorer. I sidste ende forsvinder generatorerne fra brug, og den elektroniske lampe indtager sin retmæssige plads.
Men opfinderen af audionen ville ikke være amerikaner, hvis han ikke havde fundet praktisk anvendelse til sin enhed, ikke kun på radioen. Han skaber det første elektroniske musikinstrument.
Efter at have konstrueret en elektrisk generator af lydfrekvenser ved auditions, en triode pr. Oktav og forstærket signalerne, indfører han dem i højttalere placeret omkring rumets omkreds. Så undervejs løses problemer med surround sound. Men vigtigst af alt ved at ændre indstillingen af de svingende kredsløb lykkedes det Lee de Forest at få fortryllende lyde, usædvanlige for det menneskelige øre.
Lee de Forest kaldte sit instrument "lydpiano". Samtidig blev profetiske ord udtrykt: ”Jeg håber, at jeg ved hjælp af denne lille elektroniske lampe kan gøre instrumentet perfekt nok, så musikere kan realisere deres rigeste musikalske fantasier.”
"The Great Mute" talte
Biograf optrådte næsten samtidig med den første radiomodtager. Brødrene Louis og Auguste Lumiere gennemførte i marts 1895 en pilot-demonstration af de første dokumenterede skud. Ved udgangen af det år blev den første kommercielle filmteater bygget i Paris. Oprindeligt kunne film ikke engang betragtes som sådan, men biografer blev imidlertid omtalt som ”tekniske attraktioner” under navnet ”live fotografering”.
Men meget snart blev disse attraktioner seriøse konkurrenter til det almindelige teater. En ny kunstform vokser frem, billigere og mere mobil. Snart dækkedes hele De Forenede Stater af et netværk af biografer, der blev besøgt af op til 5 millioner seere pr. Dag. Det blev klart, at dette også er en stor forretning [7].
Men hvor længe kan folk være interesseret i, omend kunstneriske, men ansigtsudtryk og korte undertekster? Utseendet på fremtrædende skuespillers skærme hævede prestige for ny kunst til titlen "stor stum", men som englænderne siger, "et mirakel er kun ni dage et mirakel." Antallet af biografbesøgere er begyndt at falde.
For at forbedre situationen begyndte de at ansætte specielle musikere, tappere, der ledsagede filmshowet med musik. Den store A. Edison tilpassede sin fonograf til dette formål.
En vis opfinder, Homon, tilbød den ærverdige offentlighed en "kronofon". Et højt navn skjulte en almindelig fonografplade, roteret synkront med en filmmotor, hvor skuespillerne fra skuespillerne mere eller mindre faldt sammen med lyden. Men grammofonen stod nær filmskærmen, og projektoren var i den anden ende af hallen. Det var vanskeligt at styre et sådant system. Om lydkvaliteten viste sig, som de siger, at være ude af arbejde.
Elektriske virksomheder fusionerede i konglomerater. Gigantiske virksomheder havde ikke brug for ham, og stolthed lod ham ikke være tilfreds med stillingen som en almindelig ingeniør med en månedlig løn. Og Forest besluttede at tackle problemerne med at score film.
Hans idé var, at "lys bunny" optog på en lysfølsom film lydvariationerne på lydsporet parallelt med billedet. Synkroniciteten var perfekt. Ved hjælp af auditions var det muligt at opnå ethvert volumen.
For at reklamere for sin nye opfindelse fra 1923 til 1927, skød Lee de Forest mere end 100 lydshorts med mange berømte skuespillere og forudså udseendet af moderne videoklip.
Opfinderen for at reklamere for sin ”fonofilm” overraskede landsmænd ved at gengive den 30. amerikanske præsident Coolidge's tale på græsplænen foran Det Hvide Hus på filmskærmen. For første gang talte en amerikansk leder fra skærmen. Publikum glædede denne nyhed. Feberen begyndte igen. Blev født
Hollywoods gyldne tidsalder.
Men opfinderen behøvede ikke at drage fordel af denne succes. ”Advokaterne fra Western Electric and Phone Company,” skrev biografen i Forest, M. Wilson, ”med succes cirkelede fingeren og udnyttede sin opfindelse gratis.”
Et stort og frugtbart liv blev brugt af den amerikanske ingeniør Lee de Forest. Menneskeheden skylder ham meget. En af de første troede han på eksistensen af et elektron sammen med Fleming lagde grundlaget for radioelektronik.
Resultaterne af hans forskning har fundet anvendelse i mange velkendte ting: fra en ultramoderne mobiltelefon til en stregkode på varer. På trods af adskillige andragender blev han imidlertid aldrig tildelt Nobelprisen.
Den 5. oktober 1956, 50 år efter opfindelsen af radiorøret (audion), tildelte den franske regering Lee de Forest Order of the Legion of Honour. Ved præsentationen af prisen blev ordene sagt, at "opdagelsen af Lee de Forest er en af de største i videnskabens og teknologiens historie, og eksperter på alle videnskabsområder skulle udtrykke deres respekt, deres påskønnelse og deres beundring." Disse ord blev talt af Nobelpristagens fysiker Louis de Broglie, en af grundlæggerne af kvantefysik. Og han vidste, hvad han sagde.
Se også på elektrohomepro.com
: