Ли де Форест і перші кроки електроніки

Ли де Форест і перші кроки електроніки

Хасапов Борис.

Гении прокладають дороги в науках, а люди, які мають розумом і смаком, розрівнюють і прикрашають їх. Поліпшення доріг слід рекомендувати, у тому щоб краще переходити з одного боку в іншу.

Г. До. Ліхтенберг (1742−1799).

Какой нації хотілося б назвати однієї з синів винахідником радіо та вважати пріоритет великого відкриття над своєю батьківщиною? Ось чому вже століття не вщухають суперечки серед істориків науки. Наводяться убедительнейшие докази й думки, у яких фігурує непогані і багато імен: Максвелл (Англія), Герц (Німеччина), Бранлі (Франція), Попов (Росія), Марконі (Італія).

Среди цієї плеяди великих умів, кожен із яких заслуговує честі бути включеною у «життєпис» нового засоби зв’язку, можна зустріти і інших учених, «нижчого рангу». Але й у тому числі американський інженер Лі де Форест здається постаттю, здавалося б, ні підходить ролі засновника радіо. Адже до досліджень у сфері радиотелеграфии він приступив, вже після того як перші сигнали було передано через Атлантику, а іскрової телеграф, як тоді називали радіо, досить використовувався практично. Але чому на батьківщині инженера-ученого, США, його ім'я вимовляють у поєднанні зі словом «батько радіо» і навіть «дідусь телебачення»? Адже того мають бути вагомі підстави. І що є.

Радиотелефон — це актуально

Конец ХIХ в. був позначений подією, якому спочатку додали мало значення. Асистенти А. З. Попова — П. М. Рибкін і.

Д. З. Троїцький виявили з теперішньою погляду «самоочевидну» річ.

Пытаясь знайти несправність в радіоприймачі «прозвонкой» електричних ланцюгів з допомогою звичайної телефонної трубки, вони чітко почули радіосигнали абетки Морзе найближчій радіостанції.

Во-первых, це означало, що з допомогою радіохвиль можна передавати звукові сигнали. По-друге, з’явилася можливість приймати на слух малопотужний сигнал, який не реагувало реле приймача — неодмінний елемент перших конструкцій.

26 липня 1899 р. А. З. Попов отримує російську привілей і патенти в Англії та Франції на «Телефонний приймач депеш, посылаемых з допомогою електромагнітних хвиль у системі Морзе» [2]. Випробування нової виборчої системи зв’язку було вирішено провести на діючої ескадрі Чорноморського флоту. Під час літньої кампанії 1901 р. у районі Новоросійська дальність передач часом досягала 80 миль (близько 150 км). Хоча зона впевненого прийому була трохи менше, але висновок, що радіохвилі сприймаються і поза обрієм, була однозначною [3].

.

Здесь доречно навести класичний приклад «благоглупости», коли бюрократія слід за шляхів розвитку прогресу. «Командування Чорноморського флоту, — повідомив Рибкін, — заборонило використання радіотелефонів на флоті, посилаючись на можливість те, що телеграфний стрічка є документом, тоді як довіряти радисту, що брав на сл зажадали підтверджувати гербовою печаткою. А час йшло, попереду були трагедії Цусіми і «Титаніка», проте ніяких стимулів щодо дослідницьких робіт у галузі передачі людської розмови з радіо був.

В США у період такі має. Отримані результати цих показали, що іскрові передавачі цієї мети не годяться і частота несучою хвилі повинна бути щонайменше 10 тис. періодів в секунду. Питаннями радіотелефонії зайнявся інженер Р. Фесенден, створив високочастотні электромашинные генератори (альтернаторы). З 1906 р. з допомогою і було проведено перші радіотелефонні переговори узбережжя Атлантики. До речі, їх темою була вартість риби на Бостонському ринку.

Судоводители США відмовилися вивчати правила роботи з телеграфному ключі, було вирішено мати радистів лише з пасажирських судах (інші суду обладналися лише радіотелефоном).

«Аудион» — так названо винахід

Ли де Форест з’являється на арені робіт з искровому телеграфу в 1900 р. Змінивши кілька лабораторій піонерів нового виду зв’язку, в 1902 р. він організує власну «Американську компанію бездротового телеграфу».

Из електротехніки і було відомо, що з опроміненні повітря полум’ям палаючій свічки він працює проведених. Те саме відбувалося при нагріванні будь-якого розрідженого газу. Упевнена, що раніше чи пізно серед світних під впливом електричного струму газів може бути знайдений хороший детектор для хвиль Герца, Лі де Форест вдається до експериментам.

Уже в 1903 р. він зробив дуже вдалий та перспективний досвід. Дві платинові обкладки повітряного конденсатора «лизало» полум’я пальники, а на плазму всередині його діяло полі електромагнітної котушки, включеної між антеною і засипали землею (рис. 1). З допомогою цього детектора Лі де Форест прийняв сигнали з судна, який стояв у Нью-Йоркській гавані. Перший успіх окрилив винахідника. Але застосувати такий устрій практично не за можливе. «Було очевидним, що з судновий радіостанції пристосування з газовим полум’ям неприйнятно, — записав винахідник, — тож почав шукати спосіб нагрівати газ безпосередньо електричним струмом». Найпростіше цієї мети було використовувати звичайну эдисоновскую електролампочку, запровадивши туди платинові платівки електродів і обернув частиною приймальні котушки скляний балон лампи. Згодом одне із платинових електродів був вилучений, а замість нього було застосовано розпечена нитку лампи (рис. 2). Радіоприймач з такою детектором працював буде не гірший інших аналогічних приладів, але й краще.

Проводя численні досліди, Лі де Форест якось обернув скляний балон лампи металевої фольгою, з'єднаної з антеною. Приймач став чутливішим. «У той час, — згадує учений, — я зрозумів, що ефективність лампи може бути збільшена, якщо хтось третій електрод помістити всередину». Що експериментатор і поспішив зробити. Якість приймання зросла. Подальші досліди наводять винахідника до думки, що це ефективним, якщо вмістили його між ниткою розжарювання і токоприемной пластиною. «Вочевидь, — здогадується Лі де Форест, — що третій електрод ні бути суцільний пластиною».

Начались пошуки матеріалів, форм і збільшення розмірів електрода, і навіть місця його розташування між двома висновками лампочки.

Наиболее вдалою виявилася конструкція, у якій роль одного електрода виконувала розпечена нитку напруження лампочки, вміщеній на другий електрод як циліндра. Між ними розташовувався третій електрод, виконаний як дротяною спіралі (рис. 3). Своє дітище винахідник назвав «аудионом» (від латинського «аудіо» — чути і грецького «іон» — що йде). Якість роботи устрою визначалося за силою звучання прийнятого сигналу на слух, і її переважала всі застосовувані доти прилади. Пізніше з легкої руки англійського електротехніка Вільяма Икклза лампи із трьома електродами почали називати триодами.

Поиски істини і «відкриття

Флотские радисти (саме на флоті застосовувалося новий спосіб зв’язку), прагнучи збільшити чутливість аудионов, розігрівали нитку напруження до неприпустимих меж, і вони перегоряли. Фахівці військово-морського флоту, не розібравшись в проблемі, дали розпорядження «не набувати аудионы, а користуватися старими детекторами».

Ученые не знаходили жодних знахідок в конструкції Лі де Фореста. Ось що писав винахідник діода Флемінг: «У 1906 р. д-р Форест описав прилад, під назвою їм аудионом, що є простим повторенням мого, описаного вісімнадцятьма місяцями раніше. Запроваджене зміна це не дає істотної різниці у діях приладу як детектора» [6]. Писано в 1907 р., але у 1908;м француз До. Тиссо підтверджує пріоритет Флемінґа.

Интересен те що, що обидві винахідника оригінальних електронних приладів, які взяли електрон реальністю, підходили до визначення пріоритету із різних позицій. Флемінг вважав прилади електронними, а Лі де Форест — ионными. Проте дивного у цьому.

.

Существовавшие тоді вакуумні насоси, призначеними для електричних лампочок розжарювання, були такі недосконалими, що це дозволяло трактувати процеси, які у аудионе, подвійно. Лі де Форест вважав, що його прилад працює за принципом іонізації глибоко розрідженого газу. Тільки винахід диффузионных вакуумних насосів і багаторічні дослідження дозволили досконально вивчити можливості радіолампи з додатковим електродом й переконатися в електронному характері внутрішніх процесів. Воістину революційної стала здатність аудиона посилювати що надходить нею сигнал. Радіоприймачі тепер могли сприймати сигнали віддалених радіостанції чи дуже слабкі. Потужності передавачів були зменшено, що викликало дедалі ширшому поширенню радіотелефону.

Однако розвиток систем передачі людської промови не ставило своїм завданням впровадження радіомовлення, інформації, або музичних перике треба було радиотелефония для ділової гри і вигідною двосторонньої зв’язку, але сталася подія…

Всем набридла настирлива радіоі телереклама. Але, заради історичної справедливості слід визнати, що радиореклама з’явилася раніше радіомовлення. І найбезпосередніший стосунок до неї має хто інший, як винахідник аудиона. Ось що писав сам Лі де Форест: «У 1909 р. я виробляв радіотелефони для США. Кожен комплект випробувала з допомогою записів фонографа. На подив, багато радіоаматори та професійні оператори насолоджувалися цими контрольними передачами. Природно, мені прийшла ідея щодо радіомовлення. Приваблива музика й цікаві програми могли передаватимуться у ефір, створюючи попит на бездротове устаткування». З метою реклами було організовано перші трансляції у прямому ефірі з Нью-Йоркській «Метрополітен опера», а листопаді 1916 р. було втілено ідею передачі процедури підрахунку голосів під час президентських виборів. Саме він різко підвищила інтерес до широкомовним передачам на радіо.

Впервые у світі регулярне радіомовлення почалося США з міста Піттсбурга з 1921 р. Перша радіореклама, у якій розписувалися гідності і низька вартість квартир в висотках Лонг-Айленда, було передано в 1922 р. з Нью-Йорка. Однак до ній Лі де Форест у відсутності нічого спільного.

Еще одне відкриття

Успешно запровадивши свій аудион в радіоприймач, Лі де Форест було пройти повз ідеї використовувати їх у радіопередавачеві. Річ у тім, що генерування радіохвиль пов’язане з пристроями, здійснюють коливальні процеси. Таких випромінювачів коливань у природі безліч. І це звучав дзвін, і голосові зв’язки, і хитна під стелею люстра, і маятник настінних годин.

В електриці можна створити джерело коливань, об'єднавши в ланцюг заряджений конденсатор і индуктивность, утворивши так званий коливальний контур. Усі природні коливальні системи видають затухающие коливання. Струна згодом перестає звучати, морські хвилі заспокоюються. Коливання в контурах теж загасають. Для високоякісних радіопередач потрібні коливання невщухаючі. І це непросто зробити. Для довгохвильового діапазону можна створити машинний генератор високочастотних коливань. Але як вирішити питання з колебательным контуром, які забезпечують коливання практично будь-який частоти?

Вот, наприклад, в настінних годиннику до створення незатухающих коливань маятника протягом кількадобового були вмонтовані спеціальні механізми, які регулярно підштовхують маятник у суворо нагальні моменти за фазою його руху. Енергія при цьому береться у порушених гир чи заведеній пружини. Пристрій називається анкерным механізмом.

А як бути з колебательным контуром? Лі де Форест включає коливальний контур в ланцюг сітки свого аудиона, і з електричним ланцюгах посилений сигнал з коливального контуру знову цей самий контур, «підштовхуючи» у потрібний момент коливання, щоб амплітуда иткрытие в електротехніці назвали позитивним зворотним зв’язком і сьогодні застосовується у тисячах різних пристроїв. Патент з цього систему Лі де Форест одержав у 1915 р. Тепер жодних труднощів не становила отримувати електричні коливання потрібних частот. Щоправда, перші лампові генератори спочатку було неможливо забезпечити потребных для передавачів потужностей. Розпочнеться найжорстокіша між альтернаторами і ламповыми генераторами. Зрештою альтернаторы зникнуть з ужитку, а електронна лампа займе належне місце.

Но винахідник аудиона було б не американцем, якби не знайшов практичного застосування своєму влаштуванню як на радіо. Він створить перший електронний музичний інструмент.

Сконструировав на аудионах електричний генератор звукових частот за одним триоду кожну октаву і посиливши сигнали, позивається в гучномовці, розташовані за периметром кімнати. Так попутно вирішуються питання об'ємного звуку. Але, головне, змінюючи надстройку коливальних контурів, Лі де Форесту удалося одержати чарівні, незвичні для людського слуху звуки. Свій інструмент Лі де Форест назвав «аудион-пиано». У цьому були висловлені пророчі слова: «Сподіваюся, що з допомогою цій маленькій електронної лампи зможу зробити інструмент досить досконалий, щоб музиканти могли реалізовувати свої найбагатші музичні фантазії».

«Великий німий» заговорив

Кинематограф з’явився майже разом з першим радіоприймачем. Брати Луї і Огюст Люм'єр у березні 1895 р. провели досвідчену демонстрацію перших документально знятих кадрів. Наприкінці цього року побудували перший комерційний кінотеатр в Парижі. Спочатку фільми не можна було вважати такими, втім, кінотеатри і ставилися до «технічним атракціонам» під назвою «жива фотографія».

Но дуже швидко ці атракціони стали серйозними конкурентами звичайному театру. Народжується нового вигляду мистецтва, дешевий і мобільний. Невдовзі всю територію США покрилася мережею кінотеатрів, котрі відвідували до 5 млн глядачів щодня. Стало ясно, що це і великий бізнес [7].

Но чи довго можна зацікавлювати людей хоч і художньої, але мімікою і короткими субтитрами? Поява екранами видатних акторів підняло престиж нового мистецтва до звання «великого німого», але, як кажуть англійці, «диво — лише дев’ять днів диво». Кількість відвідувачів кінотеатрів стало скорочуватися.

Чтобы виправити стан, стали наймати спеціальних музыкантов-таперов, котрі супроводжували кіносеанси виконанням музики. Великий А. Едісон пристосував цієї мети свій фонограф. Якийсь винахідник.

Гомон запропонував шанованій публіці «хронофон». Під гучним назвою ховалася звичайна грамплатівка, вращаемая одночасно з кінострічкою електродвигуном, де рухи губів акторів більш-менш збігалися з звуком. Але грамофон стояв біля кіноекрана, а проектор й інші кінці залу. Управляти такий системою було важко. Про якість звукаест виявився, що називається, без роботи. Електротехнічні фірми зливалися в конгломерати. Гігантським компаніям він не була потрібен, а задовольнятися становищем пересічного інженера з місячним платнею не дозволяла гордість. І Форест вирішив зайнятися проблемами озвучування фільмів.

.

Его ідея в тому, що «світловий зайчику» записував на світлочутливої плівці варіації звуку на звукову доріжку паралельно зображенню. Синхронність була ідеальна. З допомогою аудионов можна було домогтися будь-який гучності. Для реклами свого нового винаходи з 1923 по 1927 р. Лі де Форест зняв більш 100 звукових короткометражок із багатьма відомими акторами, випередивши поява сучасних відеокліпів. Винахідник для реклами свого «фонофильма» здивував співвітчизників тим, що відтворив на кіноекрані виступ 30-го президента США Кулиджа на галявині перед Білим домом. Вперше американський лідер заговорив із екрана. Публіку ця книжка привела захоплення. Знову почалася кинолихорадка. Народжувався.

«Золотой століття» Голлівуду. Але скористатися цим успіхом винахіднику більше не довелося. «Адвокати фірм „Вестерн електрик“ і „Телефон Компані“, — записав біограф де Фореста М. Уїлсон, — успішно обвели його навколо пальця і скористалися його винаходом безоплатно».

Большую і плідну життя прожив американський інженер Лі де Форест. Людство багатьом йому зобов’язане. Серед перших він повірив у існування електрона, разом із Флемінгом заклав підвалини радіоелектроніки. Результати його досліджень знадобилися у багатьох звичних речах: від суперсучасного мобільного телефону до штрих-коду на товарах. Проте, незважаючи на численні клопотання, Нобелівської премії він і не визнаний гідним.

5 жовтня 1956 р., через 50 багатьох років після винаходи радіолампи (аудиона), уряд Франції нагородило Лі де Фореста орденом «Почесного легіону». На вручення нагороди пролунали слова, що «відкриття Лі де Фореста є один з найбільших історія науку й техніки, а фахівці всіх галузей науки повинні висловити свою пошану, свою вдячність і свій захоплення». Вимовив це слово лауреат Нобелівської премії, фізик Луї де Бройль, одне із творців квантової фізики. А адже він знав, що говорив.

Список литературы

1. Мітчелл Уїлсон. Американські вчені України та винахідники. — М., Знання, 1964. З. 129.

2. Родіонов У. М. Зародження радіотехніки. — М., Наука, 1985. З. 87−89.

3. Попов А. З. До 50-річчя винаходи радіо: Рб. документів. — Л., 1975, З. 205−206.

4. Рибкін П. М. Упродовж десяти років з винахідником радіо. — М., Связьиздат, 1946. З. 48−49.

5. Фессенден Р. Бездротова телефонія // Електричні хитання й хвилі: Збірник. Вип. 1. — СПБ, 1910. З. 65−116.

6. Флемінг Д.А. Нові кроки у розвитку телеграфування з допомогою електричних хвиль/ «Електричні вагання і хвилі». Збірник. Вип. 1. СПБ, 1910, з. 50−51.

6. Енциклопедичний словник Гранат. Т. 24, вид. 13, М., 1914.

Для підготовки даної праці були використані матеріали із сайту internet.