История выдающихся открытий и изобретений
Шрифт:
С 1880 г. он начал вдумчиво исследовать причины этого явления и обнаружил, что почернение колбы вызвано осаждением на ее поверхности частиц раскаленной угольной нити. Но как «поймать» эти частицы и определить, заряжены ли они, и если да, то каким зарядом – положительным или отрицательным?
Через три года экспериментов Эдисон создает опытную установку. На пути потока частиц он укрепил металлическую пластину, соединенную через гальванометр с источником питания. Оказалось, что угольные частицы отрывались от той ветви U-образной нити (рис. 9.1), которая соединялась с отрицательным полюсом батареи. Значит, эти частицы обладают отрицательным зарядом, и если внутри колбы поместить электрод, соединенный с положительным полюсом источника питания, то частицы будут притягиваться к нему. Эдисон изготовил лампу с добавочным металлическим электродом, соединенным с положительным
Рис. 9.1. Схема опыта Эдисона:
1 – угольная нить; 2 – металлическая пластина; 3 – гальванометр
Через несколько лет, когда Дж. Дж. Томсоном был открыт электрон (1897), стало ясно, что Эдисон открыл эмиссию электронов с раскаленной нити. В 1884 г. в Американском институте инженеров-электриков был сделан доклад об «Эффекте Эдисона», который сразу же был опубликован. Это была первая в мировой технической литературе статья об электронике.
С изобретением радио и широчайшим распространением радиосвязи во всем мире связаны имена нескольких талантливых ученых и изобретателей, каждый из которых сделал свой вклад в создание одного из величайших завоеваний науки и техники. Но первым, кто должен быть назван среди них, был уже известный своими открытиями Никола Тесла.
Еще в 1893 г. он разработал основные элементы радиосистемы, в том числе передатчик и приемник, настроенные в резонанс. Как писал один из английских биографов [9.3], в его схеме «были все признаки радио». Тесла указывал, что, если высокочастотный сигнал пропустить через катушку и конденсатор, то возникнет «резонансный эффект», передающийся на большое расстояние без проводов. И хотя он запатентовал часть своей радиосистемы с описанием аппаратуры, он «…никогда не занимался ее коммерческим применением и даже не удосужился сообщить об этом в печати». Кстати, так он поступал со многими своими открытиями, оставляя другим возможность их использования. А.С. Попов, создав в 1895 г. первый практически пригодный радиоприемник, тоже не получил на него патента. Это позволило итальянскому изобретателю Г. Маркони запатентовать в 1897 г. свою схему и заявить о своем приоритете. И только в 1943 г. через полгода после смерти Н. Теслы американский суд официально подтвердил его приоритет в изобретении радио. Отметим, что после утверждений Маркони о его заслугах, Н. Тесла в частных беседах указывал, что Маркони заимствовал идеи из 17(!) его патентов. Выдающийся английский физик Э. Резерфорд (1871-1937), называя Теслу «вдохновенным пророком электричества», подчеркивал: «Изобретателем беспроводной связи считается Маркони, но на самом деле это был Тесла».
Миллионы людей, с успехом использующие в наши дни мобильные телефоны, даже не представляют, что более 100 лет назад Тесла предсказывал возможность создания «радиотелефонных приемников, дешевых и портативных – не больше наручных часов», позволяющих передавать и слушать сообщения «по всему земному шару». Как сказал Цицерон об Архимеде (287-212), «…в нем больше гения, чем может вместить человеческая природа». Этими же словами можно характеризовать Н. Теслу.
Мы еще вернемся к работам Маркони, но прежде подробней осветим вклад А. С. Попова в изобретение радио. Работая преподавателем Минного офицерского класса в Кронштадте, А.С. Попов (1859-1905) еще до начала 90-х годов высказывал мысль о «возможности использования лучей Герца (т.е. электромагнитных волн) для создания беспроводной связи», потребность в которой наиболее остро ощущалась на флоте. Об этом, в частности, он говорил в своей лекции в Кронштадтском морском собрании в 1889 г. Основное внимание Попов уделял надежному и устойчиво работающему индикатору электромагнитных волн.
Еще в 1891 г. французский физик Бранли создал индикатор электромагнитных волн – стеклянную трубку, наполненную металлическими
Второй, более сложной, проблемой явилось восстановление чувствительности когерера. То, что делали Бранли и Лодж, Попова никак не устраивало. Один из биографов писал о том, как долго и мучительно думал А.С. Попов над тем, чтобы автоматизировать работу когерера, как «заставить» электромагнитную волну «самую себя обслуживать». Однажды, когда у входа его квартиры зазвенел электрический звонок, Попов, в который раз взглянув на его «молоточек», мгновенно представил схему «звонкового реле», которое будет и сигнализировать о наличии излучения, и при обратном ударе «молоточка» встряхивать когерер. Это было – как все гениальное – просто, но Попов был подготовлен всей предыдущей работой к тому, чтобы увидеть то, что не увидели другие.
Огромной заслугой А. С. Попова является успешное решение этой сложной для того времени задачи. В результате многочисленных экспериментов он изобрел «Прибор для обнаружения и регистрирования электрических колебаний», явившийся первым практически пригодным радиоприемником. На схеме (рис. 9.2) когерер MN горизонтально подвешен на легкой пружине, над ним помещен электрический звонок. Под воздействием электромагнитной волны срабатывал когерер и замыкал цепь нижнего электромагнитного реле. При замыкании контактов реле в цепь той же батареи посредством провода CD включалось второе верхнее «звонковое» реле. Якорь звонка притягивался, и молоточек ударял по чашечке звонка. Но при этом (вот где проявился изобретательский талант А.С. Попова!) размыкалась электрическая цепь звонка, молоточек опускался вниз, восстанавливая чувствительность когерера. Прибор снова был готов к приему новой электромагнитной волны. Для повышения устойчивости работы приемника в цепь когерера включались индуктивные катушки А, В.
Рис. 9.2. Схема радиоприемника А.С. Попова
Как позднее писал О. Лодж, «Попов первый заставил сам сигнал вызывать обратное действие, и этим нововведением мы обязаны Попову». Опыты весной 1895 г. показали, что прибор Попова реагировал и на грозовые разряды, и он соорудил еще один прибор, названный «грозоотметчиком», в котором сигналы от гроз записывались на бумажной ленте.
Вскоре А.С. Попов демонстрировал свой прибор на заседании физического отделения Русского физико-химического общества 25 апреля (7 мая) 1895 г., и его доклад вызвал большой интерес и сочувствие. Этот день в России называется «Днем радио».
Зимой 1895 – весной 1896 г. А.С. Попов занимался усовершенствованием своих приборов, в частности, он использовал более высокую антенну. Присоединив к схеме телеграфный аппарат Морзе, он ввел запись принимаемых сигналов на ленту.
Сообщения о нескольких докладах А. С. Попова были опубликованы в пяти русских печатных изданиях, и достижения ученого высоко оценили специалисты. Но патентной заявки на свое изобретение, как уже отмечалось, А. С. Попов не оформил, чем позднее воспользовались другие изобретатели.
Летом 1896 г. в зарубежной печати появились сообщения об опытах с электромагнитными волнами Г. Маркони (1874- 1937), приехавшего в Англию и сумевшего заинтересовать своими опытами английское Почтовое ведомство и Адмиралтейство. В июне 1896 г. Маркони подал заявку в британское патентное ведомство и получил в июле 1897 г. патент. После этого в докладе Королевского общества были описаны приборы и, как утверждает один из специалистов в области радиотехники [9.2], «за исключением второстепенных деталей аппаратура Маркони по схеме аналогична приборам для беспроводной связи, которые разработал А. С. Попов за 14 месяцев до этого». Кстати, достаточно взглянуть (даже не специалисту) на схему приемного устройства Маркони, чтобы убедиться в их почти полном сходстве. Об этом говорил и писал сам А. С. Попов.