Радио на службе у человека
Шрифт:
Заметьте, через сколько секунд слышится эхо, и вы сможете определить расстояние до препятствия, отразившего волну. Например, если вы, находясь в холмистой местности, произнесёте резкий короткий звук и услышите ответное эхо через б секунд, то, значит, холм, отразивший звук, находится от вас на расстоянии около 1 километра.
В самом деле, очевидно, что звуковая волна шла один километр до холма 3 секунды и 3 секунды возвращалась обратно.
Если отражающее препятствие невелико по размерам, то отражённый звук будет очень слаб, и ухо его воспринять не сможет. Но специальные чувствительные приборы позволяют обнаружить отражение звука даже и в этом случае.
5. КАК РАСКАЧИВАЮТ КАЧЕЛИ
Все
Такое же явление происходит и с волнами. Любая механическая или звуковая волна, достигая какого-либо тела, способного колебаться, приводит его в колебания. Обычно эти колебания настолько слабы, что заметить их трудно. Но иногда бывает иначе. Так, если вы будете длительно петь какую-либо ноту перед роялем с открытой крышкой, то после того, как вы замолчите, можно услышать звук, издаваемый одной из струн, именно той, период колебаний которой совпадает с периодом колебаний спетого звука. Струна как бы отзывается на ваш звук. Если вы споёте другую ноту, то на неё отзовётся другая струна, так как каждая из струн рояля имеет свой определённый период колебаний. Такой же опыт можно сделать и с гитарой, только в этом случае не каждый звук будет вызывать ответное звучание струны, так как гитара имеет всего 7 или 9 струн, и период возбуждающего звука может не совпасть с периодами гитарных струн.
Сжатия и разрежения воздуха, создающиеся при пении, действуют на струну так же, как толчки действуют на качели. Сжатие толкает струну вправо; она изгибается. Но так как струна упруга, она сейчас же начинает выпрямляться, причём если в этот момент сжатие в воздухе сменилось разрежением, то струна распрямляется свободно и идёт в другую сторону. Следующее сжатие воздуха снова толкает её вправо, и так далее. Если воздушные толчки действуют в такт, то струна раскачивается.
Это замечательное явление называют резонансом («резонанс» по-русски обозначает «отклик»). При резонансе период колебаний раскачиваемого тела как раз совпадает с периодом колебаний той силы, которая раскачивает тело.
При благоприятных условиях размах резонансных колебаний может в тысячи раз превышать размах в отсутствии резонанса. Известны случаи, когда резонансные колебания приводили к катастрофам. Так, однажды по мосту проходила воинская часть, двигавшаяся «в ногу». Случайно период шагов солдат совпал с периодом собственных колебаний моста. В результате мост раскачался настолько сильно, что разрушился. Теперь в воинских уставах указывается, что по мостам воинская часть должна идти «не в ногу», чтобы не создать опасного резонанса.
Явление резонанса используется также для усиления звуков, возбуждаемых в воздухе каким-либо колеблющимся телом. Так, если держать звучащий камертон (так называют прибор, похожий на вилку; он применяется при обучении пению) в руках, то издаваемый им звук кажется тихим; создаваемая камертоном звуковая волна слаба, так как маленькие ножки камертона приводят воздух только в очень слабое движение. Но если поставить камертон на полый ящик, открытый с одного конца (рис. 5), то он быстро приведёт в колебание весь столб воздуха, заключённый в ящике; издаваемый звук оказывается более
Легко при этом заметить, что если камертон держать в руках, то он звучит дольше, но зато слабее, чем камертон с ящиком. Это происходит потому, что в последнем случае — при камертоне с ящиком — отдача звука в окружающее пространство («излучение» звука) происходит быстрее, камертон быстрее теряет энергию и перестаёт колебаться.
II. У КОЛЫБЕЛИ РАДИОСВЯЗИ
1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК КАК МАГНИТ
Всем вам, конечно, знаком электрический ток. Он течёт по проводам, освещает наши дома, нагревает утюги и плитки, приводит в движение самые разнообразные машины. Учёные установили, что электрический ток — это движение мельчайших частиц, электронов, которые текут по проводам под действием электрических сил.
При своём движении электроны сталкиваются с частицами вещества, из которого сделана проволока. В результате этих столкновений получается тепло (вспомните, что если ударять молотом по наковальне, то оба тела также нагреваются). Это нагревание широко используется в электрических лампочках (в них тонкая металлическая нить накаляется током добела) и в электрических плитках.
Ho, кроме того, что электрический ток греет проволоку, он создаёт одно явление, более важное для нас.
Если поднести проволоку с током к магнитной стрелке компаса, то эта стрелка поворачивается. Как известно, точно так же поворачивается магнитная стрелка и от приближения магнита. Значит, ток действует на магнитную стрелку подобно магниту, т. е. ток создаёт вокруг себя магнитные силы. Если проволока прямая, то эти силы малы, их трудно заметить. Но если свернуть проволоку в катушку, магнитные силы делаются более заметными. B этом случае можно заметить действие катушки не только на лёгкую стрелку; если к катушке поднести большой магнит, то он может даже втянуться в катушку. Если изменить направление тока, т. е. поменять местами концы проволоки, присоединённые к источнику тока, то магнит будет уже не втягиваться в катушку, а выталкиваться из неё.
Но ведь хорошо известно, что если подносить один магнит к другому, то они также либо притягиваются, либо отталкиваются — в зависимости от того, какие концы магнитов сближаются. Следовательно, катушка с током становится подобной магниту. И действительно, она, как обыкновенный магнит, притягивает кусок стали, железа, гвозди и тому подобные вещи. Поэтому её называют электромагнитом.
Если теперь вблизи проволочной катушки укрепить стальную круглую пластинку — мембрану — и пропускать по катушке ток, то эта пластинка, притягиваясь к катушке, будет прогибаться. При прекращении тока она будет распрямляться. Таким образом, когда ток ослабляется или усиливается, то и пластинка то выпрямляется, то прогибается, т. е. приходит в колебания. Это колебание передаётся воздуху. Если ток изменяется со звуковой частотой (от 20 до 20000 раз в секунду), то и колебания пластинки и воздуха получаются звуковыми — пластинка звучит.
Таким именно образом и устроен аппарат для передачи звука при помощи электрического тока — телефон. Только в настоящем телефоне, кроме катушки и пластинки, имеется ещё магнит, вставленный в катушку. Он улучшает действие телефона.
При телефонном разговоре между двумя какими-либо местами они соединяются проволоками, по которым течёт электрический ток, меняющийся с частотой звука. Достигая телефона, ток приводит его мембрану в колебания, и в телефоне слышен звук.