Радиопередатчик попова и беспроводные телеграфы маркони реферат
Обновлено: 05.07.2024
С 1897 года Попов проводил опыты по радиотелеграфированию на кораблях Балтийского флота. Летом 1899 года, когда Попов был в Швейцарии, его ассистенты — П. Н. Рыбкин и Д. С. Троицкий — при проведении работ между двумя кронштадтскими фортами случайно обнаружили, что когерер при уровне сигнала, недостаточном для его возбуждения, преобразует амплитудномодулированный высокочастотный сигнал… Читать ещё >
Изобретатель радио А. С. Попов ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )
Введение
Научные исследования Попова Вопрос о приоритете Попова в изобретении радио Заключение Список литературы
Изобретение радиосвязи — одно из самых выдающихся достижений человеческой мысли и научно-технического прогресса. Потребность в совершенствовании средств связи, в частности установлении связи без проводов, особенно остро проявилась в конце XIX в., когда началось широкое внедрение электрической энергии в промышленность, сельское хозяйство, связь, на транспорте и т. д.
История науки и техники подтверждает, что все выдающиеся открытия и изобретения были, во-первых, исторически обусловленными, во-вторых, результатом творческих усилий ученых и инженеров разных стран. Но лишь немногим из них удалось сделать эти открытия и изобретения достоянием практики и поставить их на службу человечеству. К ним относится талантливый ученый и экспериментатор, профессор Александр Степанович Попов, создавший первый в мире практически пригодный радиоприемник, сумевший при поддержке крупнейших британских промышленников и видных специалистов осуществить радиосвязь через океан на расстояние 3500 км.
Биография
Александр Степанович Попов родился 4 марта 1859 (16 марта 1859) года на Урале в посёлке Турьинские Рудники Верхотурского уезда Пермской губернии. В семье его отца, местного священника, кроме Александра было ещё 6 детей. Жили более чем скромно. В 10-летнем возрасте Александр Попов был отправлен в Далматовское духовное училище, где учился с 1869 по 1871 год.
В 1871 году Александр Попов перевёлся в Екатеринбургское духовное училище. В то время в Екатеринбурге жила со своей семьей его старшая сестра Мария Степановна, по мужу Левицкая.
С 1901 года Попов — профессор физики Электротехнического института императора Александра III. Попов был Почётным инженером-электриком (1899) и почётным членом Русского технического общества (1901).
В 1905 году учёный совет института избрал А. С. Попова ректором.
Скоропостижно скончался 31 декабря 1905 (13 января 1906). Похоронен на Волковском кладбище в Санкт-Петербурге. 2]
Научные исследования Попова
Прибор Попова возник из установки для учебной демонстрации опытов Герца, построенной Поповым с учебными целями ещё в 1889 году; вибратор Герца служил Попову передатчиком. В начале 1895 года Попов заинтересовался опытами Лоджа (усовершенствовавшего когерер и построившего на его основе радиоприёмник, с помощью которого в августе 1894 года сумел получать радиосигналы с расстояния 40 м), и попытался воспроизвести их, построив собственную модификацию приёмника Лоджа.
Главное отличие приёмника Попова от приёмника Лоджа состояло в следующем. Когерер Бранли — Лоджа представлял собой стеклянную трубку, наполненную металлическими опилками, которые могли резко — в несколько сот раз — менять свою проводимость под воздействием радиосигнала. Для приведения когерера в первоначальное состояние для детектирования новой волны нужно было встряхнуть, чтобы нарушить контакт между опилками. У Лоджа к стеклянной трубке приставлялся автоматический ударник, который бил по ней постоянно; Попов ввёл в схему автоматическую обратную связь: от радиосигнала срабатывало реле, которое включало звонок, и одновременно срабатывал ударник, ударявший по стеклянной трубке с опилками. В своих опытах Попов использовал заземлённую мачтовую антенну, изобретенную в 1893 году Теслой.
Вопрос о приоритете Попова в изобретении радио
7 мая было с 1945 года объявлено Днём Радио. В 1995 году ЮНЕСКО провело в этот день торжественное заседание, посвящённое столетию изобретения радио. Совет директоров Института инженеров электротехники и электроники (IEEE) отметил демонстрацию А. С. Попова как веху в электротехнике и радиоэлектронике (19, "https://referat.bookap.info").
Запись относится к заседанию русского физико-химического общества 24 марта 1896 года; в записи четко оговорено, что Поповым на значительное расстояние передавались именно сигналы, то есть, по сути дела, это было то самое устройство, которое через несколько месяцев будет запатентовано Маркони.
Сторонники приоритета Попова указывают, что:
§ Попов первый продемонстрировал практичный радиоприёмник (7 мая 1895)
§ Попов первый продемонстрировал опыт радиотелеграфии, послав радиограмму (24 марта 1896).
§ И то и другое произошло до патентной заявки Маркони.
§ Радиопередатчики Попова широко применялись на морских судах.
На это критики возражают, что:
§ Первое устройство, которое можно назвать приёмником, создал Генрих Герц в 1888 году, а приёмник, работающий на когерере, создал Оливер Лодж в 1895 году и тогда же провёл удачный эксперимент с радиотелеграфической связью, послав сигнал азбукой Морзе на расстояние 40 метров. Приёмник Попова был лишь его усовершенствованием.
§ Не существует документально подтверждённых данных, что Попов пытался серьезно заниматься внедрением радиотелеграфии до 1897 г. (то есть до того, как узнал о работах Маркони).
Заключение
Сегодня средствами радиосвязи оснащены все виды самолетов, морских и речных судов, научные экспедиции. Все более широкое развитие находит диспетчерская связь на железных дорогах, на стройках, в шахтах. Космическая радиосвязь позволяет преодолевать огромные расстояния, с ее помощью мы получаем ценную научную информацию. Но радио — это не только радиотелефонная и радиотелеграфная связь, радиовещание и телевидение, но и радиолокация, и радиоастрономия, радиоуправление и многие другие области техники, которые возникли и успешно развиваются благодаря выдающемуся изобретению нашего соотечественника А. С. Попова . Радио называют одним из самых значимых достижений человеческого разума. Только на 10 лет пережил ученый свое изобретение, но все последующие годы, вплоть до сегодняшнего дня, стали продолжением его научного подвига.
1. Берг А. И. , Радовский М. И. Изобретатель радио А. С. Попов . — 2-е изд. — М.; Л.: Госэнергоиздат, 1949. [1]
2. Родионов В. М. Зарождение радиотехники. — М.: Наука, 1985. [2]
3. Веселовский О. Н. , Шнейберг Я. А. Очерки по истории электротехники. — М.: Издательство МЭИ, 1993. [3]
* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.
Александр Степанович Попов одним из первых в России занялся изучением электромагнитных волн. Он начал с повторения опытов Герца, но затем нашел более надежный и чувствительный способ приема электромагнитных волн.
Попов применил когерер (от лат. - “когеренция” - “сцепление”) в качестве детали непосредственно регистрирующей электромагнитные волны. Этот прибор представляет собой стеклянную трубку с двумя электродами. Внутри трубки находятся мелкие металлические опилки.
В основу работы прибора когерера положено влияние электрических разрядов на металлические порошки. Все происходит следующим образом: в обычных условиях опилки имеют довольно плохой контакт друг с другом, поэтому когерер обладает большим сопротивлением. Пришедшая электромагнитная волна создает в когерере переменный ток высокой частоты. Опилки спекаются из-за мельчайших искорок, проскакивающих между ними. В результате сопротивление когерера резко падает со 100000 до 1000 - 500 Ом, то есть в 100-200 раз. После этого нужно вернуть прибору большое сопротивление. Это можно сделать просто встряхнув его. Но прибор должен работать автоматически для осуществления беспроволочной связи. Поэтому А.С. Попов использовал звонковое устройство для встряхивания когерера после приема сигнала. Срабатывало реле, включался звонок, и когерер получал “легкую встряску”, в результате чего сцепление между металлическими опилками ослабевало, и они были готовы принять следующий сигнал.
А.С. Попов создал первую антенну для беспроволочной связи, заземлив один из выводов когерера и присоединив другой к высокоподнятому куску проволоки. Это позволило повысить чувствительность аппарата, так как заземление превращает проводящую поверхность земли в часть открытого колебательного контура.
Основные принципы работы современных радиоприемников те же, что и в приборе А.С. Попова. Они также имеют антенну, в которой приходящая волна вызывает очень слабые электромагнитные колебания. Энергия этих колебаний не используется непосредственно для работы приемника. Такие слабые сигналы управляют источниками энергии, питающими последующие цепи. Управление осуществляется при помощи полупроводниковых приборов.
А.С. Попов впервые продемонстрировал действие своего прибора 7 мая 1895г. на заседании Русского физико-химического общества в Петербурге. Этот прибор стал первым в мире радиоприемником, а день 7 мая стал днем рождения радио. И сейчас он ежегодно отмечается в России.
Изобретатель продолжал совершенствовать приемную аппаратуру, поставив себе цель построить прибор для передачи сигналов на большие расстояния. Вначале радиосвязь была установлена на расстоянии 250 м. Вскоре удалось добиться дальности связи более 600 м. Затем на маневрах Черноморского флота в 1899г. ученый установил радиосвязь на расстоянии свыше 20км, а в 1901г. дальность радиосвязи была уже 150км.
Изменились способы регистрации сигнала. Параллельно звонку был включен телеграфный аппарат. Это позволило вести автоматическую запись сигналов.
Также была использована новая конструкция передатчика. Появился колебательный контур, индуктивно связанный с антенной и настроенный с ней в резонанс. В нем был размещен искровой промежуток.
Cкоро при участии А.С. Попов началось внедрение радиосвязи на флоте и в армии России. В начале 1900г. радиосвязь была успешно использована во время спасательных работ в Финском заливе. Через 5 лет после постройки первого приемника начала действовать регулярная линия беспроволочной связи на расстоянии 40 км. Опыты продолжались и совершенствовались приборы, медленно, постепенно увеличивалась дальность действия радиосвязи. Благодаря радиограмме, переданной зимой 1900г., удалось спасти рыбаков, которых шторм унес в открытое море.
В 1895 году русский физик Александр Попов использовал свой инструмент для исследования гроз для демонстрации передачи радиоволн
Кто изобрёл радио? Ваш ответ, вероятно, будет зависеть от того, откуда вы родом.
7 мая 1945 года Большой театр в Москве был забит учёными и государственными деятелями из коммунистической партии Советского Союза, праздновавшими 50-летний юбилей первой демонстрации радио, проведённой Александром Поповым. Это была возможность воздать почести отечественному изобретателю и попытаться увести исторические записи в сторону от достижений Гульельмо Маркони, которого во многих странах мира признают изобретателем радио. 7 мая было объявлено в СССР днём радио, который празднуется по сей день и в России.
Александр Попов разработал первое радио, способное передавать азбуку Морзе
По информации центрального музея связи имени А. С. Попова в Санкт-Петербурге, устройство Попова было первым радиоприёмником, способным распознавать сигналы по их длительности. Он использовал когерерный индикатор Лоджа и добавил поляризованное реле телеграфа, работавшее как усилитель постоянного тока. Реле позволило Попову соединять выход приёмника с электрическим звоночком, устройством записи или телеграфом, и получать электромеханическую обратную связь. Фото такого устройства со звонком из коллекции музея приведено в начале статьи. Обратная связь автоматически возвращала когерер в исходное состояние. Когда звонок звенел, когерер автоматически трясся.
24 марта 1896 года Попов провёл ещё одну революционную публичную демонстрацию прибора – на этот раз уже передавая информацию азбукой Морзе по беспроводному телеграфу. И снова находясь в Санкт-Петербургском университете, на заседании Русского физико-химического общества, Попов пересылал сигналы между двумя зданиями, находившимися в 243 метрах друг от друга. Профессор стоял у доски во втором здании, записывая принимаемые азбукой Морзе буквы. В результате получились слова: Генрих Герц.
Такие, как у Попова, схемы на основе когерера стали основой для радиооборудования первого поколения. Их продолжали использовать до 1907 года, когда им на смену пришли приёмники на кристаллических детекторах.
Попов и Маркони относились к радио совершенно по-разному
Попов был современником Маркони, однако они разрабатывали свою аппаратуру независимо, не зная друг о друге. В точности определить первенство сложно из-за неадекватного документирования событий, спорных определений того, что считать радио, и национальной гордости.
Одна из причин, по которой в некоторых странах первенство отдают Маркони, заключается в том, что он был больше осведомлён о тонкостях интеллектуальной собственности. Один из наилучших способов сохранить за собой место в истории – зарегистрировать патенты и вовремя опубликовать свои открытия. Попов этого не делал. Он не подавал заявку на патент для своего детектора молний, и официальных записей о его демонстрации, проведённой 24 марта 1896 года, не существует. В итоге он забросил разработку радио и занялся недавно открытыми рентгеновскими лучами.
Маркони же подал заявку на патент в Британии 2 июня 1896 года, и она стала первой заявкой из области радиотелеграфии. Он быстро собрал инвестиции, необходимые для коммерциализации своей системы, создал крупное промышленное предприятие, и поэтому во многих странах за пределами России считается изобретателем радио.
Через несколько лет после этого часовая компания Hoser Victor в Будапеште начала производство детекторов молний на основе разработок Попова.
Устройство Попова попало в Южную Африку
Одна из его машин добралась даже до Южной Африки, проделав путь в 13 000 км. Сегодня её выставляют в музее Южно-Африканского института инженеров-электриков (SAIEE) в Йоханнесбурге.
Музеям не всегда точно известны подробности истории их собственных экспонатов. Происхождение устаревшего оборудования отследить особенно трудно. Музейные записи неполны, персонал часто меняется, и в результате из памяти организации могут пропадать сведения о каком-либо объекте и его исторической важности.
Так могло случиться и с детектором Попова в Южной Африке, если бы не острый глаз Дёрка Вермюлена, инженера-электрика и давнишнего члена группы любителей истории при SAIEE. Много лет Вермюлен считал, что этот экспонат является старым амперметром с возможностью записи показаний, использовавшимся для измерения силы тока. Однако однажды он решил получше изучить экспонат. К своему восторгу он обнаружил, что это, возможно, самый старый из экспонатов в коллекции SAIEE, и единственный сохранившийся прибор Йоханнесбургской метеорологической станции.
Детектор молний Попова с Йоханнесбургской метеорологической станции, выставляющийся в музее Южно-Африканского института инженеров-электриков.
В 1903 году колониальное правительство заказало детектор Попова среди прочего оборудования, необходимого для недавно открытой станции, расположенной на холме на восточной границе города. Схема этого детектора совпадает с оригинальной разработкой Попова, за исключением того, что тремблер, встряхивавший опилки, также отклонял записывающую ручку. Полотно для записей было обёрнуто вокруг алюминиевого барабана, делавшего оборот раз в час. С каждым оборотом барабана отдельный винт сдвигал полотно на 2 мм, в результате чего оборудование могло вести записи событий несколько дней подряд.
Вермюлен описал свою находку для декабрьского номера журнала Proceedings of the IEEE от 2000 года. Он, к сожалению, покинул нас в прошлом году, но его коллега Макс Кларк смог прислать нам фотографию Южно-Африканского детектора. Вермюлен активно агитировал за создание музея коллекции артефактов, хранящихся в SAIEE, и добился своего в 2014-м. Кажется справедливым в статье, посвящённой пионерам радиосвязи, отметить заслуги Вермюлена, и вспомнить о найденном им детекторе радиоволн.
Английский физик М. Фарадей доказал, что магнитное поле рождает электрический ток. Максвелл пришел к выводу, что изменяющиеся электрические и магнитные поля, взаимно порождают друг друга, образуют единое переменное электромагнитное поле — электромагнитную волну, которая распространяется в пространстве со скоростью света. Это дало толчок для создания радио.
Также открытия физических явлений и их исследование дало начало постройке элементной базы, которая дала толчок в развитии и в создании радио. И уже теория начала применяться для решения практических задач.
История открытия радио, в которой сплелись имена многих исследователей разных стран, еще раз подтверждает важный закон истории науки, о котором писал Ф. Энгельс в 1894 г., за год до открытия радио, говоря, что, если время для открытия созрело, "это открытие должно было сделано".
Содержание
Введение
1. Предистория радио
2. Первый радиоприемник
3. Появление радиовещания
4. История радио 20 век
5. Транзистор. Транзисторный радиоприемник.
6. Так кто же первым изобрел радио?
Заключение
Литература
Вложенные файлы: 1 файл
РЕФЕРАТ РАДИО.docx
Национальный Технический Университет
Содержание:
- Предистория радио
- Первый радиоприемник
- Появление радиовещания
- История радио 20 век
- Транзистор. Транзисторный радиоприемник.
- Так кто же первым изобрел радио?
Радио — технология беспроводной передачи информации посредством электромагнитных волн радиодиапазона.
Технические методы и средства, с помощью которых это делается, составляют предмет радиотехники. Научным фундаментом которой является радиофизика. Радиофизика началась с уравнений, сформулированных в 1873 году Максвеллом. Рождение теории Максвелла было подготовлено длительным процессом постепенного накопления результатов многочисленных экспериментов.
Их история начинается с датского профессора Г. Эрстеда, который показал, что вокруг проводника с током возникает магнитное поле. Далее английский физик М. Фарадей доказал, что магнитное поле рождает электрический ток. Максвелл пришел к выводу, что изменяющиеся электрические и магнитные поля, взаимно порождают друг друга, образуют единое переменное электромагнитное поле — электромагнитную волну, которая распространяется в пространстве со скоростью света. Это дало толчок для создания радио.
Также открытия физических явлений и их исследование дало начало постройке элементной базы, которая дала толчок в развитии и в создании радио. И уже теория начала применяться для решения практических задач.
История открытия радио, в которой сплелись имена многих исследователей разных стран, еще раз подтверждает важный закон истории науки, о котором писал Ф. Энгельс в 1894 г., за год до открытия радио, говоря, что, если время для открытия созрело, "это открытие должно было сделано".
Александр Степанович Попов создал первый радиоприемник в 1895. Первый радиоприемник А. С. Попова имел очень простое устройство: батарея, электрический звонок, электромагнитное реле и стеклянная трубка с металлическими опилками внутри, называемая когерер. Передатчиком служил искровой разрядник, возбуждавший электромагнитные колебания в антенне, которую Попов впервые в мире использовал для беспроводной связи. Под действием радиоволн, принятых антенной, металлические опилки в когерере сцеплялись, и он начинал пропускать электрический ток от батареи. Срабатывало реле, включался звонок, а когерер получал "легкую встряску", сцепление между металлическими опилками ослабевало, и они были готовы принять следующий сигнал. На рисунке 1 представлен схема радиоприемник А. С. Попова.
Рис. 2 ПОПОВ Александр Степанович
1900 — Работы Попова отмечены Большой золотой медалью и Дипломом на международной электротехнической выставке в Париже.
Радиопередачи на коммерческой основе начались только в начале 20-х годов, но их популярность и важность росли очень быстро. Изобретение, на которое предоставлялись такие исключительно ценные авторские права, естественно, вызывало юридические споры. Однако это судебное дело было закрыто после 1914 года, когда судьи признали приоритет Маркони. В свои последние годы Маркони провел значительные исследования по коротковолновой и микроволновой связи. Умер он в Риме в 1937 году.
Рис. 3 Гульельмо Марко́ни
Рис. 4 Приемник конструкции Маркони. 1897 г.
Появление радиовещания, то есть способа передачи на расстояние не только обычных радиосигналов, но и человеческой речи, было связано с изобретением электронной лампы.
Электро́нная ла́мпа, радиола́мпа — электровакуумный прибор (точнее, вакуумный электронный прибор), работающий за счёт управления интенсивностью потока электронов, движущихся в вакууме или разрежённом газе между электродами.
В 1883 году Эдисон пытался увеличить срок службы осветительной лампы с угольной нитью накаливания. Он ввёл в баллон лампы, из которой откачан воздух, металлический электрод. К выводу впаянного электрода и одному из выводов раскалённой электрическим током нити он подсоединил батарею и гальванометр. Стрелка гальванометра отклонялась, когда к электроду подсоединялся плюс батареи, а к нити — минус. При смене же полярности ток в цепи прекращался.
Этот эксперимент привёл Эдисона к фундаментальному научному открытию, которое является основой работы всех электронных ламп и всей электроники до полупроводникового периода. Это явление впоследствии получило название термоэлектронная эмиссия.
Диод состоит из катода, анода и нагревательной нити. Анод заряжается положительно относительно катода и при подогретом катоде происходит испускание электронов. Ток в диоде может двигаться в одном направлении от катода к аноду. Это свойство диода используется для выпрямления переменного тока и для детектирования.
В 1906 году американский инженер Ли де Форест ввёл в лампу третий электрод — управляющую сетку (и, таким образом, создал триод). Такая лампа могла уже работать в качестве усилителя тока, а в 1913 году на её основе был создан автогенератор.
Также радиолампы имеют свои недостатки, в первую очередь - это нить накала. Она имела два недостатка, первый: из-за нагревания и охлаждения она очень быстро выходила из строя, второй: для начала работы лампы надо было ждать нагревания нити. И ещё один недостаток ламп - это их размеры. Самая большая радиолампа имела размер 2,5 метра, которая использовалась для трансляции, а самая меленькая имела размер 5 см.
1899 — сэр Джагдиш Чандра Боз (Калькутта) изобрёл ртутный когерер. В этом же году построена первая линия связи, протяжённостью 45 км, которая соединяла остров Гогланд и город Котка. В период первой мировой войны начинают применяться электронные лампы и получает развитие приёмник прямого усиления.
1906 — Реджинальд Фессенден и Ли де Форест обнаруживают возможность амплитудной модуляции радиосигнала низкочастотным сигналом, что позволило передавать в эфире человеческую речь.
В 1917—1918 г. во Франции (Л. Леви), в Германии (В. Шоттки) и в США (Э. Армстронг) был предложен принцип супергетеродинного приёма. Из-за несовершенства тогдашних электронных ламп супергетеродин не мог быть качественно реализован.
13 февраля по инициативе ООН будут отмечать Всемирный день радио. Кому-то это покажется странным, ведь в России День радио — в мае, в годовщину публичной демонстрации прибора для регистрации электромагнитных всплесков при грозовых разрядах Александра Попова. Это он изобрел радио? Или все-таки Маркони?
Шаг первый: уравнения и опыты
История радио началась, когда Александру Попову было шесть лет, а его визави Гульельмо Маркони даже не родился. В 1865 году один из величайших физиков XIX века Джеймс Максвелл опубликовал статью "Динамическая теория электромагнитного поля", где математически описал электрическое и магнитное поля. Его уравнения указывали на то, что свет представляет собой колебания электромагнитного поля и что могут существовать другие электромагнитные волны, невидимые глазу.
На то, чтобы обнаружить такие волны, ушло еще 20 лет. В 1880-х годах Генрих Герц сумел получить их с помощью электрического разряда. Немец доказал, что эти волны отражаются от разных поверхностей и преломляются при прохождении через призму из битума, непрозрачную для видимого света.
Можно сказать, что и Попов, и Маркони изобрели радиопередачу независимо друг от друга, опираясь на эксперименты Герца, а тот, в свою очередь, использовал созданную Максвеллом теорию.
Так 1896 год стал годом рождения радио. Посылать в эфир голос с музыкой тогда еще не умели — можно было лишь зафиксировать, что неподалеку излучались радиоволны. Сигнал передавали азбукой Морзе, попеременно включая и выключая передатчики. Ими служили так называемые разрядники: они создавали радиоволны, если между двумя контактами пропускали искру. Разрядники оказались тупиковой ветвью технической эволюции: эти сложные громоздкие установки потребляли очень много энергии и вдобавок испускали сигналы сразу по всему радиодиапазону, мешая друг другу. По сути, первое радио было беспроводным телеграфом, к тому же неудобным.
Шаг второй: теплый ламповый звук
Сама по себе волна, если ее частота и амплитуда постоянны, не несет никакой информации сверх простого "передатчик включен". Поэтому для передачи звука или других данных сигнал нужно модулировать, то есть изменять волну во времени. Аппараты Попова и Маркони не позволяли это сделать.
Чтобы повлиять на частоту или амплитуду волны, нужны детали, способные менять протекающий через них ток в ответ на слабый электрический сигнал. Этими элементами стали радиолампы — стеклянные баллончики с откачанным воздухом и впаянными металлическими частями вроде тех, что уже использовались для освещения.
Несмотря на хрупкость, ненадежность и нагрев во время работы, лампы позволили создать "полноценное" радио и еще множество других полезных изобретений: от радиоуправляемой техники (первая попытка создать беспилотный самолет была предпринята еще в Первую мировую войну) до телевидения и радаров. Радио пришло даже в кухонную технику — еда в микроволновых печах разогревается именно так.
Теория Максвелла и опыты Герца позволили передавать сигнал без проводов, сквозь непрозрачные препятствия и на многие сотни километров. Изобретение радиоламп и развитие электроники сделало возможным передачу сначала звука, потом изображения — и радио появилось в каждом доме. Следующей революцией был переход к "цифре" на замену аналоговой технике.
Шаг третий: числа и компьютеры
Третья революция, как когда-то — работы Джеймса Максвелла, тоже была связана с математикой. Но цифровой скачок в XX веке начался не с построения теории об устройстве материи, а с нудных арифметических расчетов.
Ко времени между мировыми войнами наука и техника развились настолько, что большинству квалифицированных кадров постоянно приходилось что-то считать. Бухгалтеры сводили баланс, инженеры рассчитывали прочность конструкций, государственные служащие вели учет, а ученым нужно было обрабатывать результаты экспериментов. С началом новой войны специалистам пришлось взламывать вражеские шифры и вести расчеты для создания ядерного оружия. Всем им нужна была универсальная и быстрая вычислительная машина.
Первые такие агрегаты делали механическими, но вскоре инженеры нашли решение куда удачнее. Если морзянка кодирует буквы, то схожие сигналы можно использовать и для цифр. Электрические импульсы, несущие сигнал, распространяются со скоростью света, поэтому операции с ними занимают ничтожные доли секунды. Кодирование чисел электрическими сигналами и создание электронных схем для обработки и хранения таких сигналов позволили создать универсальный вычислитель. По-английски "вычислять" будет to compute. Устройство так и назвали — компьютер.
Вскоре стало понятно, что серия электрических импульсов может кодировать не только числа, но и те же буквы, что можно взять картинку или звук и превратить их в последовательность сигналов. Универсальность компьютера позволяла не просто вести инженерные или бухгалтерские расчеты, но и выполнять любую программу — в теории, делать с любой информацией все, что угодно. Вот только радиолампы, несмотря на все ухищрения инженеров, продолжали греться и перегорать, поэтому собрать компьютер было весьма трудоемкой задачей.
Шаг четвертый: полупроводники
Проблему решили с помощью полупроводниковых транзисторов. Подобно радиолампам, транзисторы меняли проходящий ток под действием слабого сигнала, но потребляли меньше энергии и занимали меньше места. В современных микросхемах размером с ноготь бывает несколько миллиардов транзисторов, которые безотказно работают десятки лет.
Мечта о массовом распространении компьютеров постепенно стала реальностью. Сделать устройство, которое прослушивает радиоэфир и вылавливает из него сотни миллионов импульсов в секунду? Запросто. Добиться того, чтобы эти импульсы на лету превращались в поток чисел, который затем обсчитывают сложные программы? Смешная задача для современной электроники. Превратить эти числа в серию команд для нескольких миллионов других устройств попроще? Легко! Предусмотреть, чтобы то же самое устройство умело хранить в памяти текст нескольких тысяч толстых книг, умело обрабатывать сигналы с обычных радиостанций, а еще одновременно вело сложные геодезические расчеты? И чтобы работало от карманной батарейки? Элементарно.
Все это делает любой смартфон. Серию радиоимпульсов из сети Wi-Fi или от вышки мобильной связи он превращает в видео на экране, состоящем по меньшей мере из миллиона (1280*768) точек. У каждой из них есть три отдельных элемента для разных цветов. Больше половины наших читателей просмотрят этот текст с мобильного устройства — следовательно, воспользуются радиосвязью.
Те же принципы лежат в основе спутникового интернета и навигации, цифрового телевидения, беспилотников. Бесконтактные банковские карты, проездные билеты, электронные пропуска тоже отчасти повторяют опыты Герца с передачей сигнала без проводов между близко расположенными антеннами. И даже магнитно-резонансный томограф просвечивает тело не рентгеновскими лучами, а радиоволнами, и построение самой томограммы немыслимо без цифровых методов. Все это было бы невозможно без громоздких грозоотметчиков и аппарата, отбивающего морзянку в воздух, и их изобретателя Александра Попова.
Читайте также: