её прогиба под влиянием звуковых волн). Чем сильнее сжимается порошок, тем большей силы ток через него протекает. Уменьшается сжатие — уменьшается сила тока. А изменения сжатия порошка мембраной зависят от звука, произносимого перед микрофоном. Таким образом, когда перед микрофоном произносятся какие-либо звуки, сила протекающего в нём тока постоянно меняется. Это изменение электрических сил вызывает изменение магнитных сил; последние, в свою очередь, сопровождаются изменением тех электрических сил, которые передаются на сетку лампы источника электромагнитных колебаний. Благодаря этому размах колебаний, создаваемых источником, не остаётся всё время постоянным — он меняется в соответствии с изменением звука, произносимого перед микрофоном.
Допустим, что перед микрофоном играет оркестр, поёт артист или просто произносится речь. Тогда изменения электрических сил в микрофоне будут происходить в соответствии с изменениями характера звука. Воздействуя на сетку лампы радиопередатчика, эти электрические силы изменяют размах колебаний радиопередатчика, излучающего электромагнитные волны. Эти же изменения будут получаться и в контуре приёмника, и телефон приёмника воспроизведёт те звуки, которые звучали перед микрофоном передатчика.
Таким путём и осуществляется радиотелефония. Однако радиосигналы, принимаемые от отдалённых станций, оказываются очень слабыми, и телефон звучит чуть слышно.
Чтобы сделать эти сигналы более мощными, радиотехника применяет так называемые усилители, которые позволяют увеличить громкость звука в сотни тысяч раз! Важнейшей частью усилителя является опять же электронная лампа, подобная той, которая была рассмотрена при описании лампового источника электромагнитных колебаний (стр. 22).
Лампа может быть изготовлена так, что очень незначительные колебания электрических сил на сетке лампы будут сильно изменять ток, текущий через лампу. При этом в электрических контурах, присоединённых к лампе, получаются очень сильные колебания электрических сил, которые снова подаются на сетку следующей лампы, где они снова усиливаются. Повторяя усиление несколько раз, можно в конечном счёте получить весьма значительные по размаху токи, под действием которых будет сильно колебаться не только маленькая мембрана обычного телефона, но и способная совершать механические колебания подвижная система мощного громкоговорителя.
Звук, даваемый обычным телефоном, слабее звука, который может издать человек. Современные же большие громкоговорители способны создавать звуки настолько мощные, что нужно было бы заставить несколько миллионов человек кричать одновременно, чтобы получить такой же сильный звук!
Применение усилителей позволяет обнаруживать весьма слабые и незаметные явления. Так, помимо бесчисленных других применений, усилители применяются для выслушивания шумов, создающихся при биениях сердца, хрипов в лёгких и других звуков, представляющих интерес для врачей. Усилители дают возможность людям, страдающим частичной глухотой, слушать обычный разговор (он усиливается в небольшом аппарате, который глухой носит с собой). Физики смогли услышать шумы, которые получаются в железе при постепенном его намагничивании; для этого понадобилось усиление почти в миллион раз!
IV. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН В ЦЕЛЯХ СВЯЗИ
1. КАК ПЕРЕДАЮТ РАДИОГРАММЫ
Наиболее широкое применение электромагнитные волны нашли в области связи — радиотелеграфии и радиотелефонии. При радиотелеграфировании, как уже указывалось на стр. 24, передающая станция посылает в пространство серии длительных и коротких сигналов постоянной силы. Различные комбинации этих длинных и коротких сигналов (чёрточек и точек), как и в обычном телеграфировании по проводам, обозначают различные буквы алфавита (по азбуке Морзе). Так, буква а условно изображается точкой и чертой, т. е. одним коротким и одним длинным сигналами, буква н — чертой и точкой, цифра 7 — двумя чертами и тремя точками, и т. д. Слово «радио», записанное по азбуке Морзе, выглядит так, как показано на рис. 2.
B небольших радиопередатчиках передача телеграфных сигналов производится вручную: радиотелеграфист передаёт радиосигналы посредством телеграфного ключа нажимая и отжимая его головку (рис. 12). Скорость такой передачи невелика — несколько десятков букв в минуту.
Приём таких радиосигналов производится человеком на слух. Радиотелеграфист приёмной станции, слушая длинные и короткие звуки, которые создаются при приёме, соображает — каким буквам соответствуют комбинации принимаемых звуков, и записывает эти буквы на бумагу.
В крупных радиостанциях передача телеграфных сигналов производится автоматически специальными быстродействующими приспособлениями; они позволяют передавать более 300 слов в минуту. При такой быстрой передаче радиотелеграфный приём обычным способом — на слух, конечно, невозможен, так как человек не в состоянии принять за одну минуту такое большое число сигналов. Поэтому приёмные устройства мощных радиотелеграфных станций снабжаются быстродействующими приёмными аппаратами — автоматами, которые прямо печатают на телеграфной ленте текст принимаемой радиограммы.
2. РАДИОВЕЩАНИЕ
После изобретения электронной лампы оказалось возможным осуществить и радиотелефонную связь, т. е. передачу не условных сигналов, как в случае радио — телеграфирования, а самих звуков — слов, музыки и пр. Об этом подробно было рассказано на стр. 27.
Так как передающая радиостанция может излучать электромагнитные волны одновременно и с одинаковой силой по всем направлениям вдоль земной поверхности, то эти сигналы воспринимаются сразу сотнями тысяч радиослушателей.
Такие радиопередачи, имеющие колоссальное значение в жизни любого государства, называются широковещательным и (или радиовещательными), так как они обслуживают сразу огромное число слушателей.
Первой радиовещательной передачей в СССР был концерт, передававшийся Москвой 17 сентября 1922 г. Перед Великой отечественной войной число радиовещательных станций в СССР превышало сотню (среди них — самая мощная в мире для того времени — Московская радиостанция имени Коминтерна), а число зарегистри — рованных радиоприёмных пунктов превышало 5 миллионов.
Несколько сократившееся у нас во время войны радиовещание быстро восстанавливается. По пятилетнему плану в 1950 r. оно получит ещё больший размах, чем до войны, и охватит буквально всё население Советского Союза.
3. ПЕРЕДАЧА ИЗОБРАЖЕНИЙ HA РАССТОЯНИЕ
Следующим важным видом связи является так называемая «фототелеграфия», или передача изображений при помощи радиосигналов.
В фототелеграфии важнейшую роль играет прибор, называемый фотоэлементом. Этот прибор представляет собой стеклянный баллон (рис. 13), в который впаяны сетчатый электрод-анод (или просто кольцо из проволоки) и электрод-катод. Катод представляет собой пластинку, покрытую слоем особого металла, который способен терять электроны под влиянием освещения. К таким металлам относятся, например, натрий, литий, цезий. Часто слой этого металла просто наносится на внутреннюю стенку баллона.
Светочувствительный металлический слой — катод и сетчатый электрод — анод соединяются с электрической батареей таким образом, чтобы электроны шли на анод. Однако ток в фотоэлементе возникает лишь тогда, когда на его светочувствительный слой падает свет. Как уже было сказано, свет вырывает с поверхности катода электроны. Электрические силы, созданные батареей, заставляют освобождённые электроны лететь к сетчатому электроду; в результате, в фотоэлементе и возникает электрический ток.
Число вырываемых светом электронов зависит от силы освещения катода: чем больше сила света, тем больше число освобождённых электронов. А с изменением числа этих электронов изменяется и сила тока, возникающего в фотоэлементе. Таким образом, изменяя степень освещённости фотоэлемента, можно получить в нём соответственно меняющийся по силе электрический ток.
Как же происходит передача изображений с помощью радиосигналов?
Вспомните, что различные предметы по-разному отражают свет. Белая, гладкая поверхность, например, лист белой жести, очень сильно отражает световые лучи — она вся блестит отражённым светом.
Чёрная же поверхность, например, чёрное сукно, наоборот, почти все лучи света поглощает. Благодаря этому, кстати сказать, чёрные предметы и нагреваются сильнее на солнце, чем белые.
Вот этой способностью предметов — различно отражать световые лучи — и пользуются в фототелеграфии. На передающей станции имеется барабан, на который надевается лист с рисунком, подлежащим передаче. Этот барабан вращается вокруг своей оси и B то же время медленно движется вдоль неё. Около барабана установлен фотоэлемент и сильный источник света, дающий тонкий световой пучок. Этот пучок падает на барабан и отражается им на фотоэлемент.
При движении барабана световой пучок падает на различные участки поверхности рисунка и, благодаря этому, по-разному отражается от них. Белые участки рисунка отражают свет лучше серых, серые — лучше чёрных. Таким образом, отражённый пучок света постоянно меняет свою яркость, он, как говорят, мигает. В таком виде световой пучок и падает на фотоэлемент. В фотоэлементе возникает ток. Сила этого тока будет так — же постоянно меняться — в соответствии с изменением яркости падающего на фотоэлемент света.
Ток в фотоэлементе действует на силу сигнала, излучаемого радиостанцией, подобно тому, как при передаче речи сила излучаемого радиостанцией сигнала меняется в соответствии с изменениями звука, произносимого перед микрофоном. Таким образом, передающая радиостанция излучает такие волны, которые в каждый момент соответствуют отражательным свойствам какого-либо участка рисунка.