История лазера. Научное издание
Шрифт:
Джон РђРјР±СЂРѕСѓР· Флеминг (18491945), который работал СЃ Максвеллом, был научным консультантом Маркони Компании, научным консультантом РРґРёСЃРѕРЅ Рлектрик Лайт Компании, Р° также был профессором Лондонского университетского колледжа, РІ 1890 Рі. изобрел термоионную лампу. РћРЅР° являлась устройством выпрямления переменного тока, основанного РЅР° эффекте, открытом Томасом РРґРёСЃРѕРЅРѕРј (18471931). Диод Флеминга представлял обычную электрическую лампу накаливания, РІ которой вблизи РѕС‚ нити, РЅРѕ РЅРµ касаясь ее, помещалась маленькая пластинка, проволочка РѕС‚ которой выводилась через баллон Рє цоколю. РџСЂРё соединении этой пластинки СЃ положительным полюсом батареи, Р° нити СЃ отрицательным полюсом, между РґРІСѓРјСЏ электродами РјРѕРі протекать ток. Если же полярность переворачивалась, то никакого тока РЅРµ было. Р’ первом случае электроны, испускаемые горячей нитью, притягиваются положительно заряженной пластинкой РІ то время, как РІРѕ втором случае отрицательно заряженная пластинка отталкивает электроны. Р’ 1904 Рі. Флеминг РїРѕРЅСЏР», что это устройство может найти применение, запатентовал его РІ Великобритании, Р° затем Рё РІ РЎРЁРђ. Американский изобретатель Ли РґРµ Форест (18731961), который получил ученую степень РІ Йельском университете РІ 1899 Рі., причем его диссертация была первой РІ Америке РїРѕ радиокоммуникациям, поместил РІ РґРёРѕРґРµ Флеминга тонкую сетку между нитью Рё пластинкой. Тем самым был создан триод, который РѕРЅ запатентовал РІ 1907 Рі. РїРѕРґ названием аудион. Сетка, соединенная нужным образом, позволяет усиливать ток Рё амплитуду сигнала, подаваемого РЅР° нее, чрезвычайным образом. Рто изобретение стало ключевым РІ развитии беспроволочных систем СЃРІСЏР·Рё. РђСѓРґРёРѕРЅ был прототипом термоионной лампы, разработанной РІ 1912 Рі. РСЂРІРёРЅРіРѕРј Ленгмюром (1881 1957).
Для проведения экспериментов СЃ целью проверки эффективности коротких волн Маркони СЃ 1923 Рі. использовал яхту, которую РєСѓРїРёР» РІ 1919 Рі. Рё превратил ее РІ плавучую лабораторию. Р’ 1924 Рі. Маркони Компании подписала контракт СЃ Британским правительством РЅР° постройку серии радиостанций, которые устанавливали СЃРІСЏР·СЊ СЃРѕ всеми колониями Британской Рмперии (СЃ Австралией, Рндией, Южной Африкой Рё Канадой). Компания решила использовать короткие волны. Первый РјРѕСЃС‚ этой сети был торжественно открыт РІ 1926 Рі.
Решение Маркони использовать для этих радиостанций коротких волн радикально изменило технологию. Р’ 1928 Рі. Маркони был назначен президентом Ртальянского Национального исследовательского совета (CNR). Р’ 1932 Рі. РѕРЅ установил коротковолновую радиотелефонную СЃРІСЏР·СЊ между Ватиканом Рё летней резиденцией папы Кастель Гандольфо вблизи Р РёРјР°. Р—Р° СЃРІРѕСЋ активную деятельность Маркони РІ 1909 Рі. был награжден Нобелевской премией РїРѕ физике вместе СЃ немецким физиком Рљ. Р¤. Брауном (1850-1918), который РєСЂРѕРјРµ изобретения кристаллического РґРёРѕРґР° Рё осциллоскопа, улучшил беспроволочные системы СЃРІСЏР·Рё СЃ помощью создания соответствующих схем. Маркони был президентом Ртальянской академии, личным РґСЂСѓРіРѕРј Муссолини Рё получил титул маркиза. РљРѕРіРґР° РѕРЅ умер, были устроены государственные РїРѕС…РѕСЂРѕРЅС‹, Рё РІСЃРµ радиостанции РЅР° Британских Островах объявили РґРІРµ минуты молчания.
РџРѕРїРѕРІ
В России использование радиоволн для связи было связано, независимо от Маркони, с профессором А. С. Поповым (18591906), который разработал один из первых приемников электромагнитных волн. Аугусто Риги писал: Новые характеристики аппаратуры Попова для регистрации волн заключаются в использовании молоточка и звонка, управляемого электрическим током, для восстановления первоначального сопротивления когерера, а также использование вертикального проводника, позднее названого антенной.
Александр РџРѕРїРѕРІ родился (1859) РІ рабочем поселке РЅР° Урале РІ семье священника, Рё предполагалось, что РѕРЅ пойдет РїРѕ стопам отца согласно семейной традиции. Вместо этого РѕРЅ поступил РЅР° физико-математический факультет Санкт-Петербургского университета, РіРґРµ блестяще защитил диссертацию РїРѕ электрическим машинам. Р’ 1883 Рі. РѕРЅ был приглашен РІ Кронштадт для преподавания РІ Минных классах Р РѕСЃСЃРёР№СЃРєРѕРіРѕ Флота. Рти классы организованы РІ 1874 Рі. Рё были наиболее прогрессивным СЂРѕСЃСЃРёР№СЃРєРёРј институтом РІ области электротехники. РџРѕРїРѕРІ провел там 18 лет, удовлетворяя СЃРІРѕРё интересы РІ физической лаборатории Рё выполняя исследования РІ рамках РєСѓСЂСЃР° обучения. РћРЅ стал признанным авторитетом РІ области электричества, Рё Р РѕСЃСЃРёР№СЃРєРёР№ флот РјРЅРѕРіРѕ раз обращался Рє нему для решения практических проблем.
После его успехов РѕРЅ РІ 1901 Рі. был назначен профессором Рлектротехнического института РІ Санкт-Петербурге, Р° РІ 1905 Рі. был выбран его ректором. Р’ начале XX РІ. ухудшились отношения Р РѕСЃСЃРёРё СЃ Японией, Рё РІ 1904 Рі. разразилась Р СѓСЃСЃРєРѕ-японская РІРѕР№РЅР°. 1905 Рі. был РіРѕРґРѕРј бурных политических событий. Забастовки, стачки Рё собрания проходили РїРѕ всей стране. Р’ декабре Правительство постановило среди РґСЂСѓРіРёС… распоряжений запретить публичные собрания РІ помещениях института. РџРѕРїРѕРІ отказался исполнять этот приказ, направленный властями против студентов. Р’ результате сильных волнений РѕРЅ тяжело заболел Рё скоропостижно скончался РѕС‚ инсульта РІ январе 1906 Рі.
После публикаций Герца в 18881889 гг. Попов заинтересовался волнами Герца и, зная о когерере, в начале 1895 г выполнил серию исследований, надежность результатов которых обеспечивалась использованием маленького молоточка, который срабатывал, когда ток протекал через устройство, и маленьким ударом восстанавливал первоначальные условия (рис. 26).
Р РёСЃ. 26. Система РџРѕРїРѕРІР° для детектирования электрических колебаний. Р РёСЃСѓРЅРѕРє показывает расположение частей Рё электрические соединения между РЅРёРјРё. (РР· работы Рђ.РЎ. РџРѕРїРѕРІР° Аппаратура для обнаружения Рё регистрации электрических колебаний, Журнал Р СѓСЃСЃРєРѕРіРѕ физико-химического общества, 1, 1-14(1896).)
Первая демонстрация этого приемника состоялась перед Физическим обществом Санкт-Петербурга 7 мая 1895 г. В то время Попов был преподавателем Минных классов, и его результаты не могли быть опубликованы по соображениям секретности.
Проводя свои эксперименты на открытом воздухе, Попов обнаружил, так же как Лодж и другие, что когерер реагирует на атмосферные электрические явления, и его чувствительность можно увеличить, если один из его концов соединить с вертикальной проволокой, связанной с воздушным шаром, или с громоотводом, а другой соединить с землей. Попов использовал это, чтобы построить специальный прибор (грозоотметчик) и установил его в Лесном институте Санкт-Петербурга, Он также публично продемонстрировал в 1896 г., эксперименты по связи, и установил свой грозоотметчик на знаменитой Нижегородской ярмарке. Там был в 1885 г. построен павильон достижений в области электричества и демонстрировалась электростанция с производимостью до 400 кВт. Грозоотметчик предупреждал о приближении грозы и позволял принять меры для защиты. Во время этой ярмарки Попов прочел об экспериментах Маркони и при поддержке Российского Флота возобновил свои эксперименты по связи. Однако его обязали опираться на зарубежных производителей, так как Россия не имела нужной промышленности. Парижский инженер и бизнесмен Евгений Дюкре (18441915), который первым во Франции построил устройства беспроволочного телеграфа, очень заинтересовался Поповым и в 1898 г. стал строить радиотелеграфные станции на основе его систем. Сотрудничество ДюкреПопов поддерживалось политическим сближением России с Францией, начавшимся в конце XIX в. В период 18991904 гг. Компания Дюкре получила несколько заказов от Российского Флота. Однако эта компания была слишком мала и слаба, и Русский Флот во время русско-японской войны использовал системы связи, сделанные в Германии фирмой Телефункен.
Микроволны
Как уже говорилось, потребовалось время, чтобы использовать короткие волны, хотя именно они и получались в первых экспериментах. Для того, чтобы получать микроволны, необходимо было уменьшать размеры ламп, которые тогда использовались в схемах генерации, а также размеры самих схем. Вскоре обозначилась проблема, вызванная временем, требуемым электронам для пролета от сетки к аноду лампы.
Напоминаем, что РІ вакуумной лампе, такой, какая использовалась РІ то время, электроны испускаются нитью, нагреваемой током, помещенной РІ эвакуированную стеклянную колбу, Рё окруженную металлической сеткой. Рти электроны собираются электродом, называемым анодом, РїСЂРѕРёР·РІРѕРґСЏ тем самым ток. Величину этого тока можно контролировать путем электрического потенциала РЅР° сетке. Очевидно, что, двигаясь РѕС‚ нити Рє аноду Рё РїСЂРѕС…РѕРґСЏ через сетку (РІСЃРµ эти элементы обозначаются как электроды лампы), электронам требуется время, Рё если РІ течение этого времени электрический потенциал РЅР° сетке заметно изменится, то это исказит сигнал, снимаемый СЃ анода.