Lee de Forest a první kroky elektroniky

Který národ by nechtěl nazvat jednoho ze svých synů vynálezcem rádia a zařadit prioritu velkého objevu za svou domovinu? Proto spory mezi historiky vědy nepřestaly sto let.

Jsou uvedeny nejpřesvědčivější argumenty a názory, ve kterých není tolik jmen: Maxwell (Anglie), Hertz (Německo), Branly (Francie), Popov (Rusko), Marconi (Itálie).

V této galaxii velkých myslí, z nichž každá si zaslouží poctu být zahrnut do „biografie“ nového komunikačního prostředku, můžete potkat další vědce, „nižší hodnost“. Ale i mezi nimi americký inženýr Lee de Forest Zdá se, že číslo na první pohled není zcela vhodné pro roli zakladatele rádia. Koneckonců, začal výzkum v oblasti radio telegrafie, poté, co byly první signály přeneseny přes Atlantik, a jiskřinový telegraf, jak se tehdy volalo rádio, byl v praxi široce využíván. Ale proč je v rodné zemi vědeckého inženýra v USA vyslovováno jeho jméno v kombinaci se slovy „otec rádia“ a dokonce „dědeček televize“? K tomu musí být skutečně dobrý důvod. A jsou.

Radiotelefon je relevantní

Konec devatenáctého století. byla označena událostí, která byla zpočátku věnována jen malému významu. Asistenti A. S. Popov - P. N. Rybkin a D. S. Troitsky objevili ze současného hlediska „evidentní“ věc.

Při pokusu o nalezení poruchy v rádiu „vyzváněním“ elektrických obvodů pomocí běžného telefonního sluchátka zřetelně slyšeli rádiové signály z Morseova kódu nejbližší rozhlasové stanice.

Zaprvé to znamenalo, že pomocí rádiových vln můžete přenášet zvukové signály. Za druhé bylo možné přijímat nízkoenergetický signál uchem, na který relé přijímače nereagovalo - nezbytný prvek prvních návrhů.

26. července 1899, A. S. Popov obdržel ruskou výsadu a patenty v Anglii a Francii na „Telefonní přijímač odesílání odeslaných pomocí elektromagnetických vln přes systém Morse“ [2]. Při zkouškách nového komunikačního systému bylo rozhodnuto o chování na stávající letce černomořské flotily. Během letní kampaně v roce 1901 v Novorossijské oblasti dosahoval rozsah přenosu občas 80 mil (asi 150 km). Ačkoli oblast pokrytí byla o něco menší, závěr, že rádiové vlny jsou vnímány za horizontem, byl jednoznačný [3].

Počáteční verze detektoru plynu Je vhodné uvést klasický příklad „hlouposti“, když byrokracie stojí v cestě rozvoji pokroku. "Velení černomořské flotily," řekl Rybkin, "zakázal používání radiotelefonů ve flotile, přičemž poukazoval na skutečnost, že telegrafní páska je dokument, zatímco důvěryhodnost rozhlasového operátora, který slovo obdržel, musí potvrdit oficiální pečetí." A časem uběhly tragédie Tsushima a Titanicu, ale neexistovaly žádné pobídky k provádění výzkumu v oblasti rozhlasového vysílání lidské řeči.

Ve Spojených státech v té době taková práce již začala. Jejich výsledky ukázaly, že jiskrové vysílače nejsou pro tento účel vhodné a frekvence nosné vlny by měla být alespoň 10 000 period za sekundu.

Technik R. Fesenden, který vytvořil vysokofrekvenční generátory elektrických strojů (alternátory), se zabýval otázkami radiotelefonie. Od roku 1906 se s jejich pomocí konaly první radiotelefonní jednání na atlantickém pobřeží. Mimochodem, jejich tématem byly náklady na ryby na trhu v Bostonu.

Navigátoři ve Spojených státech odmítli studovat pravidla práce pomocí telegrafního klíče, takže bylo rozhodnuto, že rádiové operátory budou mít pouze na osobních lodích (ostatní lodě byly vybaveny pouze radiotelefonem).

„Audio“ - takzvaný vynález

Lee de Forest se objeví v aréně jiskrových telegrafních prací v roce 1900. Poté, co nahradil několik laboratoří průkopníků nového typu komunikace, v roce 1902 zorganizoval svou vlastní společnost American Wireless Telegraph Company.

Z elektrotechniky věděl, že když je vzduch ozařován plamenem hořící svíčky, stane se vodivým. Totéž se stalo při zahřívání jakéhokoli vzácného plynu. Lee de Forest si je jistý, že dříve nebo později, mezi plyny zářícími pod vlivem elektrického proudu, může být nalezen dobrý detektor pro Hertzovy vlny.

Již v roce 1903 učinil velmi úspěšný a slibný zážitek. Dvě platinové desky vzduchového kondenzátoru „olízly“ plamen hořáku a pole elektromagnetické cívky propojené mezi anténou a zemí působilo na plazmu uvnitř ní (obr. 1).

Obr. 1.

S tímto detektorem přijal Lee de Forest signály z lodi v přístavu New York. První úspěch inspiroval vynálezce. Uvedení takového zařízení do praxe však nebylo možné. "Bylo zřejmé, že zařízení s plynovým plamenem bylo pro lodní rádiovou stanici nepřijatelné," napsal vynálezce, "tak jsem začal hledat způsob, jak ohřívat plyn přímo elektrickým proudem."

Nejjednodušší způsob, jak toho dosáhnout, bylo použít obyčejnou Edisonovu žárovku, vložit tam platinové desky elektrod a obalit skleněnou žárovku lampy částí přijímací cívky. Následně byla odstraněna jedna z platinových elektrod a místo toho byl použit závit horké lampy (obr. 2). Rádio s takovým detektorem nefungovalo o nic horší než jiná podobná zařízení, ale o nic lepší.

Obr. 2.

Při provádění četných experimentů Lee de Forest jednou zabalil skleněný válec lampy kovovou fólií připojenou k anténě. Přijímač se stal citlivějším. "V tu chvíli," připomíná vědec, "jsem si uvědomil, že účinnost lampy může být zvýšena, pokud je třetí elektroda vložena dovnitř." Co experimentátor spěchal udělat. Kvalita příjmu se zvýšila.

Další experimenty vedou vynálezce k myšlence, že je efektivní, pokud je umístěn mezi vlákno a aktuální sběrnou desku. "Je zřejmé," říká Lee de Forest, "že třetí elektroda by neměla být pevná deska."

Začalo se hledat materiály, tvary a velikosti elektrody, jakož i její umístění mezi dvěma terminály baňky.

Nejúspěšnějším návrhem bylo, že roli jedné elektrody hrálo žhavé vlákno žárovky umístěné v jiné elektrodě ve formě válce. Mezi nimi byla umístěna třetí elektroda, vyrobená ve formě drátěné spirály (obr. 3).

Obr. 3.

Vynálezce označil svého intelektuála za „konkurz“ (z latinského „zvuku“ - slyšet a řecký „ion“ - bude). Kvalita zařízení byla určena silou zvuku přijímaného signálu uchem a překročila všechna dříve používaná zařízení. Později, s lehkou rukou anglického elektrotechnika Williama Eccles, se lampy se třemi elektrodami nazývaly triody.

Obr. 4.

Hledejte pravdu a objev

Námořní radio operátoři (jmenovitě flotila používali nové komunikační prostředky), kteří se snažili zvýšit citlivost zvuků, ohřívali vlákno na nepřijatelné limity a vyhořeli. Specialisté námořnictva, aniž by pochopili problém, vydali rozkaz „nezískávat konkurzy, ale používat staré detektory“.

Vědci nenašli nic nového v designu Lee de Forest. Fleming, vynálezce diody, napsal: „V říjnu 1906 popsal Dr. Forest zařízení, které nazval audion, což je jednoduché opakování mého, popsané před osmnácti měsíci. Zavedená změna nedává významný rozdíl v činnosti zařízení jako detektoru “[6]. Bylo napsáno v roce 1907, ale i v roce 1908 Francouzi C. Tissot potvrzuje Flemingovu prioritu.

Zajímavým faktem je, že oba vynálezci původních elektronických zařízení, která elektron přijali jako realitu, přistoupili ke stanovení priority z různých perspektiv. Fleming považoval zařízení za elektronická a Lee de Forest - iontový. V tom však není nic překvapivého.

Elektrický obvod rádiového přijímače s detektorem plynu V té době existující vakuové vývěvy, určené k výrobě elektrických žárovek, byly tak nedokonalé, že umožňovaly interpretovat procesy, ke kterým došlo v audionu, dvěma způsoby. Lee de Forest věřil, že jeho zařízení pracuje na principu ionizace hluboce vzácného plynu. Pouze vynález difúzních vývěv a mnohaletý výzkum nám umožnil důkladně studovat schopnosti rádiové trubice s přídavnou elektrodou a ověřit elektronickou povahu jejích vnitřních procesů.

Skutečně revoluční byla schopnost konkurenta zesílit signál přicházející k němu. Rádiové přijímače nyní mohly vnímat signály ze vzdálených nebo velmi slabých rozhlasových stanic. Výkony vysílače by mohly být sníženy, což přispělo k širší distribuci radiotelefonu.

Vývoj systémů přenosu lidské řeči si však nestanovil úkol zavádět vysílání, informace nebo hudební periky, ale potřeboval radiotelefonii pro podnikání a prospěšnou obousměrnou komunikaci, ale stalo se nečekané ...

Všichni jsou unaveni z nepříjemných rozhlasových a televizních reklam. Ale kvůli historické spravedlnosti musíme připustit, že rozhlasová reklama se objevila před vysíláním. A nejpřímější s tím není nikdo jiný než vynálezce konkurzu.

Zde je to, co sám Lee de Forest napsal: „V roce 1909 jsem vyráběl bezdrátové telefony pro USA. Každá souprava byla testována pomocí poznámek k fonografům. K mému překvapení se mnoho šunkových a profesionálních operátorů těšilo z těchto kontrolních programů. Myšlenka vysílání mě přirozeně přišla. Mohla by být vysílána atraktivní hudba a zajímavé programy, což by vyvolalo poptávku po bezdrátových zařízeních. “

Pro reklamní účely byla uspořádána první přímá vysílání z newyorské metropolitní opery a v listopadu 1916 byla realizována myšlenka převodu postupu sčítání během prezidentských voleb. Byla to ona, kdo výrazně zvýšila zájem o rozhlasové vysílání.

Poprvé na světě začalo pravidelné vysílání v USA z Pittsburghu od roku 1921. První rozhlasová reklama, která popisovala výhody a nízké náklady na byty v mrakodrapech na Long Islandu, byla vysílána v roce 1922 z New Yorku. Lee de Forest však s ní neměl nic společného.

Obr. 5.

Další objev

Poté, co úspěšně implementoval svůj zvuk do rozhlasového přijímače, nemohl Lee de Forest projít myšlenkou jeho použití v rádiovém vysílači. Faktem je, že generace rádiových vln je spojena se zařízeními, která provádějí oscilační procesy. Existuje mnoho takových emitorů vibrací v přírodě. Toto je znějící zvonek, hlasivky a lustr, který se houpe pod stropem, a kyvadlo nástěnných hodin.

V elektřině můžete vytvořit zdroj oscilace kombinací nabitého kondenzátoru a indukčnosti v obvodu, čímž se vytvoří tzv. Oscilační obvod. Všechny přirozené vibrační systémy vytvářejí tlumené vibrace. Řetězec přestane po nějaké době znít, mořské vlny se uklidňují. Kolísání v obvodech také mizí.

Kvalitní vysílání vyžaduje netlumené oscilace. A to není snadné. Pro dlouhý rozsah vlnových délek můžete vytvořit strojový generátor vysokofrekvenčních kmitů. Ale jak vyřešit problém s oscilačním obvodem a zajistit oscilace téměř jakékoli frekvence?

Například v nástěnných hodinách k vytvoření netlumených oscilací kyvadla po dobu několika dnů byly postaveny speciální mechanismy, které pravidelně tlačí kyvadlo ve přesně definovaném okamžiku ve fázi jeho pohybu. Energie je získávána ze zvýšených hmotností nebo vinuté pružiny. Zařízení se nazývá kotevní mechanismus.

Ale co oscilační obvod? Lee de Forest obsahuje oscilační obvod v obvodu jeho audionovy mřížky a prostřednictvím elektrických obvodů zesílený signál z oscilačního obvodu opět padá na stejný obvod, „tlačí“ kmity ve správný okamžik, takže amplituda a otvor v elektrotechnice se nazývají pozitivní zpětná vazba a nyní se používají v tisíce různých zařízení.

Lee de Forest obdržel patent na tento systém v roce 1915. Nyní nebylo obtížné získat elektrické kmitání požadovaných frekvencí. Je pravda, že první trubkové generátory zpočátku nemohly poskytnout energii potřebnou pro vysílače. Mezi alternátory a generátory trubek začne tvrdá konkurence. Nakonec alternátory zmizí z používání a elektronická lampa zaujme své správné místo.

Ale vynálezce audionu by nebyl Američan, kdyby nenašel praktickou aplikaci pro své zařízení, a to nejen v rádiu. Vytváří první elektronický hudební nástroj.

Poté, co postavil elektrický generátor zvukových frekvencí při audionech, jednu triodu na oktávu a zesílil signály, přivádí je do reproduktorů umístěných po obvodu místnosti. Po cestě jsou tedy problémy s prostorovým zvukem vyřešeny. A co je nejdůležitější, změnou nastavení oscilačních obvodů se Lee de Forestovi podařilo získat okouzlující zvuky, které jsou pro lidské ucho neobvyklé.

Lee de Forest nazval svůj nástroj „audio piano“. Zároveň byla vyjádřena prorocká slova: „Doufám, že pomocí této malé elektronické lampy dokážu nástroj dostatečně dokonale vyrobit, aby si hudebníci mohli uvědomit své nejbohatší hudební fantazie.“

Mluvil „Velký Němý“

Kino se objevilo téměř současně s prvním rozhlasovým přijímačem. Bratři Louis a Auguste Lumiere v březnu 1895 provedli pilotní demonstraci prvních dokumentovaných výstřelů. Koncem toho roku bylo v Paříži postaveno první komerční kino. Filmy zpočátku nemohly být považovány za takové, nicméně kina byla označována jako „technická atrakce“ pod názvem „živá fotografie“.

Ale velmi brzy se tyto atrakce staly vážnými konkurenty běžného divadla. Objevuje se nová umělecká forma, levnější a mobilnější. Brzy bylo celé území Spojených států pokryto sítí kin, která denně navštívilo až 5 milionů diváků. Ukázalo se, že se jedná také o velký podnik [7].

Jak dlouho však mohou lidé zajímat, byť umělecké, ale výrazy obličeje a krátké titulky? Vzhled prominentních herců na plátnech zvýšil prestiž nového umění na titul „velký němý“, ale jak říká Angličané, „zázrak je jen devět dní zázrak“. Počet návštěvníků kina začal klesat.

Aby se situace zlepšila, začali najímat speciální hudebníky, tappery, kteří doprovázeli filmovou show hudbou. Velký A. Edison přizpůsobil svůj fonograf pro tento účel.

Určitý vynálezce Homon nabídl ctihodné veřejnosti „chronofon“. Hlasité jméno skrývalo obyčejný záznam, otáčený synchronně s filmovým motorem, kde se pohyb rtů herců víceméně shodoval se zvukem. Gramofon však stál poblíž filmové obrazovky a projektor byl na druhém konci haly. Správa takového systému byla obtížná. Jak se říká, kvalita zvuku se ukázala být bez práce.

Elektrické společnosti se sloučily do konglomerátů. Obří společnosti ho nepotřebovaly a hrdost mu nedovolila spokojit se s pozicí obyčejného inženýra s měsíční mzdou. A Forest se rozhodl řešit problémy bodování filmů.

Jeho myšlenkou bylo, že „lehký zajíček“ zaznamenal na fotocitlivý film zvukové variace na zvukové stopě rovnoběžné s obrazem. Synchronicita byla perfektní. S pomocí konkurzů bylo možné dosáhnout jakéhokoli objemu.

Aby propagoval svůj nový vynález v letech 1923 až 1927, natočil Lee de Forest více než 100 zvukových šortek s mnoha slavnými herci a očekával vzhled moderních videoklipů.

Vynálezce reklamy na jeho „fonofilm“ překvapil krajany tím, že na filmové obrazovce reprodukoval řeč 30. prezidenta USA Coolidge na trávníku před Bílým domem. Poprvé promluvil z obrazovky americký vůdce. Publikum tuto novinu potěšilo. Horečka začala znovu. Narodil se

Zlatý věk Hollywoodu.

Vynálezce však tento úspěch nemusel využít. „Právníci společnosti Western Electric and Telephone Company,“ napsal životopis lesníka M. Wilsona, „úspěšně obešel prst a využil svého vynálezu zdarma.“

Velký a plodný život strávil americký inženýr Lee de Forest. Lidstvo mu dluží hodně. Jeden z prvních, kterým věřil v existenci elektronů, spolu s Flemingem položili základy radioelektroniky.

Výsledky jeho výzkumu našli uplatnění v mnoha známých věcech: od ultramoderního mobilního telefonu po čárový kód zboží. I přes četné petice však nikdy Nobelovu cenu nezískal.

5. října 1956, 50 let po vynálezu rozhlasové trubice (audion), udělila francouzská vláda Lee de Forest Řád čestné legie. Při předání ceny byla řečena, že „objev Lee de Forest je jedním z největších v historii vědy a techniky a odborníci ve všech oblastech vědy by měli vyjádřit svůj respekt, jejich uznání a obdiv.“ Tato slova vyslovil laureát laureáta Nobelovy ceny Louis de Broglie, jeden ze zakladatelů kvantové fyziky. A věděl, co říká.