Александр Степанович Попов родился 16 марта 1859 г. на Урале (поселок Турьинский рудник) в семье священника. После окончания в 1877 г. общеобразовательных классов Пермской духовной семинарии он не стал продолжать духовное образование, а поступил на физико-математический факультет Петербургского университета. В университете его увлекла электротехника. Он работал монтером в товариществе «Электротехник», и первые его труды в 1882 г. были посвящены динамо-электрическим машинам.
Хотя Попов был оставлен при университете для подготовки к профессорскому званию, он долго не пробыл в аспирантуре, как бы сказали сейчас, и с 1883 г. стал преподавателем Минного офицерского класса в Кронштадте, совмещая эту должность с педагогической работой в Техническом училище Морского ведомства в Кронштадте. В Минном офицерском классе Попов проработал до 1901 г., когда он был избран профессором кафедры физики Электротехнического института в Петербурге. В 1905 г. он был избран директором института и в этой должности скончался от кровоизлияния в мозг 13 января 1906г..(Даты рождения и смерти А. С. Попова указаны по новому стилю. По старому стилю А. С. Попов родился 4 марта 1859 г., а умер 31 декабря 1905 г. )
По роду своей служебной деятельности А. С. Попов был тесно связан с военно-морским флотом, и именно во флоте произошло рождение великого открытия. Исторические условия для открытия созрели, к нему разными путями в разных странах почти одновременно шли несколько людей: Попов, Резерфорд, Маркони и другие. Первым добился успеха А. С. Попов.
В 1889 г. А. С. Попов прочитал в собрании минных офицеров цикл лекций «Новейшие исследования о соотношении между световыми и электрическими явлениями»
Эти лекции сопровождались демонстрациями опытов Герца. Они имели большой успех, и Морской технический комитет предложил морскому министерству повторить лекции с демонстрациями в Петербурге, в Морском музее для петербургских офицеров. «Опыты, произведенные германским профессором Герцем в доказательство тождественности электрических и световых явлений, — говорилось в этом предложении,—представляют большой интерес не только в строго научном смысле, но также и для уяснения вопросов электротехники».
Очевидно, что А. С. Попов уже говорил в своих лекциях о возможности практического использования волн Герца, и руководящие лица русского военно-морского флота заинтересовались этим. Морское министерство согласилось на повторение лекций Попова в Петербурге и выделило необходимые средства на перевозку приборов. Лекция «Об электрических колебаниях с повторением опытов Герца» состоялась в Морском музее 3 апреля 1890 г. Можно с большим основанием утверждать, что А. С. Попов был не только одним из первых в России «пропагатором герцологии» (термин Столетова), но и тем, кто сразу оценил практическое значение открытий Герца и начал решать задачу их технического использования. 7 мая 1895 г. А. С. Попов на заседании физического отделения Русского физико-химического общества демонстрировал сконструированный им радиоприемник. Этот день в нашей стране ежегодно отмечается как день рождения радио.
Детектором электрических колебаний в приемнике Попова был изобретенный в 1890 г. французским физиком Эдуардом Бранли (1844—1940) прибор, названный английским ученым Оливером Лоджем (1851—1940) когерером. Это был своеобразный полупроводник. Стеклянная трубка, заполненная металлическими опилками, была плохим проводником электричества. Однако под воздействием электрических колебаний ее электропроводность резко возрастала. В опытах Бранли она менялась от миллионов до сотен и десятков ом. Это уменьшение сопротивления сохраняется и после прекращения воздействия колебаний «иногда более 74 часов», по наблюдению Бранли. Трубку можно вернуть в состояние плохой электропроводности «слабыми отрывистыми ударами по дощечке, которая поддерживает трубку».
Лодж в 1894 г. прочитал в Лондонском Королевском обществе лекцию памяти Герца под названием «Творение Герца». Здесь он говорил и о трубке Бранли: «Этот прибор, который я называю когерером, удивительно чувствителен как детектор герцевских волн». В опытах Лоджа когерер чувствовал влияние искры на расстоянии соро_ка ярдов (около 40 м). Лодж применял различные способы приведения когерера в рабочее состояние, в том числе и с помощью вибраций электрического звонка, смонтированного на одной доске с когерером. Однако Лодж не додумался до использования звонка и как регистратора поступившего сигнала и как автомата для приведения когерера в рабочее состояние. Это сделал А. С. Попов. Попов же применил антенну для улавливания электромагнитных волн. Сочетав звонок, когерер, антенну, А. С. Попов построил прибор, который позже (в июле 1895 г.) был назван Д. А. Лачиновым «грозоотметчиком», имея в виду его применение как регистратора грозовых разрядов. Однако Попов своим приемником пользовался и для приема волн, создаваемых передатчиком. В своей статье «Прибор для обнаружения и регистрирования электрических колебаний», опубликованной в журнале Русского физико-химического общества в 1896 г., А. С. Попов писал: «В соединении с вертикальной проволокой длиною 2,5 метра прибор отвечал на открытом воздухе колебаниям, произведенным большим герцевым вибратором (квадратные листы 40 сантиметров в стороне) с искрой в масле, на расстоянии 30 сажен».
Эти строки писались в декабре 1895 г. Таким образом, А. С. Попов в 1895 г. проводил опыты по передаче и приему электромагнитных волн на расстояние до 60 м. Летом того же года его прибор использовался для регистрации электрических возмущений в атмосфере как при наличии грозовых разрядов, так и при отсутствии гроз. А. С. Попов заканчивал свою статью словами, что «прибор при дальнейшем усовершенствовании его может быть применен к передаче сигналов на расстоянии при помощи быстрых электрических колебаний». При этом он указывал на необходимость создания достаточно мощного генератора таких колебаний.
20 января 1897 г. А. С. Попов выступил на страницах газеты «Котлин» со статьей «Телеграфирование без проводов». Заглавие статьи ясно указывает, что в ней речь идет не о передаче и приеме спорадических сигналов, а о «телеграфировании», т. е. передаче и приеме осмысленного текста условным кодом. Статья появилась в связи с сообщением об опытах Маркони. Попов напоминает, что прибор, аналогичный описанному в сообщении, был им построен в 1895 г. и демонстрировался на заседании физического отделения Русского физико-химического общества в апреле (7 мая по н. ст.). Он указывает, что его прибор «приспособлен для опытов с электромагнитными волнами» и демонстрировался на научных заседаниях и лекциях.
А С. Попов указывает, что с помощью этого прибора он отмечал грозовые разряды на расстоянии «более 25 верст». Он подчеркивает, что сигнализация электрическими волнами «и сейчас возможна», но герцевские вибраторы как источник электрических лучей «очень слабы». Указав, что действие тумана на электрические волны «не было наблюдаемо», Попов подчеркивает, что «можно ожидать существенной пользы от применения этих явлений в морском деле...». И в дальнейшем А. С. Попов неустанно работает над разработкой радиотелеграфной связи для флота.
Работая для флота и отчетливо понимая всю важность этой работы для своей родины, А. С. Попов не спешил с печатными публикациями, стремясь информировать лишь специальную аудиторию: морских офицеров и ученых. Но с момента появления в печати сведений о работе Маркони А. С. Попов был вынужден выступить в защиту своего приоритета. Статья в газете «Котлин» от 20 января 1897 г. была первым таким выступлением А. С. Попова.
Гульельмо Маркони (1874—1937) в июне 1896 г. сделал заявку на патент для своего изобретения. Патент на «усовершенствование в передаче электрических импульсов и сигналов и в аппаратуре для этого» был выдан Маркони 2 июля 1897 г., т. е. спустя более двух лет после демонстрации А. С. Поповым своего приемника. Патент Маркони был английским и закреплял его приоритет в Англии. А. С. Попов ограничился сообщением 7 мая 1895 г. и печатной публикацией 1896 г. и своего изобретения ни в России, ни где бы то ни было не патентовал.
Исторически приоритет А. С. Попова бесспорен, он бесспорен с точки зрения научного приоритета. Но юридически патент Маркони, хотя и является только английским, был первым правовым актом, закрепляющим авторство изобретателя. Маркони был капиталистическим дельцом, он ничего не публиковал и не сообщал до подачи заявки на патент, он стремился закрепить не научный, не исторический приоритет, а юридический. И хотя истории науки нет никакого дела до юридической стороны, она решает вопрос с точки зрения исторической правды, находятся историки науки, которые защищают приоритет Маркони.
Заслуга Маркони в дальнейшем развитии радио бесспорна, в развитии, но не в открытии. Исторически точно установленным фактом является тот факт, что открытие радио было сделано А. С. Поповым и дата первого публичного сообщения об этом открытии 25 апреля старого стиля, 7 мая нового стиля 1895 г. является датой одного из величайших изобретений в истории человеческой культуры.
www.ronl.ru
Сегодня радио не кажется каким-то необычным и уникальным приспособлением, которое способно осуществлять беспроводную связь. Однако было время, когда радио стало настоящим прорывом в развитии новых технологий. История радио уходит своими корнями в далекое прошлое, разбираться в котором и будет данная статья.
Первые предпосылки относительно существования электромагнитных волн возникли еще в конце 1600-х годов. Спустя два столетия были официально открыты ультрафиолетовое и инфракрасное излучения. В 30-х годах XIX столетия ученый из Англии Майкл Фарадей с большой уверенностью заявил о существовании электромагнитных волн. Спустя еще 30 лет другой ученый из Великобритании Джеймс Максвелл закончил построение теории электромагнитного поля, которая нашла свое применение в физике.
В 1880-1890-х гг. произошли еще некоторые открытия, которые позволили приблизить то время, когда будет создано полноценное радио. Так, физик из Германии Генрих Герц доказал существование электромагнитных волн с помощью эксперимента. В последующие годы сразу несколько ученых повторяли данный эксперимент, при этом используя более усовершенствованные элементы для обнаружения электромагнитных волн.
В 1898 году сэр Оливер Джозеф Лодж получил патент на использование определенных элементов в беспроводных передатчиках или приемниках. Полученный патент стал в основе механизма для настройки радио на требуемую частоту. Примечательно, что дальнейших исследований в этой области Лодж не стал проводить, в результате чего честь носить звание изобретателя первого радио досталась русскому физику, профессору, электротехнику Александру Степановичу Попову.
Именно Попов первым сумел продемонстрировать возможность передавать радиосигнал, который бы нес в себе определенную информацию. С этого времени и открывается эпоха создания средств радиотехники.
В истории радио не обошлось и без казусов. В настоящее время сразу несколько стран претендуют на то, что именно их ученый изобрел радио. В Германии говорят о том, что заслуга принадлежит исключительно Генриху Герцу, в США вам скажут, что радио изобрел Томас Эдисон и т.д.
Как бы там ни было, в 1872 году первый в истории патент на беспроводную связь получил Малон Лумис.
В 1906 году канадец Реджинальд Фессенден осуществил первую трансляцию радиопрограммы, в которой лично играл на скрипке и прочел небольшой текст из Библии. С того времени голосовое радиовещание стало развиваться с каждым годом все больше и больше. Появлялись новые развлекательные радиопередачи, вещание производилось на широкую аудиторию.
В 1918 году Эдвин Армстронг представил супергетеродин, способствующий улучшению чувствительности радиоприемных устройств в широком диапазоне частот. Спустя более 15 лет тот же американский ученый запатентовал FM-радио, которое использует частотную модуляцию, позволяющую уменьшить помехи в эфире.
В самом начале 80-х годов XX столетия начали проводиться работы в сфере создания цифрового радиовещания, что сделало очередной переворот в истории радио.
В настоящее время трудно найти человека, который никогда не слушал радио. В то же время мало кто задумывается над тем, кто его изобрел, чего это стоило тем людям, которые потратили многие годы своей жизни ради технического прогресса.
Сегодня радио остается одним из наиболее распространенных средств вещания, несмотря на развитие телевизионных технологий, компьютерной техники и т.п. Радиоэфир по-прежнему заполнен звуками, которые, как кажется, никогда не закончатся.
fancy-journal.com
Оглавление:
1.Введение………………………………………………………………………………………………………………2
2. Предшественники Попова…………………………………………………………………………………..3
3. Принципы радиосвязи. Излучение и приём электромагнитных волн………………6
4. Радио Попова и патент Маркони………………………………………………………………………12
5. Заключение………………………………………………………………………………………………………..20
6. Список использованных цитат…………………………………………………………………………..21
7. Список использованных интернет-ресурсов…………………………………………………….21
Введение
Более ста лет прошло со дня изобретения радио. Но и сегодня при обсуждении вопросов национального приоритета оно вызывает немало споров в научной среде. Понятием радио охватывается не только область науки, связанная с изучением физических явлений (радиофизика), но и область технической науки – радиотехники, изучающей структуру и функции соответствующих устройств. Радиофизика является в то же время областью физики. Однако следует иметь в виду, что нет жесткой границы между радиофизикой и радиотехникой. Технический аспект оценки каких-либо устройств в изобретательстве имеет существенное значение, ибо устройство только в том случае становится средством техники, когда оно пригодно для выполнения определенной функции. По этой причине, в частности, не всякое впервые созданное устройство, предназначенное для проведения физических опытов, является изобретением
И сегодня интерес к установлению истинного автора изобретения радио не угасает. В России считается, что радио изобрел известный российский ученый А.Попов, В России считается, на Западе – итальянец Маркони. В энциклопедии «Британика» сказано: «…Александр Степанович Попов, физик и инженер-электрик, считающийся в России изобретателем радио. Очевидно, что он создал первый примитивный радиоприемник – датчик молний (1895), независимо и без знания о современных работах итальянского изобретателя Гульельмо Маркони. Подлинность и значение успешных экспериментов Попова не подвергаются сомнению, но обычно признается приоритет Маркони». Установление исторической истины, наверное, теперь не так уж важно. Главное — мир получил уникальнейшее средство коммуникации.
Целью данной работы является – рассмотрение понятия радио с разных точек зрения, изучение принципа работы радио и обращение к личностям изобретателей.
Предшественники Попова
Работам А.С.Попова предшествовала длинная цепь научных открытий ученых многих стран. Великий английский физик Майкл Фарадей ещё в 1831 году создал учение об электромагнитной индукции, ставшее основой науки об электричестве. Более 30 лет спустя, в 1864 году, его соотечественник Джеймс Максвелл, опираясь на это учение, создал теорию электромагнитных колебаний, которой мы пользуемся и сегодня.
Выводы Максвелла казались сначала просто гипотезой. Однако в 1888 году немецкий физик Генрих Рудольф Герц на опыте доказал существование электромагнитных волн – лучей Герца, как их тогда называли, и построил первые очень простые приборы, излучавшие эти волны (вибратор Герца) и принимавшие их на расстоянии в несколько метров (резонатор Герца).
А.С.Попов узнал о работах своего немецкого коллеги в том же 1888 году и в первой же лекции об опытах герца, которую он прочитал год спустя, сказал, что открытые Герцем лучи могут быть когда-нибудь применены для телеграфирования без проводов. Именно к этому стремился Попов, делая на протяжении следующих семи лет свои опыты. Он использовал в этих опытах достижения других ученых, в частности Э.Бранли.
В 1890 году французский физик Э.Бранли насыпал в стеклянную трубочку мелкие металлические опилки и получил устройство, способное обнаружить электромагнитные волны. Обычно эта трубочка не проводила ток. Но когда на опилки попадала электромагнитная волна, они как бы сцеплялись друг с другом, их электрическое сопротивление уменьшалось, и ток через трубочку начинал идти. Если по трубочке постукивали, то сопротивление опилок вновь возрастало, и они снова могли откликаться на электромагнитную волну. Английский ученый Лодж очень удачно назвал трубочку Бранли когерер (от латинского слова «когеренцио», что означает «сцепление»).
Из одних металлов опилки когерера получались чувствительными, из других – не очень. А.С.Попов добился, что его когерер ощущал электромагнитную волну на расстоянии нескольких десятков метров. Это было большим достижением. Электромагнитные колебания, принятые антенной, попадали на когерер. Он становился проводящим, и ток от батареи шёл через него в обмотку реле, которое притягивало якорь. Контакт реле замыкался, и теперь уже ток от батареи шёл также и через обмотку звонка. Звонок притягивал свой якорь, молоточек ударял по чашечке, слышался звон. Одновременно контакт звонка разрывал цепь, и ток через звонок прекращался. Поэтому якорь звонка возвращался назад, в прежнее положение, и ударял по когереру, который становился непроводящим. Ток через реле прекращался, якорь его отходил, контакт размыкался, и ток через обмотку звонка больше не шёл. А приемник был снова готов принять электромагнитные колебания. В январе 1896 года в «Журнале Русского физико-химического общества» появилась статья, подробно описывающая действия приемника и его принципиальную схему.
В книгах, изданных за рубежом, изобретателем радио считают Г.Маркони. Маркони действительно много сделал для развития радиотехники, для широкого применения её, для организации радиосвязи между Европой и Америкой. Некоторые ученые считают, что именно Маркони был первым, кто изобрел радио, а Попову отводят второстепенную роль.
29 мая 1989 года состоялось совместное заседание секции истории радиотехники и информатики Национального объединения историков естествознания и техники при АН СССР и Исторической комиссии ЦП ВНТО РЭС им А.С.Попова по вопросу истории создания радиосвязи. Доклад профессора С.М.Герасимова (1911-1994) соответствовал тексту о работе Попова, изложенному в третьем издании БСЭ. Однако оппонировавший ему к.т.н. Д.Л.Шарле в своем докладе бездоказательно заявил, что Попов изобрел не радио, а только грозоотметчик, в то время как, по его мнению, Г.Маркони усовершенствовал радиопередатчик и создал первое устройство радиосвязи. Он и профессор Н.И.Чистяков выдвинули странное предложение не пользоваться термином «радио» в его нынешнем «бытовом» понимании, означающем радиовещание, радиосвязь и т.д., а отнести его к категориям типа земное притяжение, изобрети которое нельзя.
Участники совещания не приняли этой аргументации, тем не менее Н.И.Чистяков и Д.Л.Шарле в 1990 году и позже выступали в СМИ с антипатриотической и по сути с антинаучной позиции, утверждая, что в первых опытах Попова «вообще не было передатчика» [1,2], поэтому он и занимался регистрацией гроз.
Но, как отметил автор информационной теории связи, профессор Л.И.Хромов – значение изобретения и опытов Попова в 1895 году состоит в том, что были созданы почти одновременно два типа радиосвязи: человек – человек и природный объект – человек. Это свидетельствует о большой интуиции и глубокой проницательности русского ученого. Некоторые его соотечественники до сих пор не могут понять, что сигналы, передаваемые волнами Герца, будь они от природного объекта или от другого человека, равноправны по процессу передачи. За прошедшие сто с лишним лет системы радиосвязи типа человек – человек (радиотелефон, радиотелеграф) и типа объект – человек (телевидение, радиолокация) стали равноправными, более того, система телевидения общепризнанна как доминирующая. Действительно, в течение сеанса связи, например, с космическим кораблем, приближающимся к Луне, до Земли доходит устный рассказ космонавта и снимок лунного ландшафта. И если предком «радиоприема» можно считать систему радиосвязи Попова, то «предком» приема картины космического ландшафта – его грозоотметчик.
В последние годы участились попытки примирить полярные точки зрения на приоритет в изобретении радио. Пишут, что «заслуги А.Попова и Г.Маркони равновелики»[2], что оба они практически одновременно вышли на проблему и решили её [3]. Но ведь Маркони подал предварительную заявку на свое изобретение в июне 1986 года, больше чем через год после публичной демонстрации радиосвязи Поповым! А даты их печатных публикаций разнятся даже на полтора года. Вспомните, что изобретатель телефона А.Белл не на полтора года, а на полтора часа опередил в подаче заявки своего соперника Э.Грея. Однако этого хватило, чтобы изобретателем был признан один А.Белл, и его приоритет никем не оспаривался. О том, что в изобретении радио нет двух лиц, четко сказал академик Л.И.Мандельштам в предисловии к своей книге «Из предыстории радио»: есть один изобретатель радио А.С.Попов, который «первым в мире использование электрических волн для связи превратил в практическую систему радиосвязи» [4].
В России столетний юбилей радио был отмечен постановление Совета Министров – Правительства Российской Федерации от 11 мая 1993 года за № 434 «О подготовке и проведении 100-летнего юбилея изобретения радио». В постановлении отмечаются «выдающееся значение этого события для современной цивилизации и приоритет России в изобретении радио».
5-7 мая 1995 года в городе Москва под эгидой ЮНЕСКО прошла юбилейная международная конференция. С докладом на ней выступил президент РНТО РЭС им. А.С.Попова академик Ю.В.Гуляев. В своем докладе он убедительно изложил историю изобретения радио, отметив роль предшественников А.С.Попова(М.Фарадея, Дж.Максвелла, Г.Герца, Э.Бранли, О.Лонжа), его последователей, самым знаменитым из которых был Г.Маркони и подчеркнув ключевую роль самого А.С.Попова.
Принципы радиосвязи. Излучение и прием электромагнитных волн
Для осуществления радиосвязи необходимо обеспечить возможность излучения электромагнитных волн.
Закрытый колебательный контур не излучает электромагнитные волны в окружающее пространство. Если колебательный контур состоит из катушки и двух пластин плоского конденсатора, не параллельных друг другу, то чем под большим углом развернуты эти пластины, тем более свободно выходит электромагнитное поле в окружающее пространство. Предельным случаем раскрытия колебательного контура является удаление пластин конденсатора на противоположные концы прямой катушки. В действительности контур состоит из катушки и длинного провода — антенны. Один конец антенны заземлен, второй поднят над поверхностью земли.
Катушка антенны имеет индуктивную связь с катушкой колебательного контура генератора незатухающих электромагнитных колебаний. Вынужденные колебания высокой частоты в антенне создают в окружающем пространстве переменное электромагнитное поле. Со скоростью 300 000 км/с электромагнитные волны распространяются от антенны. Энергия излучаемых электромагнитных волн при одинаковой амплитуде колебаний силы тока в антенне пропорциональна четвертой степени частоты колебаний. Поэтому для осуществления радио- и телевизионной связи используются электромагнитные волны с частотой от нескольких сотен тысяч герц до тысяч мегагерц. Эти высокочастотные волны называют несущими волнами, которые модулируют в простейшем случае звуковой частотой. Процесс наложения колебаний одной частоты на колебания другой называется модуляцией (рис. 75)
Рассмотрим процесс амплитудной модуляции, состоящий в изменении амплитуды несущей волны по закону сигнала низкой частоты.
В электрическую цепь транзисторного генератора последовательно с колебательным контуром включают катушку трансформатора. На вторую катушку трансформатора подается переменное напряжение звуковой частоты с выхода микрофона после необходимого усиления.
Переменное напряжение звуковой частоты, складываясь с постоянным напряжением источника генератора, приводит к изменению со звуковой частотой амплитуды колебаний силы тока высокой частоты в контуре генератора.
Амплитуда колебаний тока несущей частоты изменяется амплитудой тока звуковой частоты. В результате получаются модулированные колебания тока несущей частоты, которые излучаются в пространство (рис. 76).
Электромагнитные волны, излученные антенной радиопередатчика, вызывают вынужденные колебания свободных электронов в любом проводнике.
Напряжение между концами проводника, в котором электромагнитная волна возбуждает вынужденные колебания электромагнитного тока, пропорциональны длине проводника. Поэтому для приема электромагнитных волн в простейшем радиоприемнике применяется длинный провод — приемная антенна.
Вынужденные колебания в антенне 1 возбуждаются электромагнитными волнами от всех радиостанций. Для того чтобы слушать только одну радиопередачу, колебания напряжения не направляют непосредственно на вход усилителя, а сигналы подают на колебательный контур 2 с изменяющейся собственной частотой колебаний.
Изменение собственной частоты колебаний в контуре приемника производится обычно изменением электроемкости переменного конденсатора.
При совпадении частоты вынужденных колебаний в антенне с собственной частотой колебаний контура наступает резонанс, при этом амплитуда вынужденных колебаний напряжения на обкладках конденсатора контура достигает максимального значения.
Таким образом, из большого числа электромагнитных колебаний, возбужденных в антенне, выделяются колебания нужной частоты.
С колебательного контура приемника модулированные колебания высокой частоты поступают на детектор 3 (рис. 77).
В качестве детектора можно использовать полупроводниковый диод, пропускающий переменный ток высокой частоты только в одном направлении.
После прохождения детектора сила тока в цепи изменяется во времени по закону, представленному на рис. 78. В течение каждого полупериода высокой частоты импульсы тока заряжают конденсатор 4, вместе с тем конденсатор медленно разряжается через резистор 5.
Значения электроемкости конденсатора 4 и сопротивления 5 выбраны таким образом, что через резистор 5 протекает ток, изменяющийся во времени со звуковой частотой, использованной при модуляции колебаний в генераторе.
Для преобразования электрических колебаний в звуковое переменное напряжение звуковой частоты подается на телефон 6 (рис. 79).
Для повышения чувствительности в современных радиоприемниках сигнал с колебательного контура поступает на вход усилителя высокой частоты (УВЧ), а с выхода усилителя высокой частоты электрические колебания поступают на детектор. Для усиления мощности звукового сигнала на выходе радиоприемника электрические колебания звуковой частоты с выхода детектора поступают на вход усилителя низкой частоты (УНЧ). Переменное напряжение звуковой частоты с выхода УНЧ подается на обмотку электродинамического громкоговорителя — динамика. Динамик преобразует энергию переменного тока звуковой частоты в энергию звуковых колебаний. Описана схема простейшего детекторного приемника. В современных радиоприемниках используются довольно сложные электронные микросхемы, включающие в себя генераторы электромагнитных колебаний. Сложение электрических колебаний от внутреннего генератора приемника с колебаниями, возбужденными в контуре приемника электромагнитными волнами от передающих радиостанций, позволяет настраивать приемник на очень узкий диапазон принимаемых частот.
Шкала электромагнитных волн изображена ниже на рис. 80.
Электромагнитные волны охватывают огромный диапазон длин волн от 104 до 10-10 м. По способу получения можно выделить следующие области длин волн:
а) радиоволны охватывают диапазон от 106 м до 1 мм. Здесь выделяют область длинных волн — не более 103 м, средних — от 103 до 100 м, коротких — от 100 м до 10 м, ультракоротких — от 10 м до 1 мм;
б) область ультракоротких радиоволн смыкается с участком инфракрасных лучей. Граница между ними условная и определяется способом их получения: ультракороткие радиоволны получают с помощью особых генераторов (радиотехнические методы), а инфракрасные лучи излучаются нагретыми телами;
в) за видимым участком спектра лежат ультрафиолетовые лучи, их длина от 400 нм до 1 нм. Ультрафиолетовые лучи получают с помощью тлеющего разряда, обычно в парах ртути;
г) с коротковолновой границей ультрафиолетовой области смыкается участок, соответствующий рентгеновским лучам. Они охватывают диапазон длин от 1 нм до 0,01 нм;
д) за рентгеновскими лучами идет область гамма-лучей с длинами волн менее 0,1 нм.
Область рентгеновских и гамма-лучей частично перекрывается, и различать эти волны можно не по свойствам, а по методу получения: рентгеновские лучи возникают в специальных трубках, а гамма-лучи испускаются при радиоактивном распаде ядер некоторых элементов. Все излучения представляют собой электромагнитные волны, порождаемые электрическими зарядами и токами, изменяющимися со временем.
Обнаруживаются электромагнитные волны в конечном счете по их действию на заряженные частицы. В вакууме излучения любой длины волны распространяются с одинаковой скоростью — скоростью света. По мере уменьшения длины волны количественные различия в длинах волн приводят к существенным качественным различиям. Излучения различной длины волны очень сильно отличаются друг от друга по поглощению веществом. Коэффициент отражения веществом электромагнитных волн также зависит от длины волны.
Но главное различие между длинноволновыми и коротковолновыми излучениями в том, что коротковолновое излучение обнаруживает свойства частиц. Электромагнитные волны отражаются и преломляются согласно законам отражения и преломления. Для электромагнитных волн можно наблюдать явления интерференции, дифракции, поляризации. Электромагнитные волны — волны поперечные. Объемная плотность энергии электромагнитной волны пропорциональна частоте в четвертой степени (v ~ v4).
Радио Попова и патент Маркони
В то время, когда в России А.С.Попов успешно завершил первые опыты по созданию системы телеграфии без проводов, а их результаты были опубликованы в одиннадцати изданиях, в Италии, как стало известно значительно позже, к подобным вопросам проявил интерес Гульельмо Маркони (1874–1937) ставший впоследствии известным деятелем в области радиотехники.
Отсутствие документальных свидетельств о ранних работах молодого Маркони вынуждало разных авторов оттенять только те или иные технические и бытовые подробности. При этом записи делались спустя много лет, по воспоминаниям самого Маркони или других лиц с его слов. В частности, это были его друг и первый биограф (они встретились только в июле 1897 г.), дочь ученого (родившаяся в 1908 г.) и садовник Марчи в поместье отца, не умевший писать и рассказавший своему сыну о тех днях, когда он помогал экспериментировать «ныне известному Гульельмо Маркони». Сын записал воспоминания и запись передал в Маркониевское общество в Риме [5].
Произведенные Г.Маркони в этот период усовершенствования в передаче сигналов не имеют точно зафиксированных дат. Они не выходили из стен домашней мастерской и оставались его личным достоянием. Его предложение внедрить систему беспроволочного телеграфирования на родине было отклонены итальянским Министерством почт и телеграфов, и в феврале 1896 г. двадцатидвухлетний Маркони отбыл в Англию, на родину своей матери, чтобы попытаться получить патент там. После четырехмесячного пребывания в Лондоне он подал заявку на свое изобретение, тем самым создав первый документальный источник, дающий наиболее точное представление о начальном этапе его деятельности.
После подачи предварительной заявки на изобретение девять месяцев в жизни молодого изобретателя были заполнены интенсивной экспериментальной работой в окружении квалифицированных помощников из Почтового ведомства Великобритании. Следовательно, он улучшал предмет своего изобретения. К концу этих работ, 2 марта 1897 г., Г.Маркони направил в патентное бюро полное описание изобретения, приложив 14 схем. (К месту сказать, что А.С.Попов осуществил свое изобретение самостоятельно. Только в испытаниях ему помогал ассистент П.Н.Рыбкин.)
У читателей, сочувствующих молодому изобретателю, возникает вопрос, что мешало ему защитить с доработкой свой приоритет ранее этой даты, тем более что его отец знал людей, которые могли бы помочь получить итальянский патент? И еще: почему Маркони не спешил с патентованием, находясь четыре месяца в Англии?
В Италии Г.Маркони занимался у известного физика, профессора Болонского университета Аугусто Риги (1850–1920), который внес некоторые усовершенствования в аппаратуру Г.Герца. А.Риги имел к тому времени переписку с А.С.Поповым и знал предмет изобретения русского коллеги. Не исключено, что именно А.Риги и воспрепятствовал получению патента Г.Маркони в Италии.
Первые четыре месяца пребывания Г.Маркони в Англии, видимо, были связаны с доработкой предмета его изобретения. Впервые о работах Г.Маркони, относящихся к телеграфии без проводов, мировая печать заговорила только летом 1896 г., но без обсуждения каких бы то ни было подробностей технического характера. Эти публикации были связаны с тем, что, приехав в Англию, итальянец продемонстрировал передачу сигналов без проводов сотрудникам телеграфного ведомства Великобритании, а также представителям адмиралтейства и армии, причем использованная им аппаратура держалась в тайне, а ее устройство присутствующим показано не было. Сигналы передавались между зданиями Лондонского почтового управления. Сведения об этой передаче появились в печати как сенсация.
В том же году, в сентябре 1896 г., Маркони осуществил радиосвязь в районе Солсбери на расстоянии 3/4 мили (около километра). В октябре 1896 г. в том же районе дальность радиосвязи достигла 7 км, в марте 1897 г. – 14 км.
Подробный доклад о работе Г.Маркони сделал главный инженер телеграфного ведомства Великобритании В.Прис (1834–1913), оказывавший ему помощь в работах в Англии. Доклад В.Г.Приса был сделан 4 июля 1897 г. в Королевском институте и носил название: «Передача сигналов на расстояние без проводов». Невольно возникает вопрос: почему о работе Г.Маркони делал доклад В.Г.Прис, а не сам автор изобретения? Ответ на него мы находим, сравнивая схемы приемника Г.Маркони, доложенной В.Присом в 1897 г., и приемника А.С.Попова, доложенной в мае 1895 г. (указанный на схеме Маркони телеграфный аппарат Прис в докладе не упомянул).
Видно, что схема приемника Г.Маркони за исключением второстепенных деталей полностью повторяет схему А.С.Попова 1895 г. Чувствительность приемника А.С.Попова, по словам его автора, была настолько высокой, что дальнейшее ее увеличение было нежелательно, т.к. приводило к возрастанию внутренних помех .
В.Прис в своем докладе заявил, что Г.Маркони:
– в июне 1896 г. привез в Англию новый проект;
– использует электрические, или герцевские, волны очень высокой частоты;
– изобрел новое реле для приемника, которое по тонкости и чувствительности превосходит все до сих пор известные приборы;
– передатчиком ему служит излучатель Герца, видоизмененный профессором А.Риги;
– реле Маркони состоит из стеклянной трубки длиной 4 см, в которую плотно вставлены два серебряных наконечника, отстоящие друг от друга примерно на 0,5 мм. Этот узкий промежуток заполнен смесью серебряных и никелевых опилок, смешанных с некоторым количеством ртути. Трубка откачивается до вакуума 4 см рт. ст., затем запаивается. Оливер Лодж назвал этот прибор «когерером». Для декогерирования применяется маленький молоточек, который приводится в быстрые колебания при помощи местного источника тока и весьма эффективно постукивает по стеклянной трубочке, производя при этом звуки, позволяющие легко распознавать знаки Морзе.
Из сказанного Присом в докладе видно, что передатчик Г.Маркони был передатчиком его учителя А.Риги, а приемник – приемником А.С.Попова. Видимо, поэтому В.Прис в своем докладе об изобретении Г.Маркони вынужден был указать на то, что уже говорилось им ранее: «Г.Маркони не сделал ничего нового. Он не открыл каких-либо новых лучей; его передатчик сравнительно не нов; его приемник основан на когерере Бранли. Колумб не изобрел яйца, но показал, как его поставить на острый конец. Маркони, пользуясь известными средствами, создал «электрический глаз», более тонкий, чем все известные электрические инструменты, и новую систему телеграфии, которая сделает доступными до сих пор недосягаемые места».
Полемизируя с В.Присом, отметим, что А.С.Попов, создав радиоприемник, впервые дал миру не «электрический глаз», а «электрическое ухо», чуткое к информации, передаваемой с помощью лучей Герца в любой точке мира. Он первым, за два года до выдачи патента Маркони, создал систему телеграфии без проводов, систему радиосвязи, что подробно, на основе документов было показано выше.
А.С.Попов сразу же после опубликования доклада В.Приса об изобретении Г.Маркони направил статью в английский журнал «The Electrician», в которой коротко осветил свои работы по созданию системы радиосвязи и отметил, что приемник Маркони не отличается от его грозоотметчика и приемника системы телеграфии без проводов, созданной в мае 1895 г.
Петербургская газета «Новое время» обвинила А.С.Попова в «неуместной скромности», т.к. он мало писал о своем изобретении. Мы знаем причину этого: ученый был связан клятвенным обязательством хранить в тайне создаваемую им систему телеграфии без проводов для военно-морского флота России. В ответном письме в редакцию А.С.Попов писал: «Заслуга открытия явлений, послуживших Маркони, принадлежит Герцу и Бранли, затем идет целый ряд приложений, начатых Минчиным, Лоджем и многими после них, в том числе и мною, а Маркони первый имел смелость стать на практическую почву и достиг в свои опытах больших расстояний усовершенствованием действующих приборов». Г.Маркони в июле 1897 г. основал «Компанию беспроволочного телеграфа и сигнализации», которая уже в 1898 г. поставила несколько радиостанций британской армии. Напомним, что в том же 1898 г. французский инженер-предприниматель Э.Дюкрете приступил к производству радиостанций системы А.С.Попова для российского флота.
Сам же А.С.Попов совместно с ассистентом П.Н.Рыбкиным в лаборатории кронштадтского Минного офицерского класса создали более 15 радиостанций для кронштадтских фортов и судов Балтийского флота.
Следует отметить, что доклад В.Приса о патенте Г.Маркони вызвал неоднозначную реакцию в мировой печати. Так, известный физик О.Лодж в журнале «The Electriciаn» с большой долей сарказма писал: «Один из студентов профессора Риги в Болонье услышал на лекции о передаче на расстояние волн Герца и об их обнаружении сцеплением металлических опилок. Обладая чувством юмора и большой энергией, располагая свободным временем, приступил он к изготовлению подходящего когерера, упаковал его в запечатанную коробку и привез в Англию как секретное изобретение для сигнализации без проводов. Влиятельными лицами он был представлен главному инженеру Правительственного телеграфа, по-видимому, слишком занятому, чтобы помнить о последних достижениях в области волн Герца»[6]. В частности, о достижениях А.С.Попова в создании системы телеграфии без проводов.
В.Прис оказал Г.Маркони помощь в работе по усовершенствованию аппаратуры. Сам Г.Маркони первую заявку на патент подал 2 июля 1896 г. Затем уточнил ее 2 марта 1897 г. Напомним, что существо заявок Г.Маркони в печати не публиковалось до получения патента. Английский патент № 12 039 был выдан Г.Маркони только 2 июля 1897 г. и только на «усовершенствования в передаче электрических импульсов и сигналов и в аппаратуре для этого». Патент защищал авторские права Г.Маркони на изобретение только на территории Великобритании и мирового статуса не имел.
Из названия патента следовало, что кто-то уже изобрел аппаратуру для передачи и приема электрических импульсов и сигналов, а Г.Маркони эту аппаратуру усовершенствовал. Выше было показано, что систему телеграфии без проводов изобрел А.С.Попов и продемонстрировал ее 7 мая 1895 г., т.е. за два года до получения патента Г.Маркони 2 июля 1897 г.
Если бы Г.Маркони опубликовал свои схемы в печати, то мог не получить патента и на «усовершенствование в передаче импульсов и сигналов», т.к. его патентная заявка на передатчик системы сигнализации повторяла, в сущности, передатчик его учителя А.Риги 1894 г., а схема его приемника повторяла схему радиоприемника А.С.Попова 1895 г.
Г.Маркони в 1898 г. решил добиться получения патента на свое изобретение в России. Но получил отказ с подробным объяснением, что «передача сигналов с помощью электрических импульсов не представляет новости для морского ведомства России, что работы в этом направлении проводятся с 1895 г. Все источники электрических колебаний, перечисленные в спецификации Г.Маркони, по существу, известны и вошли в курсы специальных учебных заведений морского ведомства. В выдаче патентов на изобретение Г.Маркони было отказано во Франции и в Германии со ссылкой на публикации А.С.Попова» [7, с. 122].
Потерпела неудачу и попытка Маркони запатентовать свою систему радиосвязи в США. Позже он пытался через суд взыскать с американских промышленников 6 млн долларов за использование своего изобретения. Судебный процесс длился 19 лет, с 1916 по 1935 г. Иск был удовлетворен лишь на сумму, в 5 раз меньшую, – за некоторые усовершенствования системы телеграфии без проводов.
Причем суд среди прочего вынес следующее интересное для истории радиотехники определение: «Гульельмо Маркони иногда именуется отцом беспроволочной телеграфии, но он не был первым, кто открыл, что электрическая связь может осуществляться без проводов» [7, с. 124], т.е. суд защитил приоритет А.С.Попова в изобретении системы радиосвязи.
При жизни А.С.Попова приоритет его в изобретении системы радиосвязи не подвергался сомнению. Так, когда в 1908 г. в рецензии на книгу А.А.Петровского «Научные основания беспроволочной телеграфии» преподаватель Военной электротехнической школы Д.М.Сокольцов назвал приоритет А.С.Попова в изобретении радио «старой патриотической сказкой», ему немедленно был дан достойный отпор. П.Н.Рыбкин издал брошюру «Работы А.С.Попова по телеграфии без проводов» (1908 г.), в которой доказал приоритет русского ученого в изобретении радио.
РФХО создало специальную комиссию (председатель – проф. О.Д.Хвольсон, члены – Б.Б.Голицин и Н.Г.Егоров) «О научном значении работ А.С.Попова», которая изучила работы А.С.Попова и свой доклад «Участие А.С.Попова в возникновении беспроволочного телеграфа» закончила следующими словами: «Таким образом, по имеющимся в нашем распоряжении данным, независимо от всяких прочих обстоятельств истории данного изобретения, А.С.Попов по справедливости должен быть признан изобретателем телеграфа без проводов при помощи электрических волн. Мы надеемся, что и сомневающиеся в справедливости такого признания присоединятся к нам. Колебаться в таком признании физическое общество не должно».
Комиссия РФХО запросила мнение иностранных ученых о работах А.С.Попова. О.Лодж дал следующий ответ: «Я всегда был высокого мнения о работе профессора Попова над беспроволочным телеграфом… Попов впервые достиг того, что сам сигнал осуществлял обратное воздействие. Я полагаю, что в этом и состоит новшество, которым мы обязаны Попову. Оно в скором времени было принято Маркони и другими». Французский физик Э.Бранли в 1898 г. отметил, что «телеграфия без проводов родилась из опытов А.С.Попова.
К чести Д.М.Сокольцова, он вскоре изменил свою первоначальную точку зрения на роль А.С.Попова в изобретении радио и опубликовал в 1912 г. новую статью, в которой полностью признал А.С.Попова изобретателем связи без проводов [7, с. 130].
Из огромного числа изданий по истории радиотехники остановимся на тех, которые принадлежат перу соотечественников Г.Маркони. Первое по времени издание (1903 г., Германия) принадлежит профессору Болонского университета А.Риги, учителю Маркони, и доценту этого университета Б.Дессау. А.С.Попов рекомендовал эту книгу перевести на русский язык П.Н.Рыбкину и сделать свое издание для Минного офицерского класса.
А.Риги, стоявший у истоков радиосвязи, в книге воздает должное А.С.Попову подробным рассмотрением схемы его приемника. Более того, анализируя патентное описание приборов Маркони, А.Риги приходит к выводу, что в отношении существенных частей запатентованная аппаратура Маркони ровно никаких прав не имеет. Он пишет, что «даже беглый взгляд на возбудитель волн, описанный Маркони в его первом патенте от 2 июля 1896 г. убеждает нас в полной идентичности этого прибора [передатчика] с трехискровым возбудителем Риги… Примененный Маркони в качестве приемника чувствительный прибор опять-таки не представляет чего-либо иного, чем трубка с опилками Ф.Кальцекки–Онести либо когерер Лоджа. Также и применение реле для замыкания местной цепи тока и применение звонка для автоматического восстановления чувствительности трубки с опилками, а также, наконец, и применение антенны в виде составной части приемника мы находим у Попова, который описал этот прибор публично уже в мае 1895 г., тогда как Маркони сделал свою первую заявку на патент лишь 2 июля 1896 г., потом ее уточнил и получил патент лишь 2 июля 1897 г.».
Признание русского приоритета мы видим и у другого итальянского автора, профессора Д.Мацото. Он в своей книге дает описание схемы приемника А.С.Попова и указывает, что она была создана им в 1895 г. При этом Д.Мацото считает, что эта схема Попова применяется «до сих пор», т.е. до 1906 г. Она составляла основу всех приемных устройств мира практически до 1912 г., т.е. до появления ламповых приемников, заменивших искровые приемники А.С.Попова.
В Центральном музее связи им. А.С.Попова в Петербурге и в Кронштадтском мемориальном музее А.С.Попова, а также в Мемориальном музее-квартире А.С.Попова при ЛЭТИ в Петербурге хранятся многочисленные макеты и документы, подтверждающие приоритет А.С.Попова. Ниже показан демонстрационный плакат Кронштадтского музея А.С.Попова от 1906 г., подтверждающий приоритет А.С.Попова в изобретении беспроволочного телеграфа.
Среди ярких ученых-радиотехников, современников А.С.Попова, Нобелевский комитет в 1909 г. выделил двух: Гульельмо Маркони и Фердинанда Брауна. Кандидатура А.С.Попова не могла рассматриваться – он умер в 1906 г., а Нобелевская премия присуждается только действующим ученым для стимулирования их научной работы.
Гульельмо Маркони сочетал в себе качества талантливого инженера и энергичного предпринимателя, имеющего несомненные заслуги в развитии радиотехники. Однако его политические взгляды симпатии не вызывают. В 1923 г. он вступил в итальянскую фашистскую партию, чем оказал поддержку ее главе Муссолини. В 1934 г. Г.Маркони стал президентом Итальянской академии наук. В последние годы он перенес несколько сердечных приступов и умер в Риме 20 июля 1937 г.
Заключение
При жизни А.С.Попова его приоритет в изобретении радио не подвергался сомнению. В наше время приоритетная борьба возродилась – слишком большое значение приобрело радио в истории человечества. Оно стало преобразователем мира, связующим звеном между разными его точками. И некоторые страны стали принимать меры к пересмотру приоритета А.С.Попова в изобретении радио. Итальянскими государственными организациями были сделаны попытки объявить изобретателем радио Г.Маркони.
Проанализировав доступные по данной проблеме материалы, можно прийти к выводу, что авторское право по изобретению радио, несомненно, принадлежит А.С.Попову, а его первым последователем в разработке и усовершенствовании изобретения является Г.Маркони.
Список использованных цитат:
1 — Чистяков Н.И., Шарле Д.Л. Весьма своеобразная публикация. – Изобретатель и рационализатор, 1990, № 11.
2 — Шарле Д.Л. Исторической комиссии РНТО РЭС им. А.С.Попова – 35 лет. – Электросвязь, 1999, № 11.
3 — Блох Л. Кто у кого украл радио. – «Известия» от 20 июля 2001 г.
4 — Из предыстории радио. Сб. статей и материалов./Под ред акад. Л.И.Мандельштама. – М.-Л.: АН СССР, 1948.
5 — Урвалов В.А. Гульельмо Маркони. – Электросвязь, 1995, № 2.
6 — Радовский М.И. Александр Степанович Попов. – М.-Л.: АН СССР, 1963.
7 — Бренев И.В. Начало радиотехники в России. – М.: Советское радио, 1970.
Использованные интернет-ресурсы:
vuz.exponenta.ru/PDF/book/1g.html
fiz.1september.ru/2002/20/no20_1.htm
www.fizika.asvu.ru/list.php?c=elkolvoln
.
www.ronl.ru
