Радио на службе у человека

Чтобы лучше понять, как возникают изображения на экране трубки телевизионного приёмника (телевизора), проделайте такой опыт. Начертите на белой бумаге прямоугольник. Из левого верхнего угла проведите карандашом тонкую горизонтальную линию, нажимая на карандаш в разных местах с различной силой. Затем сдвиньте карандаш немного вниз и проведите таким же образом следующую линию, и так продолжайте до тех пор, пока линии не заполнят весь прямоугольник.

Теперь посмотрите, что у вас получилось. Вы видите, что поверхность прямоугольника покрылась некоторым узором.

Электронный пучок обегает экран так же, как ваш карандаш обходит прямоугольник. Принимаемые радиосигналы, о которых говорилось выше, изменяют силу электронного пучка, а вместе с ней и яркость свечения экрана. В результате, в различных частях экрана получается различное освещение; на экране образуются контуры того предмета, который находился перед фотоэлементом в передатчике. А так как электронный пучок обегает экран не менее 20 раз в секунду, то изображение видно всё сразу.

Так осуществляется передача изображений при помощи радио.

Современные приборы позволяют передавать не только изображения ярко освещённых предметов, находящихся в специальных комнатах (студиях) при радиостанции, но дают возможность вести передачу и при обычном дневном свете.

Телевидение представляет сравнительно новую отрасль радиотехники. До войны телевизионные передачи в СССР и за границей проводились только B отдельных крупных городах. В ближайшем будущем телевидение, несомненно, найдёт гораздо более широкое применение.

5. ДЛИНЫ РАДИОВОЛН

Какова же длина электромагнитных волн, применяющихся при передатчиках?

В первые годы развития радиосвязи применяли волны, длина которых равнялась нескольким километрам. Частота, соответствующая этим волнам, достигала сотни тысяч колебаний в секунду. Это число колебаний кажется нам очень большим. Действительно, оно во много раз превосходит привычные для нас частоты. Так, человеческое сердце совершает 100 000 ударов, примерно, в течение одних суток. Быстроходные машины (например, электрические моторы), вращение которых кажется нам чрезвычайно быстрым, обычно делают не более 50 оборотов в секунду; им потребовалось бы около 30 минут, чтобы сделать сто тысяч оборотов. Но для электромагнитных колебаний эта частота оказывается совсем небольшой.

По мере совершенствования радиопередатчиков учёные стали применять всё более высокие частоты, т. е. более короткие волны. Эти волны оказались удобными, потому что размеры антенн и электрических контуров получаются тем меньшими, чем короче длина волны. Кроме того, радиотелефония и телевидение на этих коротких волнах осуществляются с большим совершенством. Наконец, при использовании коротких волн одновременная работа многих радиостанций не мешает друг другу.

Эти и некоторые другие (более специальные) причины привели к тому, что уже перед второй мировой войной применялись волны длиной в несколько метров. Частота таких волн — около ста миллионов колебаний в секунду. За годы войны нашли применение ещё более короткие волны; их длина составляет всего несколько сантиметров. Источник таких волн совершает каждую секунду около десяти миллиардов колебаний! Человек должен был бы прожить 300 лет, чтобы его сердце успело сделать такое громадное число ударов.

V. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ ПОМОГАЮТ УЧЁНЫМ

1. ЧЕМ ИЗМЕРЯЮТ РОСТ ТРАВЫ

После того как электромагнитные волны были применены для целей связи, они нашли широкое применение в целом ряде научных исследований.

Прежде всего следует указать, что с помощью радиотехники были значительно усовершенствованы различные способы измерений, применявшиеся в научных исследованиях. Так, например, оказалось возможным построить приборы для точного измерения малых изменений длины — радиомикрометры.

Идея радиомикрометра очень проста. Как было уже рассказано, период колебаний электрического контура зависит от размеров конденсатора, в частности, от расстояния между его пластинами. Если одну из пластин закрепить неподвижно, а другую соединить с предметом, размеры которого изменяются, то при этих изменениях будет меняться расстояние между пластинами, а с ним и период колебаний. Удаётся измерить очень малые изменения периода колебаний, не превышающие одной миллионной доли его значения; тем самым становятся доступными измерению очень малые изменения длины.

Радиомикрометр применяется для изучения изменения размера тел при их нагревании, при намагничивании и т. д. При помощи радиомикрометра удаётся наблюдать, как растёт трава!

2. РАДИОЧАСЫ

Специальные радиотехнические устройства могут длительно работать, создавая колебания строго определённого периода. Число этих колебаний можно точно подсчитать, а значит, и весьма точно измерить время. Так, если какое-то радиотехническое устройство работает с периодом 0,01 секунды, то, очевидно, что 10 тысяч колебаний, которые можно точно отсчитать, устройство совершит ровно в 100 секунд. Так были сконструированы радиочасы.

С помощью таких часов удалось сделать важное открытие, что наша Земля вращается вокруг своей оси не вполне равномерно, как до сих пор предполагалось. Период вращения Земли, т. е. полные сутки, испытывает небольшие изменения (правда, очень ничтожные, измеряемые десятимиллионными долями секунды, но важные с научной точки зрения).

3. ИЗУЧЕНИЕ АТМОСФЕРЫ

Было установлено, что электромагнитные волны отражаются от верхних слоёв атмосферы (c высоты 100–300 километров).

Это отражение обусловлено присутствием в верхних слоях атмосферы электрически заряженных частиц (молекул, потерявших один или несколько электронов), называемых ионами, а также свободных электронов, оторвавшихся от молекул под влиянием солнечных лучей и по другим причинам.

Изучение этих слоёв атмосферы, так называемой ионосферы, представляет большой научный и практический (для целей надёжной радиосвязи) интерес. Это изучение производится теперь с помощью специальных радиосигналов, посылаемых в ионосферу.

Для изучения более низких слоёв атмосферы — на высотах от 20 до 30 километров — в атмосферу посылаются небольшие шарь|, наполненные водородом в газом, который легче воздуха. Шары снабжены закрытым парашютом, различными метеорологическими приборами (метеорология — наука о погоде) и радиопередатчиками, автоматически передающими по радио показания приборов на разных высотах. Эти сигналы принимаются на земле и расшифровываются. На некоторой высоте шар — его называют радиозондом — разрывается, раскрывается парашют, и приборы в целости медленно опускаются на землю.

Сведения, получаемые с помощью радиозондов, играют большую роль при изучении климата и для предсказаний погоды. С этой же целью применяются автоматические радиометеорологические станции, устанавливаемые в труднодоступных местностях: на вершинах гор, на ледниках, в малонаселённых районах и т. д. В течение многих недель эти станции передают по радио сигналы, соответствующие показаниям метеорологических приборов.

Изучая условия распространения электромагнитных волн различной длины во всевозможных веществах, удаётся получить целый ряд сведений о строении молекул этих веществ и о силах, заставляющих различные атомы объединяться в молекулы. Знание этих сил позволяет людям глубже проникать в тайны природы и более успешно подчинять её себе.

VI. ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН

1. РАДИОЗАКАЛКА ДЕТАЛЕЙ

Современная машиностроительная промышленность нуждается в быстрой и надёжной закалке различных металлических изделий. Обычные методы закалки — сильное нагревание и последующее быстрое охлаждение предмета — не всегда достигают цели. Ряд учёных и, в частности, советский физик Вологдин предложили производить закалку быстроменяющимися электрическими токами. Для этой цели изделие помещается внутрь катушки источника электромагнитных колебаний. При быстрых изменениях магнитных сил внутри катушки в изделии возникают быстроменяющиеся электрические токи. Эти токи обладают той особенностью, что они текут только в поверхностных слоях металлического изделия и вызывают сильное нагревание этих слоёв. В то же время более глубокие слои остаются совершенно холодными. Таким образом обеспечивается закалка на желаемую глубину. Эту закалку можно регулировать, подбирая надлежащую быстроту изменения токов в катушке источника. Равномерность глубины закалки получается очень хорошей. Об этом свидетельствует рис. 15, где изображена фотография разреза шестерни.