Щороку 16 листопада в Україні відзначається День працівників радіо, телебачення та зв’язку. Історія винаходу радіо – одного з найважливіших пристроїв зв’язку, пов’язана з Олександром Поповим.
Сучасна людина використовує всі технічні прилади і навіть не замислюється, що всі вони походять саме від радіо. Хоча в інших державах є свої винахідники, які також розбиралися в електромагнітних електричних сигналах.
Сигнальні вогні
Ще на зорі первісної цивілізації людина думала про те, як відправляти інформацію на великі відстані. Про це обов’язково варто розповісти у рефераті або доповіді на тему “Радіо”.
Спочатку первісні племена для зв’язку використовували дим від багаття, потім вони навчилися відбивати сонячне світло та передавати послання голубиною поштою.
Саме слово “радіо” в перекладі з латинської мови означає “випускати промені”. І й насправді, в основі радіо лежать електричні або електромагнітні хвилі, про що сьогодні відомо навіть школярам молодших класів. Але в кінці XVII століття людина мало замислювався про пристрій, який би міг передавати не просто кілька наборів букв, а цілі тексти, шифри і навіть музику.
І лише в 1830-х фізик з Англії Майкл Фарадей заявив про те, що він відкрив електромагнітні хвилі.
А вже через 30 років британський винахідник Джеймс Максвелл повідав світу про теорію електромагнітного поля. Її і сьогодні продовжують вивчати фізики. Про це також варто розповісти в повідомленні про радіо.
Бездротовий зв’язок
Приблизно в ті ж роки американський стоматолог Малон Луміс повідомив про появу бездротового зв’язку, над яким він довго працював. Стоматолог заявив, що зміг винайти новий спосіб передачі інформації, якої потребували люди в інших містах, країнах або навіть континентах.
Для цього використовувалися два повітряних зміїв з прикріпленими до них електричними проводами. Перший виконував роль передавача, а другий — антени радіоприймача. Коли коло одного розмикалося, стрілка гальванометра починала рухатися в іншому дроті.
Винахідник стверджував, що подібний пристрій може передавати сигнали на 22 і більше кілометра.
Наступні етапи розвитку радіозв’язку:
- 1872 рік – Луміс отримав свій патент;
- 1880-1890 – пройшли успішні досліди над електромагнітними хвилями;
- 1888 – були придумані хвилі Герца.
Луміс отримав перший патент у світі на бездротовий зв’язок. Але в цьому документі немає докладного опису апарату, який створив винахідник. Він не зберіг навіть креслень своїх апаратів. Через це його проєкт далеко не всі вважають основою сучасного радіо.
З 1880 по 1890 кілька різних вчених провели ряд успішних експериментів. Вони працювали з електромагнітними хвилями, використовуючи лише вдосконалені елементи. Саме через це й досі відразу кілька держав вимагають для себе звання винахідників радіо.
Наприклад, в Німеччині першим вченим, що винайшов радіо, все ще вважають фізика Генріха Герца. У 1888 році він почав працювати з електромагнітними хвилями. І дотепер ці хвилі носять назву на честь нього – хвилі Герца.
Досліди і спостереження
Інформація про досліди Герца потрапила і в інші країни. У 1894 році Олівер Лодж у Британії прочитав лекцію про радіохвилі. Тоді він продемонстрував, як вони передаються на відстань до 50 м. Але його експерименти були пов’язані, скоріше, з виявленням хвиль, ніж з розробкою засобу зв’язку. Хоча фізики повторювали його досліди. Але їх дальність була не більше 150-200 м, а для практичного використання цього було недостатньо.
У 1895 Олександр Попов придумав пристрій для запису електромагнітних сплесків, які з’являються під час грози. А ще через рік він показав, як передавати аудіоповідомлення крізь будівлі.
Але паралельно з ним працював і італієць Гульєльмо Марконі. Він спочатку сконструював апарат для позначки розрядів, а потім радіотелеграф. Але цей вчений продемонстрував свої винаходи на рік пізніше Попова. Проблема полягала в тому, що його батьківщина, Італія, не було зацікавлена в дослідах, який поставив 20-річний винахідник. Тому йому довелося звернутися за допомогою до Великобританії.
Тоді ще не вміли посилати в ефір голоси або музичні повідомлення. Апарати могли тільки фіксувати радіохвилі, які випромінювалися недалеко від їх місцезнаходження. Сигнали передавали азбукою Морзе, по черзі підключаючи машини. Але подібні розрядники виявилися непридатними для подальшого використання.
Великі пристрої вимагали занадто багато енергії для своєї роботи, а також вони видавали сигнали по всій можливій траєкторії, створюючи перешкоди один для одного.
Звук з лампи
Сама електромагнітна хвиля необхідна, щоб модулювати сигнал та змінювати його в часі. Пристрій Марконі і Попова не могли цього робити. Щоб змінити амплітуду або частоту хвилі, повинні бути особливі елементи, які змінюють струм, що протікає через них. Такими деталями стали радіолампи. Це балончики зі скла з відкачаним повітрям і впаяними металевими частинами. Вони нагадували звичайні лампи, які використовувалися для освітлення.
Хоча ці елементи були ненадійними і крихкими, вони дозволили винайти радіо та інші види техніки:
- радар;
- телевізор;
- безпілотний літак.
Подібним чином побудовані також сучасні мікрохвильові печі. Досліди Герца і теорія Максвелла дозволили зв’язківцям передавати сигнали без використання проводів. Вони проходили через різні перешкоди і простягалися на сотні кілометрів.
Комп’ютери і числа
Третій етап науково-технічної революції почався з нудних математичних розрахунків. У період між двома світовими війнами техніка еволюціонувала настільки, що навіть фахівцям з великим досвідом доводилося занадто часто підраховувати що-небудь:
- бухгалтери підбивали баланс;
- чиновники вели різні обліки;
- інженери обчислювали міцність нових конструкцій;
- вчені обробляли отримані результати.
Перші подібні пристрої виглядали досить громіздким. Але інженери зуміли їх змінити. Тоді морзянка кодувала букви, але подібні сигнали навчилися застосовувати і для шифрування цифр.
Завдяки тому, що електричні імпульси рухаються зі світловою швидкістю, операції з ними тривали не більше декількох секунд. Фахівці почали створювати електронні схеми, які обробляли і зберігали ці сигнали. На їх основі вони створили універсальну машину для обчислень – комп’ютер.
Пізніше стало відомо, що імпульси електрики можуть шифрувати і числа, і букви. Тобто з’явилася можливість будь-яку картинку або звук представити у вигляді послідовності сигналів.
Сучасна універсальна техніка дозволяє проводити складні бухгалтерські розрахунки, робити будь-які операції з інформацією, навіть вирішувати сканворди. Але в часи Другої світової на комп’ютерах ще продовжували нагріватися і перегорати лампи.
Робота з напівпровідниками
Проблеми перегорання лампочок призвели до створення напівпровідникових транзисторів. Вони також могли змінювати прохідний струм під впливом слабких сигналів, але вимагали менше енергії і були набагато компактніше. Сучасні транзистори мають розмір не більше нігтя, але у них може міститися близько мільярда транзисторів поменше, які продовжують працювати без перебоїв протягом десятків років.
Вчені мріяли масово поширити комп’ютери по світу, і з часом це стало реальністю. Подібні пристрої можуть прослухати радіоефір і виловити з нього за секунду сотні мільйонів хвиль. При цьому вони перетворюють їх в потік чисел, а також працюють зі складними програмами.
Будь-який смартфон приймає серію імпульсів від вишки мобільного зв’язку і перетворює її в зображення або відео на екрані. Дисплей складається з декількох мільйонів точок, у кожної є три елементи для різних кольорів.
За цим же принципом працює навігація, безпілотники, супутниковий Інтернет і цифрове телебачення. Передача сигналів здійснюється і при використанні безконтактних банківських карт, електронних перепусток і проїзних квитків. Навіть сучасне медичне обладнання працює за подібними схемами.
У будь-яку розповідь про радіо можна включити інформацію про його важливість. Винаходи Олександра Попова, Герца, Максвелла і Марконі породили сучасні технології.
