Александр Плонский: Радио

Уже в следующем 1897 году дальность действия беспроволочного телеграфа превысила 5 километров. Жизнеспособность радио была доказана.

Чтобы понять, что такое радио, нужно разобраться в целом ряде физических явлений. Некоторые из них сложны; другие более просты и часто встречаются в повседневной жизни.

Примером такого сравнительно простого явления служит наш обычный разговор друг с другом. Между разговором и связью по радио есть много общего. Сходство двух этих явлений поможет нам понять и усвоить основные принципы радиосвязи.

При разговоре один из собеседников произносит звуки, другой — слушает их. Если говорящий человек приложит руку к горлу, то он почувствует дрожание голосовых связок.

Наблюдая другие источники звука — звучащую струну, рупор работающего громкоговорителя и т. д., — нетрудно обнаружить, что все они колеблются. Стоит прервать эти колебания (например, коснуться струны рукой), как звук исчезнет. Таким образом, звук происходит в результате колебательного движения предметов.

Звуки бывают различны, однако природа всех звуков одинакова. Встречаются звуки высокие и низкие. Так, мужской голос — звук более низкий, чем женский. Высота звука зависит от того, насколько часто колеблется его источник. Например, колебания очень толстой струны сравнительно медленны и даже могут быть замечены глазом; поэтому ее звук низок. Тонкая струна колеблется быстро, ее колебания увидеть трудно. Звук, издаваемый такой струной, высок.

Число колебаний тела в 1 секунду называется частотой колебаний. Значит, чем выше частота колебаний источника звука, тем выше и сам звук. Человек может услышать звуки с частотой от 16–20 до 16 000-20 000 колебаний в секунду (эти пределы зависят от индивидуальных особенностей слухового аппарата человека).

Неслышимые звуки с частотой ниже 16–20 колебаний в секунду называют инфразвуками, а с частотой выше 16 000-20 000— ультразвуками.

Как же происходит передача звука на расстояние?

Ударьте по натянутой струне, чтобы она начала колебаться. Колебания струны передадутся воздуху. Частицы воздуха также начнут колебаться, и в нем возникнут попеременные сгущения и разрежения, образующие невидимые волны, распространяющиеся в пространстве.

Подобные волны можно наблюдать на поверхности воды, если бросить в воду камень. Расстояние между гребнями соседних волн (рис. 2) называют длиной волны; она тем больше, чем ниже частота колебаний.

Рис. 2. Схематическое изображение волны.

По мере распространения волна как бы растрачивает свою силу и постепенно затухает. Это происходит в результате трения отдельных частиц воздуха друг о друга. Вот почему с увеличением расстояния звук слабеет.

Наталкиваясь на барабанную перепонку уха, звуковые волны заставляют ее колебаться. Именно поэтому звук можно услышать.

Как показывает опыт, звук может распространяться не только в воздухе, но и в других газах, в жидкостях и твердых телах, например в азоте, керосине, воде, железе. В жидкостях, и особенно в твердых телах, звуковая волна движется даже быстрее, чем в воздухе, и затухает значительно слабее. Приложив ухо к железнодорожному рельсу, можно услышать шум приближающегося поезда задолго до того, как он будет слышен «по воздуху». Измерения показали, что при обычной температуре скорость звука в воздухе равна приблизительно 340 метрам в секунду, в воде — 1450 и в железе — примерно 5000.

А будет ли слышен звук в безвоздушном пространстве? Если поместить электрический звонок под стеклянный колпак, то звон будет слышен довольно хорошо. Но стоит только начать выкачивать из-под колпака воздух, как звон станет слабеть. Если бы воздух удалось полностью выкачать, звона совсем не было бы слышно.

Но существуют волны, которые могут распространяться и в безвоздушном пространстве. Это — применяемые в беспроволочной связи электромагнитные волны.

В природе все вещества (газы, жидкости, твердые предметы) состоят из мельчайших частиц — молекул, а молекулы — из еще более мелких частиц — атомов. Но атом также имеет сложное строение. В его центре находится ядро, размеры которого приблизительно в 100 000 раз меньше размеров всего атома. Вокруг ядра обращаются электроны.

Ядро атома несет в себе положительный электрический заряд; электроны заряжены отрицательно. Заряд ядра по величине равен сумме зарядов электронов, поэтому атом в целом электрически нейтрален.