Від іскри до радіо: історія виникнення радіо

РЕФЕРАТ

на тему:

"Від іскри до радіо : історія виникнення радіо"

Винайдення радіозв’язку наприкінці ХІХ ст. та впровадження його в життя було здійснено завдяки експериментальним та теоретичним дослідженням переважно європейських фізиків.

Про пріоритет у винайденні радіо чи то росіянином О. Поповим, чи то італійцем Г. Марконі точиться тривала дискусія. Не дивно, що в цій історії, як і взагалі в історії науки і техніки, утвердження пріоритету досить часто пов'язане з питаннями національного престижу. Наприклад, "Большая советская знциклопедия" винахідником радіо називає О. Попова, італійська "Nuova ЕnсісlopediaSonzgno" ― Г. Марконі, однак французька "Larousseuniversel" ставить Г. Марконі на друге місце після Е. Бранлі, тоді як англійська енциклопедія "EncyclopaediaBritannica" наперед виводить О. Лоджа, а німецький "LexikonderDeutschenBuchgemeinschaft" батьком радіо називає Г. Герца. При цьому незаперечним залишається твердження про те, що саме німецький фізик Г.Герц у 1887р. своїми дослідами заклав основи бездротового електрозв'язку.

Історія радіо починається від досліджень найвидатнішого експериментатора XIXст. Фарадея (MichaelFaraday, 1791-1867), який дослідним шляхом намагався довести спорідненість світла з електрикою та магнетизмом і в 1851-1855pp. запропонував концепцію електромагнітного (ЕМ) поля. Ідеї Фарадея спонукали професора Лондонського королівського коледжу шотландця Дж.К.Максвелла (JamesClarkMaxwell, 1831-1879) до створення у 1860-1865 pp. математично оформленої ЕМ-теорії світла, про яку він уперше доповів на засіданні Королівського товариства в рік смерті М. Фарадея. Знамениті рівняння Максвелла показують, що світло ідентичне до ЕМ-хвиль, які є процесом перенесення в просторі енергії зв'язаних між собою змінних електричного й магнітного полів. У справедливості принципово нових фізичних положень про поле, яке випромінюється і поширюється, можна було переконатися тільки дослідним шляхом. Численні та авторитетні опоненти Дж.М.Максвелла критично ставилися до основних положень теорії – до ідеї про спільність властивостей світлових і ЕМ-хвиль та до припущення про існування струмів зміщення. Переконливе підтвердження сталося через 20 років після доповіді Дж.К.Максвелла. Передбачені ним сферичні ЕМ-хвилі були отримані й експериментальне досліджені в німецькому місті Карлсруе молодим професором фізики Г. Герцем (HeinrichHertz, 1857-1894).

Г. Герц дослідами з іскрою від електричного розряду довів, що ЕМ-хвилі (за тогочасною термінологією – електричні, а пізніше названі "хвилями Герца") мають властивості світлових хвиль. У серії дослідів з параболічною антеною, виконаних у 1888 p., Г.Герц перетворив хвилі зі сферичною хвильовою поверхнею на хвилі з плоским фронтом і, експериментуючи таким чином уже з ЕМ-променем, встановив, що він підлягає законам геометричної оптики. Г.Герц переконався також у здатності ЕМ-хвидь інтерферувати, що дало змогу вимірювати їх довжину.

Досліди Г.Герца були значною мірою виконані під впливом "райхканцлера фізики", як називали в Німеччині професора Г.Гельмгольца (HermannvonHеlmholtz, 1821-1894). Він сприяв визнанню теорії Максвелла науковцями. Варто зазначити, що саме в лабораторії Гельмгольца і на його пропозицію у 1873-1874 pp. учень "батька російської фізики" О.Г.Столєтова майбутній професор Київського університету М.М.Шіллер розпочав досліди з діелектриками, які дали перше пряме експериментальне підтвердження теорії Максвелла. На ініціативу Г.Гельмгольца, Берлінська академія наук оголосила в 1879р. конкурс з премією за експериментальне підтвердження принципово нової теорії. Г.Гельмгольц звернув увагу свого талановитого учня Г.Герца на це завдання, однак з розрахунків Герца випливало, що він не має змоги виготовити апаратуру з достатньо високою для успішних дослідів частотою коливань джерела ЕМ-хвиль. Лише через 7 років у Карлсруе йому випала така щаслива нагода, і він розпочав свої досліди на частоті 40 МГц.

Джерелом ЕМ-випромінювання в дослідах Г.Герца був іскровий електричний розряд від високовольтної вторинної обмотки індукційної котушки, розробленої німецьким техніком Г.Румкорфом (HeinrichRuhmkorf, 1803-1877) з вібратором. Ця котушка аналогічна до котушок запалювання в автомобільних двигунах. В електричному колі низьковольтної первинної обмотки котушки був повітряний розрядник, крізь який здійснювався електричний розряд від конденсаторного пристрою типу лейденської банки. З дослідів Феддерсена (BerendWilhelmFeddersen), виконаних у 1858 p. в німецькому місті Кіль, було відомо, що при іскровому розряді лейденської банки відбуваються періодичні коливання електричного струму. Г.Герц використав те, що розряд конденсатора первинної обмотки ініціював у колі вторинної обмотки між металевими кульками розрядника виникнення іскри, яка, як з'ясувалося, є джерелом ЕМ-хвиль. Приймачем цих хвиль був виток провідника з повітряним проміжком; поява іскри в ньому свідчила про функціонування всієї апаратури – випромінювача і приймача. У результаті вдосконалення апаратури частота хвиль була збільшена від 40 МГц на початку дослідів до 450 МГц.

Досліди Герца були сприйняті як диво і викликали великий інтерес у всьому науковому фізичному світі. Так висловився про них М.Планк (MaxPlanck, 1858-1947) у некролозі, написаному на прохання Г.Гельмгольца після смерті Г.Ге