.
Меню сайта
|
Передача звуков на расстояния и запись звуковПередача звуков на расстояния и запись звуковЧитая книгу вслух, мы воспринимаем не голос автора, а только смысл его речи, воспроизводим его мысли. Нотная запись подобна словам, изображенным буквами, вернее, подобна фонетической транскрипции, которая применяется при изучении иностранных языков. Ученые очень давно искали способы записывать живую человеческую речь и не читаемую, а слышимую музыку. Одновременно шли поиски передачи звуков за пределы прямой слышимости. Оптический телеграф, передающий на такие расстояния запись слов, был изобретен еще в конце XVIII в. В 1832 г. впервые публично демонстрировался действующий электрический телеграф. К 1855 г. относятся первые попытки передачи изображений по телеграфу. А непосредственные передача и запись звуков стали возможными только в последней четверти прошлого столетия. Первым предложил наиболее простой способ передачи звуков с помощью электромагнитной индукции американский физик А. Белл. Его изобретение — телефон — было зарегистрировано в 1876 г. Намотав изолированную проволоку на железный сердечник и поднеся к такой катушке камертон, Белл обнаружил, что в проволоке возникает переменный ток. Это происходит потому, что колеблющаяся ножка камертона изменяет магнитное поле сердечника. Белл соединил концы обмоток у двух таких катушек и установил на обоих сердечниках по камертону. Когда один из камертонов возбуждал в своей катушке ток, намагничивался сердечник и в другой катушке. Изменения тока во втором сердечнике заставляли звучать и второй камертон. Но вначале прибор Белла воспроизводил звуки очень неясно. Они были похожи на жужжание. Для улучшения звука Белл воспользовался открытием немецкого физика Хладни, изучавшего колебания пластин. Повторяя опыты Хладни, Белл заметил, что пластина отзывается и на человеческий голос. Тогда он поместил в своем приборе у сердечников не камертоны, а пластины. Одна из них колебалась от воздействия голоса. Ее колебания превращались в импульсы электрического тока и воспроизводились второй пластиной. Но импульсы можно было передавать до проводу на большое расстояние. Изобретенное Беллом устройство действовало на сравнительно небольшом расстоянии и сильно искажало голос. В телефоне Белла для передачи звука использовалась энергия самого человеческого голоса. А она, как мы знаем, чрезвычайно мала, и только с ее помощью передать звуки на очень большое расстояние было нельзя — неизбежны были бы значительные потери энергии. Эти недостатки устранил микрофон, изобретенный Юзом.Его микрофон представлял собой угольный стерженек, заостренные концы которого помещались внутри угольных же чашечек. Звуковые волны изменяли плотность контакта между концами стерженька и чашечками. В цепь телефона и микрофона Юза была включена батарея, мощность которой могла быть как угодно велика. Колебания человеческого голоса то увеличивали, то уменьшали сопротивление угольного стерженька, причем точно в такт со звуковыми колебаниями. Через катушку телефона, также в такт с колебаниями голоса, проходил ток батареи, вызывал колебания мембраны, которая уже преобразовывала их в колебания воздуха, т. е. в звук. Микрофон Юза был как бы краном в электрической цепи батарея — телефон; он позволял проходить току через телефон в такт с колебаниями звука перед микрофоном, т. е. был управляющим элементом схемы, подобно современным радиолампам. В этом принципиальное различие микрофонов Юза и Белла. Почти таким же осталось и до сих пор устройство внутригородского телефона. В междугородней телефонной сети необходимо использовать усилители. Телефон передавал звук на расстояние, но только по проводам, по которым шел электрический ток. Гигантским шагом вперед было изобретение передачи звуков с помощью электромагнитных радиоволн. Первым использовал эти волны для связи русский физик А. С. Попов. Передача с помощью электромагнитных волн осуществляется на любые расстояния — мы слышим голос наших космонавтов и наверняка услышим голоса людей, высадившихся на других планетах. Сущность передачи звука с помощью радиоволн заключается в том, что звуковые колебания преобразуются микрофоном в колебания электрического тока. Этими колебаниями (их называют колебаниями низкой частоты) управляет излучение радиоволн с передатчиками (как говорят, модулируют ими радиоволны). Модулированные звуковой частотой радиоволны принимаются радиоприемником, где они усиливаются, из них «отсеиваются» звуковые колебания, затем они снова усиливаются и преобразуются в слышимые нами звуковые колебания (см. ст. «Радио»). Почти одновременно с изобретением радиосвязи были найдены способы, как записывать и хранить подлинные звуки. Помните, в старой немецкой сказке барон Мюнхгаузен, путешествуя по России, подобрал на дороге замерзшую дудочку, а в теплой избе из нее полились оттаявшие звуки. Такая сказочная мечта сбылась в начале нашего века. Впервые ее осуществил Эдисон. Справедливости ради следует отметить, что изобретение это могло быть сделано за сотню лет до Эдисона — развитие физики уже тогда было для этого достаточным. Но чтобы открыть не замеченное когда-то, понадобился гений Эдисона. Эдисон воспользовался свойством тонкой металлической пластинки воспринимать колебания окружающей среды. На такой пластинке Эдисон укрепил иглу из сапфира. Она едва касалась цилиндра, покрытого оловянным листом. При вращении цилиндра игла слегка царапала его поверхность, а сам цилиндр смещался вдоль своей оси. Таким образом, игла процарапывала на цилиндре спираль. Пластинка под действием звуковой волны колебалась и с различной силой прижимала иглу к цилиндру. Так звуки записывались на цилиндр. Чтобы воспроизвести их снова, достаточно было поместить иглу в начале спирали и с той же скоростью вращать цилиндр. Игла, скользя по борозде, заставляла пластинку воспроизводить звуковые колебания. При дальнейшем усовершенствовании фонографа олово на поверхности цилиндра заменили воском. Затем цилиндр заменили плоской восковой пластинкой, на которую борозда также наносилась по спирали, но колебания иглы шли не в глубину борозды, а по ее ширине. Этот прибор был назван граммофоном. У него было огромное преимущество перед фонографом: стало возможным копировать запись звуков с восковых пластинок на пластмассовые. В наше время звук записывается на дисках из мягкого, воскообразного вещества. С этого диска методом гальванопластики снимается металлическая копия, и уже на копии штампуются пластмассовые пластинки. Так можно получить много экземпляров одной и той же звукозаписи. Записывать звук можно и с помощью света. Для этого использовано несколько различных природных явлений. В зависимости от силы света, падающего на эмульсию фотопленки, на ней после проявления получаются то совсем непрозрачные, то лишь затемненные и даже совершенно прозрачные места. На это и обратили внимание физики, когда искали способ записывать звук светом. Звуковые колебания надо было превратить в колебания электрического тока, питающего, скажем, электролампочку. Микрофон включили в цепь лампочки и ее мигающим светом стали освещать движущуюся в приборе фотопленку. После проявления негатива на пленке оказалась светлая полоса с неравномерной прозрачностью. Где света попало больше, полоса была темнее, где меньше — светлее. На позитивной пленке изображение света и тени оказалось на черной полосе — на так называемой звуковой дорожке. Это и была «фотография» звука. Чтобы «фотография» зазвучала, через движущуюся пленку пропускают пучок света от лампочки с постоянной яркостью. Так как прозрачность полосы на пленке различна, то и проходящий через нее свет становится то ярче, то тусклее. Мигающий свет превращают в ток с помощью фотоэлемента. Сущность фотоэффекта, используемого в фотоэлементе, состоит в том, что свет способен выбивать из некоторых металлов электроны. При этом, если осветить пластинку, например, из цезия, она заряжается положительно, а в пространстве над нею появляются свободные переносчики электрического тока — электроны. На основе этого явления создан прибор — фотоэлемент. Первые фотоэлементы были похожи на электроскоп. В стеклянном сосуде укреплены две металлические пластинки: одна соединена с отрицательным полюсом электрической батареи, другая — с положительным. Под действием света из отрицательно заряженной пластинки вырываются электроны, которые притягиваются другой пластинкой. Гальванометром можно установить, что величина тока в цепи изменяется в зависимости от интенсивности света, падающего на отрицательно заряженную пластинку. Узкий пучок света проходит через звуковую дорожку на фотоэлемент. Вызванный им электрический ток идет по обмотке электромагнита. И тот с различной силой (в зависимости от яркости упавшего на элемент света) притягивает мембрану и заставляет ее воспроизводить звуковые колебания. Запись звука светом применяется в кино. Звуковая дорожка находится на краю киноленты: свет, проходящий через нее, направляется не на экран, а на фотоэлемент. Вместо фотоэлемента, описанного выше, можно поставить фотосопротивление. В зависимости от силы света (освещенности) оно может изменять свое электрическое сопротивление и пропускать через себя то больший, то меньший ток. Сравнительно недавно удалось получить магнитную запись звука. Для этого использовали электромагнитную индукцию. На тонкой алюминиевой мембране укреплена между полюсами постоянного магнита легкая проволочная катушка. Мембрана, совершая звуковые колебания, приводит катушку в движение и возбуждает в ней индукционный ток. Этот ток подается на обмотку электромагнита; перед ним протягивается железная проволока или пластмассовая лента, в состав которой входит тончайший порошок железа или другого ферромагнетика. Проволока или лента намагничивается тем сильнее, чем больший ток возбужден в катушке звуком. Чтобы воспроизвести по такой записи звук, надо протянуть ленту с той же скоростью вблизи электромагнита. Произойдет обратный процесс. В обмотке возникает ток, изменяющий свою величину в зависимости от намагниченности ленты. После усиления этот ток пропускают через обмотку другого электромагнита, который заставляет мембрану совершать колебания, и звук воспроизводится. У магнитной записи немало преимуществ перед световой. Когда звук записан светом, фотопленку надо проявить и отпечатать. Снять запись с фотопленки уже нельзя. Магнитную запись можно тотчас же прослушать, а затем стереть ее с пленки. Для этого достаточно протянуть пленку около магнита, по которому течет быстропеременный ток. Пленка многократно перемагнитится, следы записанного звука исчезнут, и пленка пригодна для новой записи. Чтобы записывать и воспроизводить звук, создан удобный прибор — магнитофон и специальная пластмассовая пленка, содержащая мелкозернистый ферромагнитный порошок. Магнитная запись широко применяется в радиопередачах. Многое из того, что передается по радио, удобнее предварительно записать на магнитофонную пленку, а затем уже воспроизвести перед микрофоном для передачи в эфир.
|
ПОИСК
Block title
|