Детская энциклопедия

Меню сайта











Передача звуков на расстояния и запись звуков

Читая 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.





 
Календарь
«  Декабрь 2016  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
   1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031

Новые статьи
Каталог статей
Как подготовить ребенка к школе
Освоение навыков чтения
Природные материалы на уроках труда

Статистика




 
Адрес почты Вопросы по рекомендациям, размещению рекламы и обратных ссылок обращайтесь pochta@enciklopediya1.ru
2013 © 2016