/
Автор: Гладков К.
Теги: радиотехника електротехника инженерство електроника радиоелектроника
Год: 1963
Текст
К. ГЛАДКОВ
ШО Е
РА Д ИОЕЛЕ КТРО НИ КА
Превел от руски
ЛЮБЕН ВЕЛЧЕВ
„ТЕХНИКА"
1963
В книгата на достъпен и увлекателен език се
разказва за електрониката — науката за най-
новите средства за управление на най-бързите,
иай-скоротечните процеси чрез още по-бързо
действуващи уредби.
Цялата модерна техника, в конто изобил-
ствуват бързопротичащи процеси, не би била
възможна, ако нямаше начин те да се управля-
ват сигурно, много от тях и от разстояние. На
иомощ идват изобретените от човека най-раз-
нообразии средства на електрониката.
Книгата е достъпна за най-широк кръг чи-
татели .
А'. Гладков
ЧТО ТАКОЕ РАДИОЭЛЕКТРОНИКА
Издательство «Московский рабочий»
Москва - 1960 Тираж 45 000
Хората навикнаха да измерват своя труден възход към
върховете на цивилизацията и прогреса с векове, епохи
и ери, като им дават изразителните имена: каменей век, епоха
на огьня, век на атомната енергия. Всички те отразяват раз-
личии етапи от взаимните отношения между човека и окол-
ната природа, показват какви сили е успял той да обуздае и
да накара да му служат.
Всепоглъщащото време не ни е оставило никакви следи,
конто да показват кога и при какви обстоятелства животин-
ският инстинкт е отстъпил място на човешкия разум. В едно
само няма съмнение: този път е бил много сложен и много
дълъг. В населения с огромни хищници свят първобитният
човек е бил слаб и безпомогцен. Той не притежавал силата на
мечката, бързината на елена, ноктите и зъбите на тигъра,
могцта на носорога и крилата на орела. Всичко това принуж-
давало първобитните хора да живеят на групи — стада. Само
задружно те могли да се защигцават в минута на опасност
и да добиват средства за съществуване.
Разумът подсказал на човека как да направи ръката си
по-дълга, като привърже остър и тежък камък към тояга, и
как да поразява зверовете отдалеч, от безопасно разстояние
Сега заедно с групата (стадото) човекът можел вече да се ос-
мели да излиза на лов за най-едра плячка.
Това е било през каменния век, конто продължил стотици
хилядолетия. След това дошла епохата на огъня.
Човекът не е открил огъня. Той се срешал с него еще от
незапомнени времена. Огненият стълб и потоните гореща лава,
изхвърляни от вулканите, мълниите, падналитеметеори, конто
подпалвали горите, самозапалването на спарената трева
3
всичко това много дълго време нлашело човека. Но с те-
чение на времето разумы надвил инстинкта.
Може би, за да защити живота си срсту никой от безброй-
ните си врагове, човекът е грабнал в отчаянисто си горяща
главня и е прогонил нападателите. Хората повторили това из-
глежда безброй пъти в продолжение на мною поколения и
след това започнали вече съзнателно да ностъпват така, като
използували чудната сила на своя нов сысзник — оп.ня
Зиме, през студените нощи, огънят давал животворна топ-
лива на хората, горящият огън пред входа на пещерите ги па-
зел от нападснията на хищниците. Огънят осигурил на чо-
века месна храна, богата с вещества, конто му придавали сила и
издръжливост, помагащи за развитието на мозъка — този чу-
ден мисловен орган.
Изменили се и обществените отношения между хората. Те
започнали да живеят на племена, а след това племената за-
почнали да се съюзяват. Появили се хора, конто лично нищо
не произвеждали, а използували труда на другите. Това са
били водачите, главатарите на племето и техните прислужники.
В продължение на много хиляди години първобитният
човек не е вярвал в свръхестествени сили, в богове. Той ин-
стинктивно се страхувал от всичко нерасбираемо, необикно-
вено. Но сега започнал да възприема това непознато и незнайно
като проява на воля, на сила на някакви други разумни съ-
щества. Струвало му се, че болките, нещастията, болестите
и смъртта се причиняват от същества, подобии на хората от
други, враждебни племена или на дивите зверове. Огънят из-
гарял, унищожавал, бурята разрушавала, светкавицата и
гръмотевицата плашели, първобитната тъмна гора била пълна
с таннствени опасности. Първобитните хора сънували сънища
и в тях виждали онези, конто отдавна били умрели. Всичко
това всявало душевен смут и страх в още неукрепналия
човешки разум.
Като се опитвали да разберат неизвестного и не можели да си
го обяснят,хората започнали да виждат в природните явления не-
що тайнствено, скрито, непреодолимо, което идва от други, по-
силни от самитетях същества. Страхътпред незнайното и опас-
ного породил вяра в зли и добри сили, в духове и богове.
В един стадий на общественото развитие най-наблюдател-
ните, най-умните, а също така най-хитрите и най-алчните ста-
вали «посредники» между хората и божествата — знахарите,
магьоснидите а след това жреците, Така между човека и дру-
гите хора застанал водачът, а между него и природата —
4
служителя? на култа. Наплашеният от магьосниците и жре-
ците човек вижцал навсякъде невидими господари: в ре-
ката — воден дух, в гората — горски, в планините — планин-
ски, конто можели да донесат нешастие и затова трябвало да
се избягват и постоянно да се умилостпвяват. «Никакъв зла-
тен век преди нас не е имало и първобитннят човек е бил съв-
сем смазан от трудността на съществуване, от трудността на
борбата с природата»1 — пише В. И. Ленин.
Годините се нижели, вековете се сменяли. Хората вече
знаели как да използуват енергията на вятьра, за да се
движат по морето, и енергията на водата, за да смилат зър-
нените храни. Историческият период, конто дошъл след ка-
менния век преди около седем хиляди години, бил наречен
брон ов век, а следващият — железен век.
Човекът изсичал горите, орял и засявал земята, но ни-
къденевиждал нито планински, нито горски дух, нито пък мор-
ски цар. Все по-смело влизал той в борба с природата и сре-
щал само нейната съпротива, но не и нейните владетели.
Човекът вече не се задоволявал само да събира природ-
ните блага, щедро пръснати по повърхността на планетата.
Откритият в силния огън къс тежък и по' даващ се на обработ-
ване камък го подтикнал да търси метални руди, да създава
металургия. Намереният в също такъв огън къс прозрачно
вещество поставил началото на стъкларското производство
и оптиката. Хората започнали да търсят и да създават онова,
което природата не се погрижила да им даде наготове.
Появили се науки — отначало първобитни и прости, като
изчисляване на времето, навигация, земемерство, лекуване,
а след това по-сложни и абстрактни — математика, механика,
конто дали възможност само за няколко века да се измине
път, какъвто не бил пзминатдори през изтеклите милиони го-
дини. Човекът вече не сестрахувал от тъмната гора, вятьра, во-
дата и огъня. Фронтът на човешките знания се разширявал, но
вярванията и религиозните предразсъдъци не изчезвали. Сега
за това се грижели служителите на култа. На мястото на пре-
дпишите богове започнали да се появяват нови, по-сложни и
по-силни: те се намирали навсякъде, били почти недостьпни
за разбиране, неуловими и невидими. Човекът не можел да
разбере дали те съществуват или не. Повечето богове «се пре-
селили» на небето, в «задгробния» свят, където човекът не мо-
жел по никакъв начин да проникне, но където могла да го от-
весе суеверната мисъл.
1 Ленин. Съч., т. 5, стр. 105.
5
С течение на времето се появилимашини — прости, сложни
и съвсем чудновати. Те давали значително по-голяма продук-
ция, ако се движели не от човек или животно, а от силата на
вятъра, например вятърни мелници, от силата на падащата
вода или от силата на кипящата вода — парата.
Силите на вятъра и на падащата вода не преуспели. Епо-
хата на широкого им използуване не получила своего име и
отстъпила славата си на желязото. Но всички следващи епохи
човекът започнал да нарича само с името на източника на
енергия, конто преобладавал: век на парата, век на електри-
чеството и най-после — век на атомната енергия.
Това е може би и вярно. Никакви машини и инструмента
не могат да създадат дори незначителна част от това количе-
ство материални ценности, което е нужно на човешкото обще-
ство, аконесезадвижватотмощнатасилана парата, от електри-
чеството, от енергията на делящото се атомно ядро.
Известно време новите открития и победите на хората над
природата небезпокоели онези, конто били посредници между
тях и боговете. С появата на науката започнали и първите
стълкновения между учените и служителите на религията, конто
след това се превърнали в сериозни, вринципни и най-после
в кървави конфликта. Черквата внушавала на хората, че
Земята е плоска и заобиколена от всички страни със стени,
конто я отделят от «нищото», че Слънцето, Луната и звездите
се въртят около Земята като център на вселената. Лкбозна-
гелните откриватели обиколили Земята и се убедили, че тя е
кръгла. С много наследии опити и прости средства астрономите
доказали, че нашата Земя е дребна песъчинка в океана от
светове и се върти около Слънцето.
Религията поставила хиляди прегради и най-глупави ог-
раничения пред любознателните хора, конто се опитвали да
разкрият тайните на природата. И всеки път, като лреодоля-
вали всички прегради, хората намиралн ясни и убедителни
отговори на природните «загадки», установявали точки факта
конто опровергавали легендите, суеверията и измислиците
на служителите на култа. Но в онези времена учените били
малко, а простите, наплашени и измамени хора — прекалено
много.
Науката била принудена да си пробива път нрез анате-
мите, гоненията, затворите, мъченията и кладите на инквизи-
цията. Сбикновено религията побеждавала, но тези победи й
стр увал и много скъпо. Победителите били принудени все по-
6
често и по-често да маневрират и да отстъпваг, защото по-
бедените просветители оставили след себе си нови отреди лю
бознателни хора, конто не се спирали нито пред гоненията,
нито пред кладите на инквизицията. Науката не трябвало да
се унищожава — от нея имали нужда излизащите на истори-
ческата арена господствуващи класи: най-напред абсолютната
монархия, а после заменилата я буржоазия. С постиженията
на науката и техниката били свързани облаги, даващи реши
ваща сила на класата, конто заемала мястото на по-рано
господствуващата: ново оръжие и занаяти — на феодалите
машини и фабрики — на буржоазията, гигантска високо-
развита индустрия — на монополистичния капитал.
Религията своевременно отстъпвала и маневрирала — само
затова тя се оказала толкова жилава и издръжлива. Ако
поне малко се беше опряла, ако се беше опитала да влезе в
открит бой със силите на науката, нейните крепости отдавна
и безвъзвратно щяха да бъдат разрушени.
Но вече не било достатъчно само да отстъпва и да мане
врира — религията се видяла принудена да намира обяснение
на онези явления, конто явно не били в съгласие със собстве-
ните й твърдения. Било глупаво във века на парата и електри
чеството да се обяснява движението на огромен брой машини
с действието на нечиста сила. Когато след много несполуки
най-после бил създаден самолетът, който летял със скорост,
недостъпна дори за птиците, нима човекът е можел да по-
вярва, челетенето във въздуха е присъщо само на ангелите и на
вешиците с метли? След успехите на астрономията, оптиката
•и астрофизиката хората не можели да вярват, че над Земята
има кристален свод, на който са закрепени като фенерчета
Слънцето, Луната и звездите. Откритията, направени от гео
лозите, археолозите и другите учени, разубеждавали хората,
че Земята е създадена за седем дни преди около 7766 години и
едва след нея — останалата вселена.
Безсилна да докаже правилността на догмите си, рёли-
гията вече отдавна се отказва да отговаря на въпросите, конто
й задава науката. Ето защо тя изисква сляпа вяра, «доводи
на сърцето». Разумът, казват свещенослужителите, е даден
на човека от бога, затова всичко на земята е от бога — и откри-
ването на електричеството, и вникването в тайните на атом-
ного ядро. Религията принизява значението на разума, като
внушава на човека, че той е само беззащитен и слаб роб на бо
жията воля, че не той самият, а бог управлява неговите по
стъпки според предначертана съдба
7
За да се убедят хората при съвременните условия в същест-
вуването на бога, в правилността на религиозного учение, те
трябваше да се накарат да вярват в чудеса, конто не могат да
се обяснят със средствата, с конто разполага науката.
И служителите на религиозните култове направиха ед-
ничката възможна стъпка. Те започнаха да се прикриват от
неотразимия напор на науката — техния най-безмилостен про-
тивник— също с наука. Защо да се опровергава неопровержи-
мого? Щом постиженията на науката казват, че Земята е съз-
дадена не заседемдни, кактотвърдибиблията, а за около седем:
милиарда години — значи думите на библията трябва да се
разбират не направо, а алегорично: седем дни означават се-
дем периода в съществуването на Земята, приблизително по
един милиард години всеки. Щом науката твърди, че в раз
витието си прйродата е безкрайна и неизчерпаема — то силата,
която е създала самата природа, трябва да бъде божествена.
Чудесата в легендите на древните народи, конто послу-
жили за основа на християнството и на другите религий, са пър
вобитНи и неверии от гледна точка на постиженията на съ-
временната наука — религията е принудена да признае това
Но одновременно служителите на кулга твърдят, че в тези ле-
генда образно са предсказали чудеса, конто много векове по-
късно са осыцествени от науката. Те се стремят да докажат,
че уж се сбъдват библейските пророчества: човекът наистина
лети, спуска се на морского дъно, лекува страшни болести и
побеждава чуми, създава онова, което е безсилна да извърши
самата природа!
Религията се обърна от миналото към настоящего. Според
библейските предания само гласит на бога можел да се чува
на огромно разстояние — днес нито един свещенослужител
няма да се откаже от телефона, а папата в Рим има на разпо-
ложение няколко мощни радиостанции за пропаганда.
Образите на богасеявявалинасветиите само на сън или в
минута на религиозен екстаз. Сега католическите свешено
служители не се гнусят да се изказват по телевизиятй. Те при-
канват хората да се подчийяват на волята на бога, който из-
праща нещастия и болести за греховете, но никой от тях не
жали средства за използуване на най-сьвременните лечебни
средства: антибиотицй и сулфамиди, не се отказва да се яви
пред наистина невидимите и неосезаеми рентгенови лъчи
С една дума, няма почти нито един клон от науката, който
да не се признава сега от религията. Но в успехите на науката
поучава тя, се проявяват величието и волята на бога. В това.
се състои и вредата от религията. Според нейното учение не
човекът-мислител разгадава неизследваното, проправя нови
пътища към знанията, прави бележити открития, авсичко това
върши бог, който по своя воля открива на хората тайните
на природатй. И религията приканва хората да се подчиняват
на този ход на нещэт'а, да не проявяват смели стремежи, да
се надяват и уповават на щастието и на охолството, конто
може да им донесе само волята на всевишния.
Но хората, дори онези, конто още вярват в черковните
догми, разбират, че тяхното щастие и благополучие зависят
от самите тях. Днес, в средата на XX век, хората възлагат
огромни надежди на енергията, скрита в атОмите на вещест-
вата — атомната енергия. Владеенето нй тази енергия пре-
нася веднага човечеството няколко века напред. Нейното ши-
роко мирно използуване обещава приказни богатства, а ней-
ното използуване за военни цели — разрушения и загиването
на милиони. Ето защо всички миролкбиви народи на земята
нацигйт гневен протест срещу онези, конто кроят планове за
нова свётовна война, конто се стремят дй използуват най-ве-
ликото научно откритие за погубване на човечеството.
Макар че остатъкът от този век ще измине несъмнено като
начало на века на атомната енергия, все по-често и по-чеёто
се чува и другото му име — век на електрониката. Електро-
никата не е някаква нова форма на енергия. Тя е наука за но-
вите средства, с конто се управляват най-бързите и най-ско-
ростнитё процеси с помогцта на още по-бързи и по-скоростни
средства.
Векът на парата не е имал нужда от електроникй. С най-
бързите процеси, възникващи по снова време, лесно са се спрй-
вяли ръката и окото на човекй, както и простите механични
Устройства. Векът на електричеството, който открил електри-
ческата дъгй, а след това електрическата лампа, генерато-
рнте на ток и електромагнитното реле, още тогава имал нужда
от електроника. Но истински разцвет електричеството постиг-
нало с развитието на създадената от нею електроника: рент-
ген, катодни лъчи, луминесненция, радио, електронна усил-
вателна лампа, телевизионна тртба и бесброй други електронни
прибори, без конто сега не може да се развива нито един
клон на науката и техниката.
Всеки източник на енергия — вятър, падаща вода, слън-
чева светлина, вътрешната топлина на земното кълбо, морски
приливи и отливи, полезни изкопаеми, делещите се и съеди-
няващите се ядра на атомите на веществата — може да при-
несе най-голяма полза на човечеството само ако хораДЬ умеят
да го управляват. И най-главно това управление тргбва да
се извършва бьрзо, безспирно, автоматично, без участието на
човека — със средствата на електрониката. .
Всяка електрическа централа, ако не е автоматйзирана,
ще има нужда от премного работай ръце за сбслужването й.
Най-съвършеното от гледна точка на енергетикати — не-
посредственото транс4ормиране на слънчевата енергия велек-
трически ток, е невъзможно без най-новото откритие наелек-
трониката — полупроводниковите фотоелементи Нито една
сила в света, освен електрониката, не може да се справи с не-
вероятно бьрзите процеси, протичащи при освобождаването '
на вътрешноатомната енергия — за милионни и милиардни
части от секундата! Откриването на все ноеи и нови тайни на
природата, скрпти в огромната енергия на частиците, усксря-
вани в ускорителните уредби до баснословии сксрссти, е не-
мислимо без средствата и метсдите на електрониката.
В прсдължение на по-малко от един век електрониката с
нейните най-прецизни и най-чудни средства за спсзнаване на
природата не само постигна всичко снова, ксето дссксро слу-
жителите на религията смятаха за нес бяснима и най-съкро-
вена проява на бсжествените и неземни сили, но осъществи
и много от снова, ксето не мсжеше да псдскаже най-буйната
фантазия на създателите на религисзни легенди. k
В различии времена разни светии и праведници «чували»
тайнствени гласове от нсбето — глас бсжий, неземни звуци
и музика, при ксето никой от простите смъртни естествено не
мсжел да чуе нещо подобно. Сега крилата на радиовълните
носят сигналите, гласовете и музиката от всяка аудитория на (
всякакви разстояния; а ако стане нужда, дери и на други пла-
нети — на Луната, Марс и Венера.
Само на сън и в малко случаи, специално отбелязани в све-
щените писания, избрани прсроци, светии и праведници са
«видели» смътните видения на ангели и богове, явили се в сб‘
раза на хора. Сега със средствата на електрониката изебра-
женията не само на отделки хера, но и на цели стбития се пре
дават лесно на огремни разстсяния: иеподвижни — със сред-
ствата на фототелеграфия та, и подвижни — с помещта на те-
левизията. Тези сбрази се представят вече пред зрителите във
всички Цветове на дъгата.
Изкуственото око на човека — телевизионният предавател —
може да бъде спуснато на морского дъно и да бъде издигнато
в надсблачните висини. То вече извърши своего първо кссми-
10
ческо пътешествие в ракета около Луната. Око на разстояние
почти половин милион километра от собственика му! И нито
на един ученик, да не говорим вече за специалистите и уче-
ните, не му минава през ума да вижда в това нещо несбикно-
вено, бсжествено.
Второго зрение на хората — радиолокацията — дава въз-
мсжнсст в дълбск мрак зад сблаците да се «напипва» всеки
неподвижен или движещ се предмет, да се определят светка-
вично местоположение™, скоростта, посоката на движение™ и
дери фермата му — да се види невидимо™. Ето, съвсем неот-
давна успяхме за първи път да се «допрем» до повърхността
на Луната и с «пипане» да се убедим, че това съвсем не е фе-
нерче, закачено от дсбрите ангели на кристалния небосвод
над Земята. По-късно успяхме да приемем сигнали, изпра-
тени на Венера.
Средствата на радиолокацията дават възможност да се
установи в безграничного космично пространство мястото на
други звездни светсве, аналогични на нашата Галактика, от-
където идват до нас радиевълни, като пресдоляват разстоя-
ния от милиарди светлинни гсдини — цифра, грандиозността
на която дори не могат да си представят авторите на каквито
и да било свещени легенди и истории.
Чрез тези сигнали човекът успя да измери скоростта на
движение™ на галактиките, тяхното протежение и разстоя-
ние, да открие раждането на нови и свръхнови звезди, заги-
ването на стари светсве и грандиозни космически катастрсфи
сблъскване на галактики.
В сбластта на свръхмикроскопичния свят човекът вече от-
давна се научи да открива, да вижда и да изучава съвсем
малки живи същества — болестотвсрни бактерии. Сравнително
неотдавна той можа да види големи молекули и дори отделни
атоми, увеличени 5 милиона пъти, да надзърне в свят, за съ-
ществуването на който дори не подозираха хората, обявени от
църквата за пророци и светии.
Ускорявайки частиците, от конто са съставени атомите на
веществата, до огремни скорости, близки до скоростта на свет-
лината, учените се научиха да превръщат атомите на едни еле-
менти в други, да създават по свое желание елементи и веще-
ства, конто не са съществували по-рано в природата. Пред това
научно «магьосничествс» бледнее древната еврейска легенда
за човека-бог, който уж межел да превръща всдата във вино
Най-после като използуваха средствата на електрониката,
хората построиха най-сложни изчислителни машини, конто
11
с логиката и действието си напомнят работата, извършвана от
мозъка на човека — светая светих на неговите мисли. Дори
сега, в стадия на своето детство, тези машини могат за извес-
тен брой часове да нзвършат най-сложни начисления, за конто
би бил необходим трудът на няколкостотин души през целия
им живот, а в редица случаи могат да решават задачи, изпъл-
нението на конто изсбщо не е по силите на човека.
Господари на най-сложни машини и уреди, творци на нови
вещества, покорители на пространството и времето — уче-
ните, специалистите и работниците не помислят дори, че онова,
което са създали, е плод на ръцете или волята на божест-
вена сила. Те могат изчерпателно точно, достоверно и убеди-
телно да сбяснят всичко това въз основа на неизменните при-
родни закони. Нещо повече, въз основа на тези закони те мо-
гат да гледат далеч напред в бъдещето, да предсказват еще не-
открити явления и закони и еще нестанали събития не само
в сбластта на науката за природата, но и в областта на човеш-
ките, общественитеотношения. И все пак те не се смятат нито
за пророци, нито за ясновидци.
Ив’продължениена векове при безкрайния си допир и борба
с природата, прониквайки все пс-дълбоко в нейните тайни,
човекът-учен не се е сблъсквал никъде, никога и при никакви
сбстоятелства с нещо, което да потвърди вярата му в свръх-
естественото, божественото. Обратно, колкото повече сераз-
ширява фронтът на науката, колкото по-дълбоко прониква
тя в още неоткритото, а следователно и в неизвестного, тол-
кова по-малко място остава за бога и за религията дори в това,
което засега е още неизвестно.
Защитниците на религията разбират това и все по-грижливо
се прикриват с постиженията на науката, със силата на ней-
ната логика и убедителност. Нагледна илюстрация за слабостта
на религията е неотдавнашното сбръщение на Ватиканската
академия на науките към най-големите учени-физици с пред-
ложение да докажат факта за съществуването на бога въз ос-
нова на квантовата механика и на най-последните открития в
съвременната физика. За най-дсбрите работа се определяха
съблазнителпи награди. Но служителите на папския престол
претърпяха неуспех. И не защото сред физиците не е имало
религиозни хора, конто могат да се нагърбят с толкова не-
благодарен труд, а защото нито едно свое твърдение науката
невзема на вяра. Всяка научна теория се потвърждава с опита.
И каквито философски изведи да правят отделяй учени-идеа-
листи от квантовата механика, сбектавните факта, конто ле-
12
жат в основата на тази теория, сами по себе си опровергават
напълно божествеността на силите, конто управляват окол-
ната природа, и потвърждават материалността на света.
Откритията на електрониката са мсщно средство в бор-
бата с релнгиозните суеверия и в решаването на новите задачи,
конто стоят пред учените. Затова не току-тъй, като говорят
за нашето време, учените добавят наредсимето «век на атомна
енергия» и «ера на електрониката». Именно не век, а ера,
защото и атсмната енергия, и управление™й чрезсветкавично
движещия се електрон ще съществуват, ще се развиват и
усъвършенствуват в продолжение на много векове и хилядо-
летия.
Тук читателят може с пълно право да запита: все пак що
е електроника?
Хсрата вече достатъчно добре са овладели много от ней-
ните средства и широко ги използуват. Да се обяснят всички —
това би значило да се засегне буквално всяка облает на съвре-
менната наука и техника. Затова решихме да запознаем чита-
теля само с най-важните области на съвременната електро-
ника и да разкажем накъсо за пътищата на нейното развитие
в най-близко и може би не тъй далечно бъдеще.
И тъй, що е съвременна електроника, или, както я наричат
по-пълно — радиоелектроника?
t
i
0ТК1ДЕ ЗАПОЧВА ЕЛЕКТРОНИКАТА
Нашего изложение би могло да започне например така
електрониката е наука за начините и средствата за управ
ляване на най-бързите и скоротечни процеси, конто същест-
вуват в природата или са създадени от човека. Основа на тези
процеси е с нищо несравнимата подвижност на електрона —
най-малката частица на материята, конто носи най-елемен-
тарен неделим заряд отрицателно електричество, равен при-
близително на 4,803 . 10~10 електростатични единици; него-
вата маса в състояние на покой е 9,11 . 10~28грама, а диаметъ
рът му — 5,636 . 10~13 сантиметра.
По-точно казано, електрониката е наука за движение™ на
заредени частици в безвъздушно пространство (вакуум), в
разредени газове, а през последните години и в полупровод-
ники. Тя е техника на уредите, конто използуват това движение.
Има също тъй електроника, конто борави със силни токове
главно с превръщането на един вид енергия в друг.
Нашего изучаване би могло да започне и с описание™ на
явленията и приборите, конто са основа на съвременната елек-
троника. Но това може би ще бъде неинтересно и главно не-
правилно. Щом стигнем до онези страници, в конто се говори
например, че ако се действува върху електрона с отрицателни
или положителни заряди, може да се измени посоката на дви-
жение™ му, че под действието на електрическо поле попадна-
лият в него електрон може да развие много големи скорости,
а следователно и енергии, и т. н., у читателя веднага биха
изникнали въпросите: как? защо? откъде?
И всеки път би трябвало да правим сбширни отклонения„
1
14
за да напомним един или други факта и Дании от елементар-
ната физика.
Ще напомним на читателя само снова, което ни води от най-
важните осиовни положения направо към практическите при-
ложения на съвременната електроника. Ще разкажем как се
е развивало учението за строежа на материята, за атомите и
съставягците ги частици, за интересни обстоятелства, свър-
зани с откриването наелектрона. Не можем да премълчим и за
твърде важния и доста продължителен период в развитието
на физиката, когато хората вече фактачески са имали работа
с електрона, но още не са подозирали съществуването му, не
са го познавали.
Ще започнем с традиционната легенда за това, което се слу-
чило веднъж в древна Гърция
ДРЕВНИТЕ ГЪРЦИ, ЧУДНИТЕ КАМЪНИ, ЕЛЕКТРИЧЕСТВОТО
Легендата приписва откриването на явлението, което днес
наричаме електричество или по-точно на наелектризирането на
телата.на един от най-мъдрите мыслители на древна Гърция -
математика, астронома и философа Талес от Милет, който жи-
вял в VI век преди нашата ера
Изучавайки природните явления, той често бродил по мор-
ския бряг и издирвал чудни камъни, конто привличали же-
лезки предмета. Такива камъни имало много в околностите на
гр. Магнезия. Наричали ги магниты. Но Талес намирал по брег
и други камъни, конто съвсем не прилипали на магнитите
Те били красиви, леки и горели, когато попадали в огъня-
За разлика от магнитите тези камъни не привличали же-
лезни предмета. Към тях се прилепвали само перушинки, дър-
вени късченца, трева, и то само след като натърквали камъ-
ните с вълнена материя. Привлеченитечастици бързоотпадали
и камъкът трябвало да сенатърква отново, за да почне пак да
ги привлича.
Талес и учениците му наблюдавали привличането на те-
зи леки частици, но не могли да си сбяснят правилно това яв-
ление. То им се струвало загадъчпо.
Сега ние наричаме тези чудни камъни кехлибар. Това е
вкаменена смола от изкопаеми растения, който преди милиони
години покривали земята. Древните гърци нарычали кехлц-
бара «електрон». Ето откъде се е сбразувала по-късно думата
«електричество».
15
Фиг. 1. Защо гребенчето, като се Натърка със сукно, при-
влича леките предмети? При тесен допир на два изолатора
(а) се появява двоен пласт електрически заряди в допиращи-
те се повърхности. А когато тези тела се отделят едно от
друго (б), всяко от тях се оказва заредеио с разноименно
електричество
Към малкото пеща, конто древните гърци знаели за свой-
•чгтвата на кехлибара, нищо същестгено не се прибавило чак
до края на средните векове освен тсва, че като се потъркат
пръчици от стъкло, сяра, сухо дърво и никои други вещества,
могат да се наблюдават същите явления, както и при кехли-
бара (фиг. 1).
Като се приближавала натъркана пръчица сяра към носа,
от нея изначала малка искрица, чувал се слаб пукот и се
усещало леко бодване в носа. Откъде идвала тази искра,
какво представлява тя?
Религиозните суеверия и догадките на простите знахари
пречели дълго време на хората да научат тайната на искровия
-разряд. Едва от средата на XVII век започнали системни из-
следвания на всички тези явления. Най-напред учените се за-
16
ловили да търсят начини за получаване на по-силни искри.
Значителни успехи били постигнати от Ото Герике — кмет на
немския град Магдебург. В това време името на Ото Герике
вече било известно далеч зад границите на Германия благо-
дарение на прочутите му опити с «магдебургските полукълба».
Тези опити се състоели в следното: от две кухи метални полу-
кълба, плътно притиснати едно към друго, се изтеглял въз-
духът, след което дори няколко впряга коне, конто теглели
в противоположни страни, не могли да ги разделят. Тези по-
лукълба били далечен прадядо на огромен брой съвременни
вакуумни (безвъздуиши) прибери.
Ото Герике правел опити и с електричество. Той построил
голяма машина за получаване на невидима «електрическа теч-
ност», както тогава наричали тайнствената сила, скрита в на-
търкания кехлибар. В тази машина, построена по подобие на
точилото, вместо камък имало кълбо, голямо колкото глава и
отлято от сяра. Като се търкала с длан бързо въртящата се по-
върхност на кълбото, от него можело да се извличат вече до-
ста големи искри, придружени от силен пукот. Убожданията
на искрите били дори болезнени. Но създаването на маши-
ната на Ото Герике още не довело до разгадаване на тайните,
конто криело електричеството.
ЕЛЕКТРИЧЕСТВОТО МОЖЕ ДА „ПЪТШ"
Колкото повече се усъвършенствували електрическите ма-
шини, толкова по-често учените се замисляли дали появата на
искровия разряд не е крайно малък модел на едно от най-ве-
личествените природни явления — мълнията. Слабият пукот
можел да се сравни с гърма; искрата е точно копие на осле-
пителната светкавица; търкането на кълбото с ръка наподо-
бявало взаимодействие™ на буреносните сблаци.
Правилността на тази смътна догадка била доказана от
великия пуски учен Михаил Василиевич Ломоносов. Още
през 1753 год. той твърде убедително отхвърлил разпростра-
неното тогава сред учените мнение за съществуването на спе-
циални «течности» на топлината, светлината, електричеството
и пръв изказал убеждението, че топлината, както и електри-
ческите явления, се дължи на движение™ на атомите — най-
малките частици на материята. А щом е така, наред с атомите
на материята трябва да съществуват и атоми на електричест-
вото Оттук произтича важно обстоятелство: движение™ на
17
2 Що е радиоэлектроника
атомите на електричеството, както и топлинното движение
на частиците на материята, е в състояние да извършва работа.
Но представата на хората за електричеството като за теч-
ност, макар и погрешна, довела на времето си до редица по-
лезни открития. За да се изучи загадъчната «електрич'еска теч-
пост», мигновено изчезваща при разряд от повърхността на
наелектризираното тяло, тя трябвало да се събере и натрупа.
За това бил нужен пякакъв, по снова време еще на никого не-
известен съд. Такъв съд бил намерен през 1745 год. в Лайден-
ския университет (Холандия), откъдето получил името «лай-
денска стъкленица». Това било сбикновена стъкленица, по-
крита отвътре и отвън с тънки листове станиол. Вътрешният
и външнпят станиол, разделена от стъклото, не се допирали
никъде.
Когато съединявали единая от станиоловите листове със
земята', а другия — с натъркан кехлибар или кълбо от
сяра, стъкленицата се зареждала с електричество. Тя можела
да задържа доста дълго този заряд. Когато съединявали
двата листа с метален проводник, между тях прескачали искри
и зарядит мигновено изчезвал.
Сега този прост прибор се нарича електрически конденза-
тор. Зареден, той може да натрупва и задържа значително ко-
личество електричество. Колкото по голяма е общата площ на
листовете и колкото по-тънък е разделящият ги пласт стък.то.
толкова повече електричество псбира този «съд». Учените
скоро открили, че ако листовете на голяма лайденска стъкле-
ница (или както се казва сега, на конХензатор с голям електри-
чески капацитет) се съединят с тънък проводник, той бързо
се нагрява, а след това изстива. Ако провоХникът е много тъ-
нък, той ярко пламва и мигновено се разтопява (фиг. 2).
Излиза. че когато се разрежда кондензаторът, за много
късо време в проводника-жичка се появява Движение на елек-
тричеството от единия лист към другия. Това явление за-
почнали да наричат електрически ток.
Но количеството електричество, задържано дори в най-
големи кондензатори, било все пак съвсем незначително.
То могло да извършва дребна работа. Затова учените меч-
таели да създадат непрекъснато действуващ източник на елек-
трически ток.
В края на краищата тези източник бил изнамерен. Съз-
дал го италиаиският учен Волта в края на XVIII век. В него
електрическият ток се получавал в рез\лтат на химически
реакция. Как ставало тсва? Ученият установил, че ако се взе-
18
Фиг. 2. Пьрвият «съд» за продължително съхранение на елек-
тричество — лайденска стъкленица (а), прапрадядо на съвре-
менния кондензатор. Като се съединят обвивките на заредена
стъкленица с проводник, тя може мигновено да се разреди.
При последователно съединяване на няколко стъкленици (б)
електрическата искра пробива дебел въздушен пласт, при па-
ралелно — искрата се получава «по-плътна» (е)
мат две малки кръгли пластики (едната медиа, а другата цин-
кова) и се постави между тях късче сукно, намокрено във вода
(по-добре солена или пък слаб алкален разтвор), между
двата метала(мед—цинк) започва непрекъснато да протича
слаб електрически ток. Това проДължава, докато сукното из-
съ.хне. Като се съединят успоредно голям брой такива двойки
J9
Дискове (елементи), може да се получи батерия, даваща го-
лям електрически ток, конто вече може да извършва известна
работа. Ако тези двойки дискове се съединят последователно,
една след друга, увеличава се не токът, който може да даде
батерията, а неговото напрежение — електрическият потен-
циал. Тезибатерии получили името «волтови стълбове» (фиг. 3).
Непрекъснатият ток, създаван от волтовия стълб, далвъз-
можност да се постави начало на нов клон на науката и тех-
никата — електротехниката.
Нагледно с какво би могло да се сравни действието на ба-
те р и ите?
Нека си представим широка, пълноводна, но бавно течаща
река. Насоченото във воДната турбина голямо количество
вода, падащо от малка височина, може да развие определена
мещност, например 100 хиляди конски Сили. При това бавно
въртящото се колело на турбината, за да развие такава мощ-
ност (да пропуске цялото количество работна вода), трябва
да има и големи размерю
Малката височина на падащата воДа ще съответствува на
малкото напрежение (потенциал) на източника на електриче-
ска енергия; голямото количество вода — на големия ток.
Същата мещност може да развие и река, на която количест-
вото на протичащата вода е 10 пъти по-малко, но пада върху
колелото на турбината от 10 пъти по-голяма височина, откол-
кото в първия пример. Естествено в този случай колелото на
турбината ще има значително по-малки размери. Голямата
височина на падащата вода ще съответствува на високото на-
прежение на източника на електрическа енергия; малкото ко-
личество на падащата вода — на относително малката стой-
ност на тока (виж фиг. 3).
Натрупаният в продължение почти на два века опит за по-
лучаване на електричество най-напред от различии натърк-
вани предмета, а после от батерии, отдавна убедил хората, че
съществуват два «вида» електричество: «стъклено» и «смолено».
Те били наречени така според веществата, от конто били на-
правенп натъркваните предмета.
Съединяването на листсвете на лайденски стъкленици, за-
редени само с един вид електричество, не само не предизвик-
вало техния разряд, но увеличавало техния сбщ заряд. А съе-
динява.чето на листовете, заредени с различии виДове елек-
тричест! < , Д' веждало до взаимния нм мигнсвен разряд. Също
такаьа картина се наблюдавала при съединяването в батерии-
те: съединяването-па еднаквите полюса, например на цин-
20
Фиг. 3. Като ее съединят паралелно или последователно
елементите на непрекъснато действуващия токоизточник,
открит от великия нталиански физик А. Болта, могатда се
получат батерии, даващи или високо напрежение (а), или
голям ток (б)
кова пластина с цинкова и на медиа с медиа, ^величавало сб-
щата енергия, развивана от батерията.
Всичко това дало повод на уцените да смятат условно, че
електричеството, което «тече» от медната пластина (или полюс)
на батерията, е положптелно (знак«+»), а електричеството,
което тече от цинковата пластина, е отрицателно (знак «—»).
Също така условно учените предположили, че изсбщо елек-
трическият ток в батерията тече от положителния полюс към
отрицателния. По-късно се оказало, че това не е вярно. В същ-
ност електрическият ток тече от отрицателния полюс на бате-
рията към положителния. Но в електротехниката и до ден дне-
шен се е залазил навикът да се смята, че токът протича от «-(-»
към «—».
21
КАКВО СТАНАЛО, КОГАТО СЕ КРЬСТОСАЛИ ЯЬТИЩАТА
КА ЕЛЕКТРИЧЕСКИЯ ТОК И НА МАГНИТА
Още в древността хората не веднъж се замисляли над Во-
проса, има ли нещо общо между двата камъка — селектрона»
(кехлибара) и магнита, между двете съвсем различии по дей-
ствие физически явления — електричеството и магнетнзмът?
ме не могли да намерят пряка връзка между тези явления,
пакар и да подозирали, че съществува такава връзка. Едва
срез 1819 год. се случило бележитото в историята на физиката
Тъбитие, ксето помогнало да се получи отговор.
Копенхагеискнят професор по физика Ханс Оерщед де-
монстрирал пред учениците си опит с електричество. Под про-
водника, по който протичал ток, случайно била поставена от
някого магнитна стрелка. Неочаквано ученнятоткрил, че всеки
път, когато включвали тока, магнитната стрелка заставала
перпендикулярно на проводника, а когато го изключвали,
Фиг. 4. Около проводник, по който протича слектрически ток,
се образува крьгово магнитно поле, лесно откривано с маг-
нитна стрелка. Навит на спирала, такъв проводник действува
като постоянен магнит, който е основа на извънредно много
слектрически апаратн
22
тя се връщала в изхоДното си положение. Като протичал по
проводника, електрическпят ток създавал около него маг-
нитно състояние (магнитно поле), което действувало върху маг-
нитната стрелка (фиг. 4).
Заключението могло да бъДе само едно: електрическият
ток поражда магнетизъм!
Три години по-късно друг учен — англичанинът Стър-
джен - опитал да пропуске електрически ток по проводник,
навит на спирала. В резултат получил електромагнит, който
по въздействието си не се различавал с нищо от естествения
магнит. Когато се променяла посоката на тока в бобината, из-
меняла се и полярността на магнита. Когато в бсбината поста-
вили снопче пръчини от мека стомана, привличането на елек-
тромагнита се усилвало няколко пъти. Както е известно, сто-
маната притежава значително по-голяма пропускливост за
силовите линии на магнитното поле от околния въздух. За-
това тези линии, създавани от намотайте на бсбината, се «вмък-
ват», концентрират се в стоманеното ядро. Размерите на маг-
нита рязко се намаляват, а силата му съответно се увеличава.
През 1840 год. френският физик Андре Ампер докладвал
пред Парижката академия на науките изключително важните
резултати от своите опити с провсдници, по конто протича
електрически ток. Той установил, че ако през два успоредно
разположени проводника протича електрически ток в една
и съш,а посока, те се привличат един към друг, а ако протича
ток в противоположни посоки, те се отблъскват. Това е на-
пълно естествено. В първия случай магнитните полета, конто
се появяват около всеки проводник, имат една и съща посока
и като че ли се събират в едно общо магнитно поле около двата
проводника. Във втория случай тези полета действуват в
противоположни посоки и се отблъскват едно от друго, като
разединяват одновременно и самите проводници (фиг. 5).
Затова двата проводника, навити в спирала, действуват
един спрямо друг също като два магнита. Ако се закрепи не-
подвижно единият от тях, вторият (в зависимост от посоката
на тока в него) ще се стреми или да се приближи до първия
проводник, или да се отдалечи от него.
Като знаем това явление, не е мъчно да извадим еще едно
заключение: електрическият ток създава механично дви-
жение!
Английският учен физик-самоук Майкъл Фарадей (1791-
1867 год.) посветил живота си на изучаването на електричес-
ките явления. Неговият най-ценен принос в науката еоткри-
23
Фиг. 5. Ампер открил, че два проводника се привличат
взаимно един към друг или се отблъскват в зависимост от по-
соката на тока (електронпия поток) в тях
ването на електромагнитната индукция. Фарадей взел навит
на спирала проводник и бързо вмъквал магнит вътре в спи-
ралата. Присъединеният към краищата на проводника измерва-
телен прибор показвал, че в бсбината неочаквано се появявал
електрически ток-—стрелката на прибора се отклонявала.
Когато също тъй бързо изваждал магнита от бсбината, стрел-
ката на прибора също се отклонявала, но в противоположна
посока, след което се връщала в изходното си положение.
Така ученият установил, че движението на магнита ражда
електричество!
Заключеннето могло да бъде само едно. Като пресичат про-
водника, невидимите линии на магнитного поле стават при-
чина да се появи електрически ток в него. С други думи, енер-
гията на движението на магнитного поле създава енергия на
движението на електрическия ток. Фарадей направил този
опит и по друг начин: той изхвърлил магнита. Магнитного
поле се създавало от другата бобина, по която протачал елек-
трически ток, т. е. от електромагнит. Опитът дал същите ре-
зултати. Нещо повече, Фарадей доказал, че електромагнит-
ната индукция може да се получи, без да се пипат самите бо-
бини. Достатъчно е непрекъснато да се измени посоката на
електрическия токв едната бобина, ивсъседната бобина, която
с нищо не е съединена с първата бобина, се появява също
изменящ се електрически ток.
По такъв начин ученият дошъл до едно много важно’за-
ключение: електричеството може да се предава на разстояние
без пряк допир на две бобини или две други електрически
вериги.
24
Въз основа на тсва по-късно било създадено забележително
устройство — трансформаторът, който дава възмсжност не
само да се предава електрическа енергия от една изолирана
електрическа верига на друга, но и да се измени пожелание,
Изменящият посоката си ток с ниско налрежение, но с го-
ляма стойност мсжел да се превръща в ток с каквото и да е
високо иапрежение, пропорционално на намаляването на го-
лемината му, и обратно. Например електрически ток с напре-
жение ПО волта1 и големина 2 ампера1 2 може да се превърне в
ток с иапрежение 220 волта и големина 1 ампер, 440 волта
и 0,5 ампера и т. н. Или пък може да се трансформира с на-
прежение 11 волта, нос големина 20 ампера.
Във всички тези пресбразувания количество™ енергия
ще остана едно и също. Без да се смятат малките загуби, то е
220 вата3.
За по-голямо концентриране на магнитните силови линии,
създагани от намотките на трансфсрматсра в малък сбем, а
по то; и начин и за подобряване на работата и намаляване раз-
мерите на трансформатора, намотките се поставят върху ядро
от мека стомана. За да се намалят загубите в стсманата, ядрото
не се прави цяло, а се сглсбява от тънки стсманени листове.
В опитите на Фарадей са свързани неразделно две най-
важни физически явления на околния свят — магнетизмът
и електричеството.
Тези опити открили широк път за практического приложе-
ние на електричеството, дали възмсжност да се създаде генера-
тор — механичен източник на електрически ток, състоящ се
от бобина, която се върти в магнитно поле. Когато намот-
ките на бсбината пресичат магнитного поле, в тях се появява
(генерира) електрически ток, През 1837 год. руският академик
Б. С. Яксби открил противоположно явление. Когато през
бсбината, намираща се в магнитно поле, се пропуске елек-
трически ток, тя зансчва да се върти. Това бил първият в света
електромагнитен двигател.
Най-важното в магнитната индукция било, че предава-
вето на електрическата енергия от една изолирана верига в
1 В о л т — единица за измерване разликата на потенциалите (на
прежението) на електрическия ток. Батерийка за джобно фенерче има
иапрежение около 4,5 волта.
2 Ампер — единица за измерване големината на електрическия
ток. Електрическа лампа от 40—50 свещи изразходва ток около 0,3—
0,5 ампера.
3 В а т — единица мощност. В електротехниката е равна на произ-
ведението от напрежението и големината на тока.
25
друга (т. е. от еднабобина в друга) може да стане само ако протц
чащият в първата верига ток се прекъсне или мени посоката
си. Обяснението за това било, че магнитните силови линии,
конто излизат от ироводниците или намотайте на първата бо-
бина, пресичат ироводниците на втората бобина два пъти:
първи път — когато се появяват, и втори път — когато из-
чезват. Съответно на това се измени и посоката на електриче-
скиятоквъв втората верига: един път той протича в една по-
сока, друг път — в сбратна.
Електрическият ток, който протича през проводниците
на първата верига, се пресбразува по чуден начин в движение
на магнитного поле, а след това магнитного поле отново се пре-
образува в електрически ток. който се появява във втората
намотка.
ОТКРИВАНЕ НА ЕЛЕКТРОНА
Сухият въздух е дсбър изолатор. Той не провежда електри-
чески ток Изисква се много голямо напрежение, от няколко
хиляди волта, за да се пробие с електрическа искра дори въз-
душен пласт от един милиметър. А какво ли ще стане с елек-
тричеството в съд или тртбичка, ако се изтегли въздухът от
него, ако се изпомпа? — си задавали въпрос учените.
Те взели стъклена тръбичка, в която били впоени два ме
тални електрода, присъединили кьм тях източник с високо
напрежение и започнали да изпомпват постепенно въздуха от
тръбичката.
И ето какво видели.
Отначало дори най-чувствителният нзмервателен уред не
открил никакъв ток в тръбичката. Въздухът бил сигурен изо-
латор. А когато отстранили от тръбичката значителна част
от въздуха, в нея се появила красива червеникаворозова свет-
лина. В този миг уредът зарегистрирал слаб електрически ток.
След като налягането в тръбичката спаднало под 1'100 от ат-
мосферного, светлината отслабяала, но в замяна на това през
тръбичката започнал да протича вече доста силен ток.
В началото това обстоятелство учудило силно учените.
Ако въздухът не провежда електричеството, защо тогава го
провежда празното пространство? Учените успели да получат
отговор и на този въпрос.
26
Различимте газове светят различно в зависимее! от сте-
пента на разреждането им; много от тях, например неонът и
аргонът, светят ярко и много красиво. Сега с тях пълняттака
наречените газосветещи тръби, широко използувани при де-
коративного осветяване, рекламите и др.
При по-нататъшното изпомпване на въздуха светлината в
тръбичката постепенно изчезвала. След това настъпвал миг,
когато върху стената на тръбичката срещу отрицателния елек-
трод (катода) се появявало ярко изумруденозелено светещо
петно. Върху фона на тази светлина можела да се види сян-
ката на срещуположния електрод на тръбичката — анода.
Его защо учените предположили, че от катодната пластина
излизат някакви невидими лъчи, конто се удрят в стъклото и
го карат да свети (флуоресценция). Именно тези лъчи създа-
вали сянката на анода върху стъклото. Те могли дори да вър-
шат работа, например да въртят поставена на пътя им върте-
лежка.
На мястото, където падали лъчите, се отделяла топлина, а
ако на катода се давала форма на вдлъЗнато огледало, вьв
фокуса му се разтопявали дори мъчнотопими метали! Тези тръ-
бички започнали да ги наричат катодни, а получаващите се
в тях лъчи — катодни лъчи. Но какви били тези лъчи, дълго
време никой не знаел.
Едва през 1879 год английският физик В. Крукс успял да
обясни всички тези явления. Той предположил, че под дей-
ствието на високото електрическо напрежение, приложено
към електродите на тръбичката, нэпълнена с много силно раз-
реден газ, от катода й излиза поток от материални частици,
заредени с отрицателно електричество. Този поток от частици
лети с грамадна скорост към положително заредения елек-
трод.
Учениге се заели да разучат това откритие. Наскоро с други
«нити било установено, че трябва да съществува известно
минимално количество електричество, без което електриче-
ски заряд не може да има при никакви условия. Всяко по-
голямо количество електричество може да надминава това
минимално количество само цяло число пъти, но в никакъв
случай и дробно число пъти, т. е. не например един и поло-
вина или два и половина пъти и т. н.
Оттук идвало предположението, че на атомния стрсеж на
материята съответствува и предсказаният от М. В. Ломоносов
«атомен» строеж на електричеството. Следователно и носите-
лят на минималния отрицателен електрически заряд трябва
27
Фиг. 6. Под действието на магнитно ноле електроните, кон-
то летят между катода и анода, се отклоняват от пътя си
да бъде някаква определена материална частица.
Чрез много остроумии начисления най-напред успели да
определят големината на това минимално количество отрица-
телно електричество, а след това и масата на предполагае-
мата частица, която била носител на заряда. Най-после през
1891 год. английският физик Томсън открил, измерил и пре-
теглил тази частица, която по-късно получила името «елек-
трон» и която е главен герой на нашата книга.
От голям брой електрони, движещи се в поток в една по-
сока, сесъстои иелектрическият ток, който, както се оказало,
може да протича и през силно разредени газове, като това
протичане се придружава от цяла редица пнтересни и важни
явления. Освен това, когато преминава през тръба с разре-
дени газове, електронният поток можел много лесно да се
управлява, например да се отклонява встрани с магнит (фиг. 6).
Тук можем да се върнем към древните гърци и тяхното от-
критие на «кехлибареното» електричество.
Потребни били много стотици години, за да могат хората
да разгадаят тайната на натьркания кехлибар. Сега се знае,
че и кехлибарът, и тъканта сами по себе си са електрически
неутрални, т. е. нямат нито положителен, нито отрицателен
заряд електричество. Но под действието на търкането атомите
28
на телата, конто влизат в състава на тъканта, губят част от
своите електрони (отрицателно заредени частици) и затова оста-
ват положително заредени. А атомите на повърхностния
пласт на кехлибара присъединяват тези електрони и по такъв
начин добиват отрицателен заряд. «Неутралитетът» изчезва
и в околното пространство възниква известна физическа на-
прегнатост — появява се електрическо поле.
Линиите на това поле като че търсят тяло с противопо-
ложен електрически заряд и когато попаднат на него, стремят
се да се скъсят, т. е. да привлекат това тяло към себе си или
да се привлекат към него.
Леките частици, дори ако не са заредени, се привличат
към натъркания кехлибар — «скачат» върху него. Но доста-
тъчно е само за късо време да се прилепят към повърхността
му и част от привлечените от кехлибара електрони премина-
ват към атомите на леките частици. Електрическото поле в
тези участъци от повърхността на кехлибара намалява или на-
пълно изчезва, а частиците добиват, от своя страна, слаб отри-
цателен заряд и отскачат от него.
Както виждаме, атомът на веществото като че се раздели
на две части. Едната част е известно количество откъснати от
него електрони. Другата, останалата, по-голямата част от атома
е така нареченият положителен йон.
Йонът може да си върне ответите му електрони от всеки
източник, например да ги привлече от съседния атом и дори
не веднага, а след известно време.
Но, разбира се, всички тези закономерности не са били из-
вестии на древните гърци.
ПриблизиТелно така може да се обясни и електрическата
мълния. Сега ние знаем вече точно, че мълнията е нажежената
следа във въздуха на поток от огромно количество електрони
Поради взаимодействие на буреносните облаци тези електрони
най-напред са били откъснати отсвоите атсми. А когато проти-
воположните електрически заряди, натрупали се в облаците,
достигнели своите граници, електроните за много късо време
във вид на ярка, разрушаваща всичко по пътя си мълния, вед-
нага се връщат към своите атоми, като по пътя си пробиват
въздушен пласт от много километри.
29
СВЕТ ЛИНДТА РАЖДА ЕЛЕНТРОНИ
В края на миналия век при един опит с електрическа ис-
кра, прескачаща между две топчета, скачени с източник на ви-
соко иапрежение, немският физик X. Херц се натъкнал на съв-
сем ново и загадъчно явление. Като насочвал към искрата,
или по-точно към въздушното пространство между топчетата,
ярък светлинен лъч от волтова дъга, искрата започвала да се
ноявява по-лесно, т. е. за получаването й било потребно но-
малко иапрежение.
Руският физик Александр Григориевич Столетов успял
да изучи тази загадка и да установи основните закономер
пости на така нареченото фотоелектричество. Какво било не-
говото откритие?
На фиг. 7 е показана електрическа схема, която се състои
от голяма цинкова пластина, батерия, чувствителен измерва-
Фиг. 7. Опит, който е доказал, че светлпната може да пре-
днзвика появяване на електрически ток дори в разединена
верига
30
телен уред — галвансметър1 и метална мрежа. Тъй като цин-
ковата пластина не се допира никъде до мрежата, електриче-
скиятток не може, естествено, да циркулира в тази верига.
Но щсм цинковата пластина се освети през мрежата с лъчсилна
светлина от волтова дъга, и във веригата, в която има до-
сташироко прекъсване, веднага се появява електрически тск,
откриван лесно от галвансметъра. Това явление не завися от
състава и състоянието на въздуха, който раздели пластината
от мрежата.
А. Г. Столетов сбърнал внимание на това, че при включ-
ване на батерията по друг начин, например при съединяване
на положителния полюс с цинковата пластина, а отрицател-
ния — с мрежата, във веригата не се появява ток. Той лип-
сва и тогава, когато мре!жата стой ребром към светлинния лъч.
Било забелязано и друге: опитът излизал но-сполучлив,
ако светлината на дъгата съдържа много ултравиолетови лъчи.
По-късно въз основа на тези опити А. Г. Столетов построил
така наречения фотоелемент (фотоклетка), който превръ-
щал светлината в електрически ток. Сега съвременните по-
усъвършенствувани потомци на този фотоелемент се изпол-
зуват широко в звуковия филм, фототеле графи я та, телевп-
зията и много други клснове на науката и техниката.
Но често пъти не е достаточно само да се открие неизве-
стно природно явление. То трябва и да се сбясни.
По онова време науката не могла да сбясни твърде важ-
нотооткритие на А. Г. Столетов. И макар че в продължение на
редица десетилетия учените използували, и то твърде ползо-
творно, фотоелементи от най-различен вид и предназначение,
тайната на взаимодействието между светлината и електри-
чеството била открита едва в началото на XX век.
Електрическият ток във фактически разединената верига
на фотоелемента се появява поради това, че светлината, която
е една от формите на съществуването на материята, притежа-
ваща и свойствата на частица, избива електроните от повърх-
ността на цинковата пластина, когато пада върху нея. Кол-
кото по-голям е светлинният поток, толкова повече са из-
битите електрони. Този електронен поток се насочва към по-
ложително заредената мрежа. По такъв начин във веригата
(батерия, мрежа, пластина, батерия) протича електрически
ток, който се измени в зависимост от количество™ свет-
1 Г а л в а н о м е т ъ р — хред, който измерва много слаби елек-
трнчески токове.
31
лина, която пада върху фотоелемента. Светлината ражда
електрически ток!
Бегло ще споменем и за още едно много важно обстоятел-
ство, свързано с това. Енергията или скоростта на електро-
ните, избити от повърхността на метала чрез светлината, не е
еднаква. Пай-малка енергия притежават електроните, избити
при облъчване на метала с червена светлина.
Енергията на електроните, избити под действие™ на вио-
летови лъчи, се оказала приблизително два пъти по-голяма.
Още по-голяма енергия притежавали електроните, изби-
вани от метална повърхност при сблъчването й с невидимите
ултравиолетови лъчи.
ЕЛЕКТРОНИ С ГОЛЕМИ ЕНЕРГИИ
Учените не се задоволили само с изследване на електрон-
ния поток, а непрекъснато разширявали кръга на своите опи-
ти. По-специално те се заинтересували от вече известните по
снова време факта, че катодните лъчи могат да излизат през
стеките на тръбата и да заставят да светят платино-бариевият
цианид, цинковият сулфид и много други вещества, конто при
сбикновени условия могат да светят само под действието на
ултравиолетовите лъчи.
В края на 1895 год. немският физик Конрад Рентген решил
да възпроизведе никои от тези примамливи опита. Но за да
пресече пътя на видимите и ултравиолетовите лъчи на свет-
лината, излизащи от тръбата, той я затворил в кутая от черен
картон. През стените на кутията можел да прониква само сно-
път катодни лъчи.
Като включил тръбата, Рентген угасил светлината и вед-
нага открил, че пластината от платино-бариев цианид, която
се намирала доста далеч от невидимата в мрака тръба, започ-
нала да света с ярка зелена светлина. Това много учудило
учения: сбикновено катодните лъчи се поглъщали силно от
въздуха около тръбата, а пластината, която служела за екран,
преставала да свети, щом била отдръпвана на няколко санти-
метра от светещия участък на тръбата.
Като поставил екрана в обикновеното му положение, Рент-
ген започнал да изучава прпчината за тази несбикш вена сила
на катодните лъчи. Той поставил между екрана и кутията с
тръбата дебели книги, конто имали над хиляда страници,
гънки стоманени и медни пластики, дървени плочки и други
32
предмета. Но те почта не отслабвали светенето на екрана.
Изключение правели само пластаните от тежки метали — зла-
то, платина и олово, конто силно намаливали светенето. Като
пъхнал случайно ръката си зад екрана, Рентген я видял про-
зрачна — мускулите давали светла сянка, костите — тъмна,
а пръстенът на единия пръст — черна ивица.
Така се родило едно от вай-големите съвременни открития,
станало благо за милиони болни — «рентгеновите лъчи». Тези
лъчи действували върху фотографската плака, затова на
нея лесно можело да се запечатват прозиращите предмета. Те
лозволявали да се вижда дори онова, което се намира вътре
в метал ните предмета.
На първо време много учени били склонни да приписват
всички тези чудни свойства все на същите катодни лъчи. Но
Рентген опровергал това мнение. Когато приближавал маг-
нит до катодната тръба, катодните лъчи в нея се отклонявали
и съответно се премествалозелепосветещото петно върху стък-
лото на тръбата. Но нито електрически заредени пластики,
нито магнитите могли да отклонят лъчите, конто били вече
излезли от тръбата. Въз основа на това Рентген предполо-
жил, че сбикновените катодни лъчи не излизат от тръбата:
стъклото е непроницаемо за тях. Като пада върху стъклото
на тръбата и взаимодействува с веществото му, потокът от ка-
тодни лъчи (електрони) поражда нови лъчи, конто нямат ни-
що общо нито с електрическите заряди, нито със заредените
частици.
Рентген установил също така, че пронихващата способ-
ност на лъчите зависи непосредствено от електрическото на-
прежение, приложено към електродите на катодната тръба:
колкото по-високо е то, толкова «по-остри», т. е. по-проник-
ващи ставали лъчите. Най-дсбри резултати се получавали,
когато катодните лъчи падали не върху стъкло, а върху накло-
нена метална пластина, от която новите лъчи могли да се на-
•сочват встрани. Това бил прадядото на съвременната рент-
генова тръба.
Сега вече сме в състояние да обясним това явление, което
тогава още не било известно на учените. В същност появява-
нетона рентгеновите лъчи се дължи на познатия ни вече елек-
трон. Високото електрическо напрежение, приложено към
електродите на тръбата, става причина излитащите от катода
електрони да достигат много голяма скорост. Те се удрят с
такава енергия в стъклото или металната пластина (анода),
че причиняват силни изменения в строежа на веществото им.
.3 Що е радиоелектроннка
33
В резултат на това атомите заиочват да излъчват рентгенови
лъчи, конто могат да проникват през най-различни вещества.
Така се запознахме с още един вид превръщане на енергия-
та: енергията на бързо летя щите електрони може да се пре-
върне в друг вид енергия — в проникващи невидими лъчи .
Когато характеризираме енергията (или скоростта на дви-
жението) на електроните и енергията на лъчите, ние често
прибягваме към думи и изрази, като «силни проникващи
лъчи», «с голяма енергия», «под действието на високо напреже-
нне» и др., конто дават само косвена и непълна представа за
количествената страна на тези и подсбнина тях процесн. Бихме
могли да прибегнем до употребяваните във физиката или
електротехниката единици: дина, килограмометър, грам, ват
или киловат, топлинни градуси и т. н. Но в описваните от нас
явления имаме работа с толкова малки величини за енергия,
маса и електрически заряд, че прилагането на тези единица
дори в незначително малки дрсби би било крайне неудобно.
Но най-главното е, че в света на атомите и електроните всички
тези величини не остават постоянни, а се изменят и поия-
кога доста много в зависимсст от скоростта на движението на
тези частици или от енергиите им.
За да си представим с какви конкретен енергии имаме ра-
бота при едно или друго явление или ироцес, трябва всеки
път да правим сложни и дълги изчисления, конто при това не
дават нужната нагледна представа. Затова във физиката и
електрониката наред с ебщоприетите означения се употре-
бява много широко единицата електрон-волт, която означака
енергията на една или друга движеща се частица дори в онези
случаи, когато тази частица не е електрои.
Енергия от един електрон-вслт ще притежава електронът
между два електрода, към ксито е приложена потенциална
разлика (напрежение), равна на 1 волт. В този случай ско-
рсстта на електрона, преди да се удари в положителния елек-
трод, ще бъде все пак 597 километра в секунда.
ГЛАВНОЮ ДЕЙСТВУВАЩО ЛИЦЕ НА КНИГАТА -
ЕЛЕКТРОНЪТ
Електронът е съставна част на атома, иегова елементарна
неделима частица. Разбира се, «елементарността» на елек-
трона е временно понятие. С развитието на науката учените
34
непременно ще открият, че той се състои от още по-малки ма-
териални частици.
А какво място заема електронът в строежа на материята,
в устройство™ на атома?
Нито атомът, нито съставящите го частици могат да се ви-
дят с престо око. Затсва в началото учените създали много
опрсстен модел за строежа на атсма. С всяко ново откритие
на науката този модел непрскъснато сеусъвършенствува, уточ-
нява и услсжнява. А с усложняването му той все повече и
повече губи своята нагледнест.
Лесно било да се изобразят първите модели на атома, но
мъчно да се опишат. Сега е почти невъзможно да се изобрази
атомът, но все еще меже до известна степей да сеопише.като
се използуват математически фермули и определения. Ha-
истина и това описваке е дълго и сложно. Затова моделът на
атома, който ще дадем по-долу, шебъденагледен само за сметка
на научната истина.
Атомът-вещество можем да си представим като съвсем
малка планетна система от елементарни частици, конто се вър-
тят и около ссбствената си ос, и една около друга. Основата
му е плътно, масивно ядро, засбиколено с електронни об-
вивки — електрони, конто се въртят по всички посоки около
ядрото.
Атомното ядро има общ положителен електрически заряд.
Според големината на този заряд атомът има в електренните
си ебвивки съответно количество отделни електрони. Всеки
от тях има минималният възможен и неделим отрицателен
електрически заряд. Електронът, който се върти около яд-
рото, е по-сксро разлято електронно сблаче, отколкото ня-
каква концентрирана в определени граници частица.
Електроните са разположени вътре в обвивките не без-
родно, а като че на Пластове със строго определен брой елек-
трони във всеки пласт. При всякакви условия най-близката
до ядрото ебвивка може да съдържа не повече от 2 електрона,
следната ебвивка — само 8, третата обвивка — 18, четвър-
тата — 32 и т. н. От третата обвивка нататък структурата на
електронните ебвивки се услсжнява. Пластовете започват да се
делят на подпластове, но винаги по такъв начин, че броят на
електроните в най-външния пласт на ебвивката по принцип да
не надминава осем. В противен случай се образува нов пласт.
Има и изключения, но нпе няма да ги засегнем тук.
Ако погледнем сега Менделеевата периодична таблица на
елементпте, ще разберем и тази закономерност в строежа на
35
външната електронна обвивка и много други неща, за конто
ще говорим по-нататък.
Атомното ядро има също сложна структура. То се състои
от тъй наречените нуклеони — частици с почти еднаква маса.
Един от тези частици — протоните — имат минимален поло-
жителен електрически заряд (равен на заряда на електрона,
но противоположен по знак), а други — неутроните — нямат
никакъв заряд. Броят па протоките в атомното ядро е винаги
равен на броя на електроните в електронвата сбвивка. Ето
защо в нормално състояние атсмът е електрически неутрален.
Броят на двойките протон—електрон в атомите на веществото
може да бъде различен — от 1 до 92 (през последните години
учените откриха, че те могат да бъдат дори повече от сто).
И ако отново погледнем таблицата на Менделеев, ще видим
още една закономернсст: броят на тези двойки протон—елек-
трон съответствува на атомния (передний) номер на елемента.
Всеки елемент има свсе атомно тегло. То се определи от
<общия брой частици (протони и неутрони) в атомното ядро.
Като се знае тази закономерност, не е мъчно да се определи
броят на неутроните в ядрото на атома. Той винаги е равен
на разликата между атомното тегло на елемента и атомния му
номер.
В таблицата на Менделеев елементите са разположени в
строга последователиост. Атомът на най-простия елемент —
водорода (№ I) — има в ядрото си само 1 протон, а в електрон-
ната обзивка — 1 електрон. Атомното му тегло е равно също
на единица.
След него идваатомът на хелия (№ 2), в ядрото на който
има 2 протона и 2 неутрона, което дава и атамнотэ му те-
гло— 4 В електронната ебзивка на хелия се въртят 2 елек-
трона— точно според броя на протаните в ядрото.
Следва атомът на лития (№ 3), ядрото на който се състои
от 3 протона и 3 неутрона (атомното му тегло следователно е
€). В електронната ебзивка на лития в първата (вътрешната)
орбита се въртят 2 електрона, във втората (външната) — J
електрон, или всичко 3.
На десетомясто се намира атомът на газа неон. В ядрото
му има 10 протона и 10 неутрона (атомно тегло 20). Във вът-
решната му орбита се въртят 2 електрона, а във външната —
пълен комплект от 8 електрона.
След неона в таблицата идва елементът натрий (№ 11).
В негодвете ебвивкиса изпълнени изцяло (2-|-8), а във външ-
ната, третата обвивка, се оказва самотен единадесети електрон.
36
Тук трябва да сбърнем внимание на много важни законо-
мерности.
Да вземем осмата колона (група) елементи, външната сб-
вивка на конто винаги има пълен комплект от 8 електрона.
Изключение прави само хелият, сбвивката на който, както
се знае, е запълнена изцяло само от 2 електрона. Останалите
елементи на тази група — неон, аргон, криптон, ксенон, ра-
дон — са инертни газове, т. е. такива, конто никога невлизат
в никакви химически реакции с други елементи.
Пълна противоположнсст на тях са елементите от I група:
литий, натрий, калий, конто във външната си обвивка имат
само по 1 електрон, или елементите от VII група: флуор, хлор
и др., във външната обвивка на конто не достига по 1 електрон
за пълен комплект. Всички те са известии като химически
най-активни вещества, лесно влизащи в бурни реакции и сб-
разуващи трайни съединения. Активността на тези елементи
сесбяснява или с това, чедаватнемногсбройнитеси външни елек-
трони на други атоми, във външната обвивка на конто не до-
стига един или няколко електрона, или пък обратно, че при-
съединяват към себе си недостигащите до пълен комплект
електрони.
Както е известно, мслекулата на водатасе състои от 2 атома
водород и 1 атом кислород. Как се е сбразувала тази моле-
кула? Във външната обвивка на кислородния атом има 6 елек-
трона — не достигат само два. Значи кислородният атом се
стреми жадно да присъедини към себе си недостигащите му
електрони от атом, във външната сбвивка на който се въртят
2 електрона, или от два атома с единични електрони. В слу-
чайте, когато кислородният атом присъединил към себе си
по един електрон от двата атома на водорода, се сбразува мо-
лекулата на водата. «Агресорът» — кислородният атом, е по-
пълнил най-външната си сбвивка с двата недостигащи елек-
трона. Сега в нея са налице 8 електрона. «Жертвите на агре-
сията» в дадения случай са«доволни»отположениетоси:всеки
от тях «има» във външната си сбвивка също по 8 електрона.
Не е важно, че само I електрон е свой, а останалите 7 са чуж-
ди.
В дадения случай ние говорихме за химическата реакция
на съединението на кислорода с водорода. Всички реакции
се придружават с изразходване (поглъщане) или сбратно —
с отделяне на енергия. Тук става същото, ксето става напри-
мер при разтегляне на гума. За да се разтегли гумата, трябва
да се изразходва енергия, като се отпусне, тази енергия може
37
да се получи обратно. За да се разложи водата на кислород я
водород, трябва да се пусне електрически ток през нея — да
се изразходва енергия. Като се съединява водородът с кисло-
рода, могат да се получи отново вода и енергия във вид на
топлина.
‘В химическите реакции между различните вещества уча-
ствуват само електроните, разполсжени във външните елек-
гронни орбити на атомите.
Съединяването на атомите от различии елементи в молекули
е винаги свързано с изменяне разполсжението на електро-
ните във външните обвивки на тези атсми. Орбитите на вър-
гене на електроните се раздалечават или сближават, което ви-
наги е свързано с поглъщане или отделяне на енергия.
Количество™ енергия, свързано с всички известии хими-
чески реакции, е измерено отдавна. Например, за да се раз-
ложи 1 грам вода на кислород и водород, трябва да се израз
ходват приблизително 8 големн калории1 топлива. Приблизи-
телно същото количество топлина (в калории) се отдели при
химическата реакция на горекето на 1 грам въглища.
Сам по себе си атомът има чудно устройство. От една страна,
гой е безкрайно малък. В зависимсст от това, на какъв
химически елемент принадлежи, неговият диаметър е равен
на 2 до 40 стомилионни части от сантиметъра (2 — 40 . 10-8
•сантиметра). От друга страна,диаметърът на ядрото му е 100
хиляди пъти по-малък от целия атом. Ако си представим, че
атомът е голям колкото земното кълбо, а електронът — кол-
кото футболна топка, която се търкаля по повърхността на зем-
ното кълбо, атомното ядро ще представлява топка с диаметър
само 130 метра, разположена в центъра на Земята. А цялото
останало пространство между тях няма да бъде изпълнено с
нищо. На практика атомът е кух.
Акобихме успели да отстраним всички електрони от огром-
ная брой атоми и да опаковаме плътно едно до друго само яд-
рата, 1 кубически сантиметър от такова чисто ядрено веще-
ство би тежал около 116 милиона тона!
Масата на електрона е 1836 пъти по-малка от масата на про-
тона. И все пак достатъчно е само незначително разместване
на електронната му сбвивка, за което се изразходва сравни-
телно малко енергия, за да могат да се ссъшествят на прак
тика всички известии и неизвестни еще химически реакции
’ Калория — количество топлина, необходимо да загрее 1 грам
вода на 1 градус; голяма калория — количество топлина, необходимо
да загрее I грам вода на 100 градуса.
38
Всеки въртящ се електрон притежава определена енергия.
Тази енергия е толкова по-голяма, кслкото по-далече от атом-
нсто ядро е разполсжена орбитата на въртене на електрона.
Механизмът за поглъщане и излъчване на енергия от атомите
е извънредно сдожен, но той е много важен за разбиране на
всичко no-нататък. Затова ще го опишем съвсем накратко и
колкото се може по-прссто.
Като погълне някъде отвън строго определено допълни-
телно количество енергия, електронът прескача на следва-
щата, по-отдалечена от ядрсто србита. Но такова състояние
на атома с електрон, прехвърлен на нова србита, няма да бъде
сбикновено и нормално. В този случай атомът изпада, както
казват, във възбудено състояние, в ксето той не може да се на
мира много дълго време. След това електронът мигновено пре-
скача на старата орбита, т. е. връща се на предишното си енер
гийно ниво, а излишната енергия трябва да напусне атома
във вид на порция излъчена светлина или, както се казва еще,
светлинен квант.
Енергията на светлинните кванти, излъчвани от атомите,
не е винаги еднаква и зависи оттова, от каква на каква орбита
се връща възбуденият електрон. Тя е сравнително малка за
червената светлина и се увеличава с постепенно™ приближа-
ване към виолетовия участък на спектъра.
Още по-голяма енергия притежават квантите на рентгено-
вите лъчи, много по-голяма — гама-лъчите, изпускани от ра-
диоактивните вещества, и най-после космичните лъчи.
Поради това става ясно защо електроните, ускорени в ка-
годната тръба до огромна сксрсст — 200 хиляди километра
в секунда и повече, при удар в атомите на анода пораждат
рентгенови лъчи.
При известии сбстоятелства външният електрон, оссбено
ако в орбитата е един или пък такива електрони не са много,
може съвсем да се откъсне от атома. Самият електрон, който
се върти с огромна скорост около ядрото, притежава голяма
енергия. Но за да се откъсне от атома, понякога е достатъчно
да се изразходва дери незначителна енергия. Това може да се
осъществи по различии начини и на първо място чрез нагря-
ване. Дери под действие™ на температурата в помещенията
голям брой атоми на метали губят своите електрони. Колкото
повече се покачва температурата, толкова повече електрони
напускат атомите си. Триенето, светлината, ултравиолетовите
и рентгеновите лъчи, бомбардирането с другите електрони —
39
вуичко това е в състояние при определени условия да избива
електроните ст атомите.
Избитите от атомите си така наречен и «свсбодн и» електрони
могат да водят напълно самостоятелно сыцествуване, лесно
да пътуват в пространството между атомите, в пустотата (ва-
куум), да прескачат от атом на атом. На това се дължв
леснината, с която те пътуват по металните проводници, в
катодната тръба, вакуумната лампа и т. н. При това електро-
ните се сблъскват непрекъснато с атомите на проводника.
Под влияние на външната температура атомите на провод-
ника се намират в трептящо движение. Като получават и удари
от двпжещите се електрони, те започват да трептят с по-
гелям размах (амплитуда), ксето съответствува вече на зна-
чително по-висска температура на веществото, т. е. провод-
иикът се нагрява.
ЕЛЕКТРОНИ, РАЖДАНИ ОТ ТОПЛИНАТА
Една от забележителните страници в истсрията на светов-
ната наука е изнамирането на електрическата лампа през
1873 год. от руския инженер Александър Николаевич Лоди-
гин. Три години по-късно американският изсбретател Томас А.
Едисон получил от Русия сбразци от такава лампа и я усъ-
вършенствувал, като заместил въгленовата пръчица с дълга
тьнка въгленова нишка.
През това време А. Н Лодигин продължавал да усъвър-
шенствува своята рожба Той заместил въгленовата нишка
на Едисоновата лампа с волфрамова и ссветителната електри-
ческа лампа стигна в такъв вид до наши дни.
Дълго време Едисон продължавал да подобрява упорито
лампата с въгленова нишка. Но нажежените нишки често пре-
гаряли близо до крачето, ксето се съединява с положителния
полюс на батерията. Този участък на нишката светел по-
ярке от останалите, а на стьклената колба се сбразувал тъмен
налеп. Заинтересуван от това, Едисон поставил веднъж в лам-
пата металла пластинка до нажежената нишка, а жичката,
водеща за тази пластинка, съединил чрез чувствителен при-
бор към проводника, който захранвал нажежаваната нишка
на лампата. Когато пластинката се съединявала с края на ниш-
ката, разполежен по-близо до отрицателния полюс на бате-
рията, във веригата на пластинката нимало ток. А когато я
съединявали с края на нишката, разположен по-близо до по-
40
ложителния полюс на батерията, във веригата на пластин-
ката се появявал електрически ток. Носител на този ток могли
да бъдат само отрицателно заредените електрони, конто на-
пускали нажежената нишка поради привличането им към
пластинката. Оттук следвало, че под действието на топлината
от повърхността на твърдото тяло се «изпаряват» или излъч-
ват електрони. Става тъй наречената «термоелектронна
емисия».
Обаче Едисон не намерил истинската причина за прега-
рянето на нишката. Това било обяснено по-късно: участъкът
на нзжежаемата нишка откъм положителния полюс на токо-
източника се намира винаги при малко по-голям положите-
лен заряд от противоположния участък на нишката, който е
близко до отрицателния полюс на батерията. Под действието
на топлината електроните излитат с голяма скорост от ниш-
ката в заобикалящото я пространство. Като изгубват голямо
количество такива електрони, атомите на нажежената нишка
сами придсбиват положителен заряд и след известно време
започват да привличат обратно към себе си електроните, много
от конто по това време са вече изгубили своята скорост и
са започнали да се «трупат» около нишката във вид на облаче
Естествено участъкът на нишката, който се намира при по-
висок положителен заряд, привлича електроните към себе си
по-силно от другите участъци. Падайки обратно на него, елек-
троните успяват да придобият скорост, която е достатъчна.
за да започне под действието на такава бомбардировка този
участък на нишката да се разрушава значително по бързо от
другите.
ЕЛЕКТРОНИКАТА СТАВА НАУКА
Своего фактическо зараждане електрониката дължи на най-
важното откритие през XIX век — радиото, рожба на го-
лемия учен и патриот на руската наука Александр Степано-
вич Попов. Като използувал електромагнитните трептения —
радиовълните, той дал на човечеството най-съвършеното,
най-гъвкавото и най-бързото съобщително средство.
ЕЛЕНТРОМАГНИТНИ ВЪЛНИ. КАКВО ОТНОШЕНИЕ
ИМАТ ТЕ КЪМ ЕЛЕКТРОНИКАТА
Учените се натькнали на явленията на електричеството и
магнетизма по различии пътища и начини. Минало много
време, вреди тези две иоточета от човешки знания, съединени
заедно, да поставят учените пред най-невероятната загадка
в историята на науката. Протичането на електрическия ток
поражда магнетизъм, а движението на магнита поражда елек-
грически ток без непосредствен контакт между носителите на
гези отделки явления — магнита и зареденото тяло — на
разстояние, през въздуха и пустотата, през «нищото»
Оттук, колкото и да изглеждало това противоречиво на
предишния опит, най-после просто въпреки здравия смисъл,
учените след дълги колебания трябвало да извадят единсгве-
ното правилно заключение: във всички явления, свързани с
електричеството и магнетизма, в тяхното взаимодействие на
разстояние и в пораждането на едното от другото участвува
околната физическа среда, т. е. като че ли «пустото» простран
42
VTBO средата, във всеки незначителен сбем на която но же
лание винаги може да се открие влияние или действие на елек-
трическия заряд или магнита и през която свободно и лесно
преминават вълните на светлината.
Като открил електромагнитната индукция, Майкъл Фа
радей веднага се опитал да проникне мислено в най-съкро-
вената таГ'нд на това явление и на свързаните с него други
явления. Представилата му се картина се оказала толкова
величествена, толкова несбикновена, че дори той, смелият и
решителен експериментатор, не посмял да сподели своите
мисли със съвременниците си.
През 1938 год. членовете на Великобританския кралски
научен институт разпечатали намерения в архивата плик с
писмо на М. Фарадей, по волята на който писмото трябвало
да беде отворено едва след 100 године.
В това писмо с дата 12 март 1832 год. английският физик
изказвал убеждението, че в предаването на електрическите
и магнитните явления главна роля играе междинната физи
ческа среда. Ето какво по-специално писал той.
«За разпространението на магнитното въздействие е не-
обходимо време, т. е. при въздействие на магнит върху дру>
отдалечек магнит или стоманен къс, влияещата причина
(която ще си позволя да нарека магнетизъм) се разпространява
от магнитните тела постепенно и за разпространението си
изисква определено време, което очевидно ще бъде намерено
за много незначително.
Предполагай също така, че електрическата индукция се
разпространява по същия начин
Възнамерявам да приема, че разпространяването на маг
нйтните сили от магнитния полюс прилича на трептенията на
развълнувана водна повърхност или пък на звуковите треп-
тения на въздушните частици, т. е. възнамерявам, както това
се направи по отношение на звука, да приложа към магнит
ните явления теорията на трептенията, която е най-вероят-
ното обяснение на светлинните явления.»
Привърженикът и продължител на Фарадей, английският
физик Клерк Максвел, като взел за основа експериментал
ните трудове на гениалния самоук и неговите идеи, създал
стройна теория на електромагнитните вълни, конто винаги
и неизменно се пораждат там, където има изменение или дви
жение на електрически заряди.
Избързвайки малко, ше се опитаме да обясним какво пред-
ставляват електромагнитните трептения или вълни.
43
Вече знаем че електрическият заряд напомни космато топ-
ченце, безкрайните отделни косъмчета на което — линиите на
полето — можем да си представим, че се простират във всички
посоки на околното пространство на безкрайно голямо раз-
стояние.
Целият заобикалящ ни свят е пълен с безброй такива елек-
трически заряди. Линиите на полетата, контоизлизатотвсички
тези заряди, са преплетени в най-разнообразни и също
тъй безбройни комбинации. Те пронизват цялото необхватно
пространство на материалния свят — от атома до вселената.
Достатъчно е в някое място на пространство™, пълно с без-
брой такива линии, да се причини местно смущение и това
смущение ще се предаде неминуемо на цялото околно про-
странство. При това трябва да се запомни едно много важно об-
стоятелство. Предаването на това смущение става не мигно-
вено, а с определена скорост, която никога и в никакви случаи
не надминава 300 хиляди километра в секунда, т. е. със ско-
ростта на светлината.
Да предположим, че в никоя точка на пространството се
премества или непрекъснато трепти електрически заряд, на-
пример отделен електрон. Заедно с този заряд, естествено, се
измени — премества или трепти — заобикалящото го елек-
трнческо поле.
Когато се появи непрекъснато изменящо се електрическо
поле в която и да е точка на пространството, в нея неминуемо
трябва да възникне също такова променливо магнитно поле,
силовите линии на което се разполагат перпендикулярно към
линиите на електрическото поле.
Като се измени непрекъснато, това магнитно поле от своя
страна ще стане причина да се появи в съседна точка на про-
странството променливо електрическо поле, което пък ще стане
причина пак да се появи променливо магнитно поле, и т. н.
Енергията на променливото електрическо поле сякаш се пре-
лива в енергията на магнитного поле, а енергията на послед-
него на свой ред се прелива отново в енергията на съседното
електрическо поле с тази само разлика, че ако трептенията на
едното поле стават например в хоризонтална плоскост, треп-
тенията на другого се проявяват във вертикална плоскост.
Тези непрекъснато изменящи се променливи полета -
електромагнитни трептения -— се разпространяват от мястото
на възникването им във всички посоки със скоростта на свет
лината. При това физическата среда, в която те се разпро-
страняват (състояща се от безкрайно преплитане на електриче
44
ски и магнитни полета), остава през всичкото в реме непод-
вижна, също както е неподвижна водата, която предава на раз-
стояние движението на вълните.
Когато в проводник тече променлив електрически ток, в
пространството около проводника се създават променливи
магнитни и електрически полета. Именно затова се казва, че
такъв проводник излъчва електромагнитни вълни в околното
пространство.
Колкото гю-често мени посоката си токът в проводника,
толкова по-висока е честотата на излъчваните вълни.
Едно пълно трептение на променливия ток в проводника,
т. е. неговото изменение от пула до максимум най-напред в
една посока, а след това също такова изменение в обратна по-
сока, предизвиква излъчване в околното пространство на
една електромагнитни вълна. Една секунда след започването
на излъчването тази вълна вече успява да измине разстоя-
ние 300 хиляди километра. Подир тази вълна в непрекъснат
поток следват също такива вълни. Колкото повече вълни се
излъчват в секунда, толкова по-малка е дължината на всяка
отделна вълна.
Ако в една секунда се излъчват един милион вълни, дължи-
ната на всяка вълна ще бъде 300 метра:
/ 300 000 000 метра \
\ 1 000 000 трептения )
Ако броят на излъчваните вълни или честотата на треп-
тенията на тока се увеличи до 300 милиона в секунда, дължи-
ната на вълната ще стане вече 1 метър.
I 300 000 000 метра \
\300 000 000 трептения/
Когато електрическият ток в проводника измени посоката
ч:и с ниска честота например само 50 пъти в секунда, в окол-
ното пространство се излъчва във вид на електромагнитни
трептения само незначителна част от минаващата по провод-
ника електрическа енергия. Защо?
За да може проводникът да излъчва добре електромагнит-
ните вълни, неговата дължина трябва да бъде не по-малка от
половината дължина на излъчваната вълна. За променлив
ток с 50 трептения в секунда такъв проводник трябва да има
300 01)0 километра о
дължина, равна на —--------------— :2=3000 километра.
1 э0 трептения г
45
Толкова дълги проводници е трудно да се намерят и затова
проводник, по който тече ток с такава честота, на практика
не излъчва нищо.
Колкото повече се повишава честотата на трептенията на
тока, толкова повече дължината на вълната, съответствуваща
на тази честота, започва да се доближава вече към дължи-
ната на практически съществуващите проводникови линии
Тогава количеството на излъчваната от проводника електро-
магнитна енергия започва да расте. При честота сто хиляди
трептения в секунда и проводници, дълги сто метра, за излъч-
ване се създават толкова благоприятни условия, че може да
бъде излъчена голяма част от цялата електрическа енергия,
движеща се по проводника.
Като сравнили всички известии теоретични и опитни данни,
учените извадили заключение, че и светлинните, и електро-
магнитните вълни, предизвиквани от променливи токове,
имат едно и също естество. И едните, и другите се разпростра-
няват в една и сыца среда с еднаква скорост (300 хиляди ки-
лометра в секунда). Единствената разлика между тях е след-
ната. Дължината на електромагнитните вълни на променли-
вите токове е от няколко километра до части от милиметъра
(от 10 хиляди до 3 хиляди милиарда трептения в секунда).
А дължината на светлинните вълни, конто може да различи -
ва човешкото око, е приблизително от 400 милионни до 800
милионни части от милиметъра (от 375 хиляди милиарда до
750 хиляди милиарда трептения в секунда). Излиза, че човеш -
кото око служи като приемник на извънредно къси електро-
магнитни вълни.
В своя обхват на вълни окото ги различава различно:
вълни с дължина 380 - 450милионни части отмилиметъра пред-
извикваг усещане за виолетова светлина, 450—510 мили-
онни части — синьогълъбова, 510—540 милионни части — зе-
лена, 550—585 милионни части — жълта, 585—780 милионни
части — оранжевочервена.
Но и това не е още всичко. Откритите през 1895 год. рент-
генови лъчи, чрез конто се виждат в1трешните органи на чо-
века, откритите по-късно гама-лъчи, изпускани от радиоак-
тивните вещества, и много други видове излъчвания са елек-
тромагйитни трептения, конто се различават помежду си по
честота (дължина на вълната).
Някои видове от тези излъчвания с указание за честотата,
дължината на вълната и естеството на излъчването са дадени
в следната таблица:
46
Лъчи
Дължина на вълната
Космични..................... . .
Гама-лъчи.........................
Реитгеновн .......................
Ултравиолетови ...................
Светлина видима ................
Инфрачервени .....................
Радиовълни .......................
? — 0,005 А
0,005 — 1,4 А
0,0001 — 0,01 р
0,01 — 0,4 ц
0,4 — 0,8 р
0,3 — 0,8 мм
0,1 мм — 30 000 м
Това е, тъй да се каже, теория. Практиката вървяла по
дълъг, труден път, спъвайки се всяка минута, спирайки се на
различии опити и открития, непрекъснато завивайки в стра-
нични и често безизходни пътища, а понякога дори завивайки
обратно. Никои от тези опити все пак трябва да посочим.
Вече писахме, че лайденската стъкленица, пълна с елек-
трическа «течност», може да се разреди, ако се съединят двете
й обвивки с късче проводник. Този разряд е придружен със
силна и ярка искра, преди краят на проводника да се допре до
втората обвивка на стъкленицата-кондензатор.
При опит да се фотографира много бързо тази искра било
открито, че обвивките се разреждат не изведнъж, а във вид
на известен процес на трептение. Електронният поток, устре-
мен от едната обвивка на кондензатора към другата, не само
неутрализира също такова количество положително зареде-
ни атоми, натрупали се в противоположната обвивка, но като че
ли по инерция презарежда тази обвивка сега вече с отрицател-
но електричество. След това електронният поток се устремява
обратно към първата обвивка, като я презарежда. После всичко
се повтаря в същия ред. В продължение на много късо време
електрическият заряд успява да премине много пъти от ед-
ната обвивка към другата, докато постепенно изчезне, из-
разходвайки цялата си натрупана енергия за многократни
«пробиви» на неплътния контакт между обвивките и съединя-
ващия ги проводник, а също тъй за нагряване на самия про-
водник.
Естествено честотата на разрядите зависи от размерите
на самата стъкленица, по-точно от нейния електрически капа-
цитет. Този процес е много сходен с люлеенето на махало на
ненавит часовник или друг аналогичен затихващ процес на
трептение.
Времето за разреждане на стъкленицата все пак можеле-
47
да се забави, и то дори много. За тая цел проводникът, с който
били съединявани обвивките, се навивал на спирала (бо-
бина). Протичането на електрическия ток през такова просто
устройство веднага се изменяло рязко. Магнитното поле, съз-
давано в началото около проводника от този нарастващ ток,
започва да пресича съседните навивки на бобината и от своя
страна предизвиква в тях появата на ток с обратна посока
на първоначалния ток (самоиндукция на бобината). Необхо-
димо е известно време, докато «опитващият се» да премине
през бобината ток преодолев този вторичен (предизвикан от
него) противодействуващ ток. При намаляването на птрвона-
чалния ток всичко се повтаря в обратен ред; вторичният ток
отново противодействува, но този път пречи да се намали пред-
извикалия го ток. В резултат времето за разряда на конден-
затора през бобината рязко се забавя и получава ясно изра-
зен характер на трептение. Честотата на тези трептения
зависи строго от капацитета на кондензатора и индуктивността
на бобината (способността й да противодействува ,на изме-
нение™ на преминаването на тока през нея), която от своя
страна зависи от броя на навивките. размерите на бобината и
други нейни свойства.
За да се увеличи честотата на тези трептения (да се ускори
разрядът на кондензатора през бобината,) е необходимо да се
намали капацитетът (размерите) на кондензатора или индук-
тивността на бобината (броят на навивките, размерите й), или
и едното, и другото.
За да се забави честотата на трептенията, капацитетът на
кондензатора или индуктивността на бобината (или и едното,
и другото), трябва да бъдат увеличени.
През 1888 год. X Херц открил, че в момента, когато пре-
скачала искрата, в околното пространство възниквали елек-
тромагнитни трептения, честотата на конто съответствувала
на честотата на разряда-заряда на кондензатора и от своя
страна зависела от ред физически свойства на други елементи,
участвуващи в този процес.
На фиг. 8 е показано устройство — източник на електро-
магнитни вълни, използуван от Херц, така нареченият вибра-
тор, а съгцо и резонатор, който служи за откриване на елек-
тромагнитните вълни на известно разстояние от вибратора.
Вместо кондензатор — лайденска стъкленица, зареждана
от източник на електричество (електростатична машина или
батеоия), тук са използувани големи топки1, закрепени на дълги
1 На фиг. 8 всички топки са показани еднакво големи. — Бел. на пр.
-48
Фн1. t>. Устройство на X. Херц за генернране и откриване на
електромагннтни вълни и схема на първия приемник на елек
тромагиитии вълни. котструпран от \ С Попов
пръчки, завършващи с малки гончета, между конто именно
грябва да прескача искрата
Големите топки се зареждат периодично от бобина с ви
соко иапрежение, захранвана от батерия. След ка^о се заредя,
до определено иапрежение, което може да и'робиес искра въздуш
ния пласт между малките топчета, големите топки се разреж
дат, при което този разряд има характер на трептение, докато
1апасът от енергия в тонки ге не спадне дотолкова. че да не мо
I 1Цо е радноелеКгрои«К4
же да пробие повече въздушната междина. Честотата на тези
разряди зависи от големината на повърхността на топката
свойствата на бобината, конто пречат за бързото изменение на
електрическото състояние на веригата, и други причини. Всяко
изменение на което и да е от тези свойства изменя честотата.
Резонаторът на Херн се състоял от извит като непълен
пръстен проводник и две малки топчета на двата му края
При пресичанё на такъв npi стен от електромагнитни вълни
в него се възбуждат променливи електрически трептения със
същата честота, с която се създавали във вибратора. Това може
да се открие по съвсем малките искрици, прескачащи между
топчетата на резонатора. Големината на пръстена, топчетата
и разстоянието между тях могат да се подберат така, че ес
тествената честота на трептенията на тока в резонатора да бъде
еднаква или близка до трептенията на вибратора. Това на-
подобява явлението резонанс, когато струните на музикалния
инструмент звучат седнаква височина, макар че теглото, дължи
ната, еластичността и дебелината им могат да бъдат различни-
Честотата на електрическите трептения, създавайи от ви.
братора на Херц, се изменяла около €0 милиона пъти в секун-
да, т. е, той излъчвал електромагнитни вълни, дълги окол-
5 метра. За да се увеличи дължината на вълната, диаметърът
на толките трябвало да бъде по-голям, а за да се намали -
по-малък.
Тези вълни успешно се откривали на няколко метра раз-
стояние. Те сё отразявали лесно от големи плоски метални
повърхности, събирали се (фокусирали се), ако на тези по-
върхности се давала вдлъбната форма, и се разсейвали от из-
пъкналите повърхности.
Електромагнитните вълни имали същите свойства като
с ветли н ните лъчи.
ОТ МЪ ЛНИЯТ А КЪМ РАД КОТО
А. С. Попов преподавал физика в офицерското минно висше
електротехническо учебно заведение при руския военно-
морски флот в гр. Кронщад. Той може би повече от всеки
друг разбирал явното несъответствие между нарасналото
те^ническо усъвършенствуване на съвременния му военно-
морски флот и прадядовските начини за съобщения чрез ру-
пори, семафори, ф'лагчета и сигнални фенери. Огромните ко-
раби, снабдени с най-сложни машини. механизми и уреди,
Stf
ставали слепи и глухи в мъгла и буря. Те не биха могли да се
свържат с брега или с друг кораб чрез проводници Флотът
имал крещяща нужда от сигурна, действуваща във всяко време
и при всякакви условия безжична връзка.
Александр Степанович видял възможност за създаване на
такава връзка в слабия пукот на електрическите искри на
вибратора на Херц. Но законите, открити от Херц, още не да-
вали възможност да се разреши задачата: електромагнитното
действие на вибратора се проявявало на разстояние, измер-
вано с метри. Логично било да се предположи, че съвсем мал-
кият радиус на действие на радиовълните се обяснява с много
малката мощност на предавателя — вибратора. Но по онова
време нимало възможност тя да сеувеличи достатъ'но. Нужен
бил източник на радиовълни, който да бъде много по-мощен
от вибратора.
И тук погледът на А. С. Попов се обърнал към мълнията.
Какво по-мошно би могло да се измисли от искрата на този
природен вибратор, която пробива въздух, дебел с километри?
Попов строял апарати, конто улавяли породените от атмос-
ферните разряди безредно разпространяващи се електро-г
магнитни вълни с най-различна дължина.
Мълчиепоказателят (така нарекъл Попов своя апарат) от-
кривал буря на десетки километри разстояние. Като го из-
ползувал, той можел вече да изучава и да избира всичко,.
коетому позволявалода се движи, макар и бавно, към съкро-
вепата цел.
Нимало опит, дори най-безнадежден, който да не е бил
изпробвап от този самоотвержен труженик на науката. Опи-
тите били буквално хиляди.
Успехът дошъл след дълъг и упорит труд, и то в момента,
когато в желанието си да улови колкото се може повече ат;
мосферни разряди Попов издигнал високо във въздуха връзка
детски балони с проводник, съединен с входната верига на
своя мълниепоказател.
Върху него от огромни разстояния буквално като лавина
се струпали сигнали на многобройни бури. Звънецът, съеди-.
нен с изходната верига на апарата, звънял почти непрекъс-
нато и много силно.
Метри, километри, десетки и най-после стотици километри.'
Резонаторът, бобината на мълниепоказателя, дълго, високо
издигнато парче проводник, съединено с бобината на мълние-
показателя — ето километричните стълбове по пътя на за-
мисленото.
51
Ново откритие, нова идея.
Лко парчето издигнат нагоре проводник тъй поразително
увеличава чувствителността на приемника, не може ли също
гакъв проводник да се скачи с вибратора?
Резултатът бил бляскав. Сигналите на най-слабия вибра-
тор се приемали от мълниепоказателя вече от стотици метри
разстояние, а скоро гова разстояние започнало да се измерва
с километри. Издигнатият високо над земята проводник -ан
гената, която веднага увеличила много пъти далечината на вреда
ването на радиовълните, станала оттогава постоянна принад-
тёжност на всеки радиопредавател или радиоприемник.
Но едно откритие винаги ражда друго. Използуването на
антена увеличило значително дължината на вълната, полу-
чена от трептящия кръг на вибратора. Направените от Попов
опит и показали убедително, че колкото повече се удължава
вълната, толкова повече се увеличава далечината, на която
действува радиовръзкага Вместо вибратори, електромагнит
ното действие на конто се мерело със сантиметра и метри, По
нов започнал да строи предаватели, работещи на вълни с дъл-
жина стотици метри и дори няколко километра.
Оттогава главният клон на радиотехниката като свьрзочно
средство повел направо към радиотелеграфа, след това към
радиотелефона, гелевизията и радиолокацията. Родена при
много къси вълни (5 метра), радиотехниката успешно преми-
нала пътя през най-дългите вьлни (до 10 хиляди метра), сред-
ните (200- 1500 метра) и най-после пред нем се открили неиз-
черпаемите богатства на късите вълни. Сегне този кръг започ-
нал да се повтаря Обогатено с най-късните открития, радиото
отцово се върнало към изходния си обхват към още по
неизчерпаемите възможности на ултракъсите вълни: метрови,
дециметрови. сантиметрови. а в близко бъдеще, изглежда. и
милйметрови.
Своето по-нататъшно наистина гигантски развитие и зна
чение радиотехниката получава едва с раждането на електро
никата. Радиото ражда електрониката, електрониката съз-
дава радиотехниката Такъв е диалектическият път на разви-
тието на на у ката.
„СИЛА НА КОМАР"
На половин метър разстояние от свещта все още може да
се прочете страница от книга, напечатана с едри букви. A oi
няколко километра разстояние не само не може да се прочете
52
нещо, но не може да се види п свегцга. въпреки особената чув-
ствйтелност на човешкото око през нощта.
До приемника, отдалечен на десетки и стотици километри.
досчитало такова количество от енергията, излъчвана от преда-
вателните радиотелеграфии станции по времето на Попов,
което може би е ио-малко от енергията на бръмченето на ко-
мар. И само поради чувствителността на много простая апа-
рат телефоны', и чудната острота на човешкия слух успя-
вали да разберат думите и изреченията на телегра!мите в рав-
номерного редуване на иискливите или басови тирета и точки.
И до ден днешен радиото би останало важно, но твърде
ограничено свързочно средство искров телеграф, ако след
като го имаха вече в ръцете си, хората се бяха задоволили с
постигнатото. Но след изнамирането на радиото недоволните
били десет пъти повече от доволните и особено сред ученйте.
Това е вечната съдба на науката непрекъснато да ражда
недоволство от нещо и главно от постигнатото.
Веднага се иоявило желание радиовръзката да действува
изправно на всякакви разстояния 24 часа в денонощието в
продължение на цяла година, като издига гласът на сигна-
лите си над всякакви смущения, дори създаваните от нейната
прародителка — мълнията. Много важно било да не става
нужда сигналите дълго и напрегнато да се приемат на слух с
риск да се сбърка съобщението и поради това да се изгуби
сражение или да се изпусне търговска сделка. Такова съоб-
щепие грябвало да се записва на лента като обикновена тел.е-
грама или да се ннзпропзвежДа посредством автоматичен бук-
возаппсващ апараi.
Разрещаваието па проблемаia да се усилят съвсем слабите
електрически трептения, създавани в приемника от електро-
магнитните вълни, станало мечта, цел в живота на много учени.
Но за това трябвало да се получи електромагнитна енер-
гия от десети или лоне стотни части от вата. По онова време
учените успявали да уловят само милионни часта от вата и
затова пристигащата енергия грябвало да се усилва милиони,
десетки и стотици милиони пъти. Имало по какво да копнеят
те, да не спят нощно време, да работят, да работят и да ра
ботят безспирно.
53
СЪДЪРЖАТЕЛНА ПУСТОТА
Като преравяли за хиляден път целия научен багаж, на
трупан през миналите години, учените не могли да не си
спомнят за малкия електрон и за неприятностите с прегаря-
нето на лампите, конто на времето си причинили много главо
болия на Едисон.
И ето, като желаели на всяка цена да усилят сигналите,
учените се опитали да използуват опитите на Едисон,
На фиг. 9 е показана вакуумна елекгронна лампа, която
се състои от нажежаема жичка (катод) и анод.
Токът от електрическа батерия с иапрежение 2 волта, ка-
то протича по жичката на лампата, я нажежава толкова, че от
нея започват да се «изпаряват» електрони в голямо количество.
Близо до жичката е поставена пластина — анод, с която е
свързан положителният полюс на друга електрическа бате-
рия с по-високо иапрежение.
Тези «изпарени» (изхвърлени) от нажежената жичка елек-
трони се насочват задружно към анода, от него попадат в ба
терията и през другия й полюс се връгцат обратно в нажеже-
ната жичка Така циркулират. докато се свърши енер
гията на батерията.
Да видим сега как ще се изменя големината на гока в анод
ната верига, ако като се запазва предишното иапрежение в
нажежената жичка, се изменя напрежението. приложено към
анода, например от 0 до + 100 волта
Отначало при малко положително иапрежение на анода
токът във веригата му е малък. Това означава, че само част
от електроните, излъчвани от нажежената жичка, се привли-
54
Kamoa
Отоом тема
ffamepux
Фиг. 9. Какво става в електрпческата лампа с на
жежаема жичка, ако в нея се вкара допълнителен елек-
трод (анод), сьединен с положителния полюс на ви-
соковолтова батерия
чат към анода. Останалите електрони се движат хаотично в
облаче около жичката и падат обратно върху нея.
Колкото повече се повишава положителното иапрежение
на анода на лампата, толкова електроните стават по-чувстви
телни и по-послушни, толкова повече от тях отлитат към анода
Токът във веригата на анода расте непрекъснато. Най-
после настъпва прелом. Напрежението на анода се увеличава
а токът във веригата му не расте. Какво има? Дали електро-
ните са изменили на физическите закони и са престанали да
се подчиняват на мощната команда на положително зареде-
ния анод? Нищо подобно! Просто е настъпил момент, когато
всички «изпарени» от нажежената жичка електрони са отле
тели към анода. Настъпило е насищане на анодния ток, пре-
дел. И колкото и да се увеличава сега напрежението на анода,
всичко ще бъде безполезно: няма повече свободни електрони
Те могат да се създадат само като се увеличи напрежението
в нажежената жичка, т. е. като се повинти температурата й
55
Но с гова не бива да се злоупотребява. защото всяко вещество,,
от което е" направена жичката, има строго определена темпе-
ратура, най-благоприятна за максимално излъчване на елек-
грони; новишаването й води до бързо прегаряне на жичката,
Приборът трябва да се изчислява за определена дълготрай-
ност, а новишаването на температурата в жичката само с 10%
намалява почти два пъти дълготрайността на лампата.
ПРЕДВАРИТЕЛЕН УСК1ОРИТЕЛ НА^ЕЛЕКТРО НИ
В стремежа си да усилят слабите електрически сигнал и
учените вкарали в лампата още един, трети електрод, тъй на-
речената решетка, като я разположили по-близо до нажеже-
ната жичка, а слабите «комарови» си гнали, уловени от прием-
ника, започнали да докарват до тази решетка.
И его какво се получило.
Когато напрежението на решетката е равно на нула, т. е.
когато няма сигнал, електроните прелитат безпрепятствено
към анода така, като че в лампата няма никаква решетка.
Но щом на решетката се даде много слабо положително на-
прежение, например 0,1 волта, картината се измени рязко
Разположената почти до нажежената жичка решетка оказва
върху облачето от електрони много по-силно действие, откол
кото далечният анод, макар че на него е подадено положително
напрежение от 100 волта.
Нод действието на положителното напрежение на решет
ката електроните мигновено «се спускат» към нея, като придо
биват доста голяма скорост. А тъй като решетката е напра
вена във вид на тънка телена спирала, те прелитат през нея
и тук, в полето на действие на силния анод, още повече се уско-
ряват и най-после попадат на анода. С една дума, решетката
е един вид предварителен ускорител на електрони в най
близките подстъпи към нажежената жичка.
Да променим напрежението на решетката в отрицателно
до —0,1 волга. Картината отново се измени рязко.
Като напуснат жичката под действието на топлината, елек-
гроните долитат с голяма скорост до решетката, но тук заба-
вят полета си, спират се и. . . се връщат обратно към жич-
ката. Това незначително отрицателно напрежение в близката
решетка е достатъчно, за да прекрати почти напълно движе-
нието на електроните към анода въпреки високото му поло-
56
жително напрежение. А
щом електроните не ле-
тят към анода, токът в
анодната верига спада
до минимум (фиг. 10).
Сега да разгледаме
съвсем условен пример:
как може да се измени
гокът в анодната вери-
га под действието на
слаби изменения на на-
прежението на решет-
ката. Получава се твър-
де интересна картина.
Да допуснем, че изме-
нението на напрежение-
го на решетката от —0,1
до 4-0,1 волта, или в
абсолютен цифри с 0,2
волта, измени анодния
гок от 1 милиампер
то 4 милиампера1. Бих-
ме могли да получим то-
ва изменение подруг на-
чин само като увеличим
анодното напрежение
от 60 до 100 волта. т. е.
с40волта. Излиза, че 1
волг на решетката би
могъл да направи съ
щото, каквото правят
200 волта на анода.
Нашият (условен
прибор усилва напре-
жението на пристига-
П1ия сигнал 200 пъти!
Пустотата на ва-
куумната лампа е ста-
нала съдържателна, тъ-
ничката решетка е на-
правила от лампата
Лноден ток
Фиг. 10. Прибавянето на още един, тре-
ти електрод (решетка) в електронната ла-
мпа я превръща в прибор, който дава
възможност да се усилват слабите_елек-
трически сигнали
1 Един милиампер е равен на i/io00 ампера.
57
усилвател. А съвременните значително по-сложни усилва-
телни лампи, в конто действуват не една, а няколко ре-
шетки, дават възможност да се получи усилване стотицм
и дори хиляди пъти. Най-после могат да се поставят в
съответна схема една подир друга много лампи и да се съз-
даде апарат, който усилва слабите електрически сигнали ня-
колко милиона пъти.
В съвременната радиотехника и електроника се използу-
ват твърде много най-различни видове усилвателни електронни
лампи и още повече схеми и апарати, в конто се използуват
тези лампи. Има съвсем малки лампи, колкото грахово зърно.
с конто може да се построй радиоприемник, голям колкото
малка книга или дамска чанта.
В мощните радиостанции се използуват огромни електронни
лампи от 100 и повече киловати1, високи колкото човешки
ръст. Електронните лампи могат да имат най-различни кон-
струкции, различии размери, мощности, предназначения п
форми. Но същината им си остава винаги една и съща. Елек
тронният поток в тях ту се ускорява, ту се забавя от електриче
ския заряд на управляващата решетка.
НА ГРАНИЦАТА НА САМОВЪЗБУЖДАНЕТО
Първите усилвателни електронни лампи били твърде не-
съвършени и много малко усилвали подаваните на решет -
ката слаби електрически сигнали. Опитите да се «изцеди» от
тях нещо повече предизвиквали много силни изкривявания
Трябвало грижливо крачка по крачка да се усъвършенству -
ват конструкциите на лампите и технологията на тяхното про
изводство.
Когато нетърпеливите изобретатели, следвайки здравия
смисъл, се опитвали да получат по-голямо усилване и поста-
вили последователно много усилвателни лампи, започвал се
«бунт». На гретата или четвъртата лампа процесът на усил-
ването неочаквано се прекъсвал. В телефона или първобитния
високоговорител се появявали нетърпими свистения, съска-
ния и бръмчене, конто не прекъсвали дори тогава, когато из-
ключвали приемната антена. Височината (честотата) на тези
свистения се изменяла, ако се изменяло положение™ на бу-
гоните за настройка на приемника или усилвателя. Оттук
можело да се заключи, че тези изкривявания се появяват.
«се генерират» в самия приемник.
1 К и л о в а т — единица мощност. равна на 1000 вата.
58
Фиг. 11. Съвсем опростела схема на радиоприемник. Сла-
бите електрически трептения с висока (радио) честота, конто
действуват във веригата на решетката на лампата, се усил-
ват, изправят се и се преврыцат в трептения със звукова
«естота в анодната верига на лампата
59
Така се и оказало в същност. В момента, когато се ноявя-
вали изкривяванията, усилвателят силно излъчвал електро-
магнитни трептения с онази честота, на която бил настроен.
Приемнпкът пли усилвателят ставал предавател на радио-
вълни.
В началото този процес съвсем не можел да се избегне или
контролира. Изпадналият в генерация усилвател разстрой-
вал приемането не само в приемната станция, но и в цялата
околност. Най-напред гледали на това като на голям недоста-
1ък и по всякакъв начин се опитвали да се борят с него.
Но за да се бориш, трябва да знаеш с кого и как да се бо-
риш. Започнали се изследвания, конто дълго не водели до нови
открития, защото всички усилия на учените били съсредо-
гочени в гърсене на начини да усмирят «разбунтувалите се»
л ампи.
Откригиею дошло едва тогава. когато учените решили
най-напред да установят кога, зато и при каким условия се
губи контролът над усилвателната лампа.
И его какво открили.
На фиг. 11 е показана съвсем опростена схема на радио
приемник.
От гледна точка на наличната енергия в приемника (или
\силвателя) нне имаме две много неравномерни части. Във
входната му верига (антена, трептящ кръг, решетка на усил-
вателната лампа) действува енергията, приета от антената.
В зависимост от височината и дължината на антената, от ней-
ната конструкция, а също така от качеството, точността на из-
работката и настройката на трепгящия кръг, големината на
действуващата тук енергия може да се измени до известна сте-
пей, но тя е винаги по-малка от енергията, която теоретиче-
ски може да приеме антената.
Във втората верига на приемника ^анод на лампата, теле
фон, батерия) условията са съвсем други. Под действието на
сигналите, подадени на решетката на радиолампата, тук само
се преобразува постоянният ток, който протича от бате-
рията на приемника, в пулсиращ ток, по форма повтарящ напре-
жението на сигналите, подадени на рев егката. А този ток.
следователно и енергията, която действува в тази половина
на приемника, могат да бъдат практически с всякаква голе-
мина, стига само лампите и другите детайли да ги пропускай
и преобразуват без вреда за приемането.
Представете си, че се намирате край парен котел на съвре-
менна електрическа централа. Количеството електрическа
60
енергия, получаване от генераторите на тази централа, зависи
пряко от количеството въглища, което изгаря в пещта. Но
пещта на котела е конструирана така, че сравнително малък
електродвигател, захранван от същите генератори на центра
лата, посредством механична пълначка сам подава въглищата
в пещта. Човекът само регулира количеството на подаваните
въглища.
Приблизително така може да се наирави и в приемка га или
\силвателната радиолампа. Малка част от вече преобразува
ната с нейна помощ енергия на батерията (безусловно преоб-
разувана) може да се върне обратно в първата част на прием-
ника, където, гъп като по форма е идентична с постъпилата oi
антената енергия на сигнала, се събира с нея и постъпва от-
цово на решетката на лампата. Сега напреженпето на сигнала
фактически се е увеличило десеткп или стотици пъти.
Подкрепеният по такъв начин сигнал, естесгвено, се усилва
От този повторно усилен сигнал може отново да се вземе
част от енергията и да се подаде в първата половина на прием-
ника. Този процес би могъл да се повтори много пъти подред.
ако устройството на лампата и условията на правилната й ра-
бота позволяваха това. Но рано или късно нас пища моменц
когато енергията на приемания в решетката на лампата сиг-
нал се губи, потъва в нарастващата като снежна топка обратно
подавана част от енергията от анода на лампата (или, както
се казва, обратна връзка) и лампата сгава нзточник на силни
собствени некойгролиранп трептения. конто се проявява!
като пищене в приемника (фиг. 12).
Именно такова, само че неконтролирано самоиъзбу ждано
на лампата било открито най-напред от учените.
А по какъв начин попадала енергия от втората част на
прием'ника в първата? Продължителните изеледвания показали,
че тези пъгища са много. Ако проводи и пите, конто отиват към
анода на лампата, мннават в някакна своя част иокрай про
водниците, евързани с управляващата решетка на лампата.
между тях е възможна взаимна индуктивна връзка, открива-
тел на конто е Фарадей. Освен това между тези проводници
съществува известен, наистина малък каиацитет, през който
променливият ток протича толкова по-лесно, колкото по-
висока е честотата му Следователно съществуват вече две
пролуки два пътя, но конто част от енергията от анод-
ната верига на лампата се предана в решетъчната й верига.
Учените се опиталп да отстранят тези пролуки. Никои
негц’а успели да направят сравнително лесно. Тс внесли из
61
Фиг. 12. Принцип на действие на обратната връзка. Част от енер-
гията на усилеиите от електрониата лампа радиосигнали се връ-
ща отанодната верига във веригата на решетката и като се събере
с енергията на постъпващите сигиали, съответно увеличава тока
в анодната верига на лампата. Това позволява в решетъчната
верига на лампата да се върне още по-голяма част от енер-
гията ит. н.
62
менения в конструкциите на лампите, усъвършенствували
схемите на приемниците и усилвателите и др. По този начин
лампата «се съпротивлявала» по-дълго на нередното самовъз-
буждане. В резултат на това започнали малко по-лесно да
строят ламповите усилватели.
Много учени в различии страни и по различно време били
осенени от мисълта: а не може ли, без да се довежда лампата
до самовъзбуждане, да се използува това явление, за да се уве-
личи усилването на лампата, като се контролира строго енер-
гията, която преминава от анодната верига в решетъчната? Не
безредно самовъзб\ ждане, а регулирано, някъде на грани-
цата, близб до точката на самовъзбуждането?
Мисълта се оказала блестяиа. В късо време се появили
схеми, в конто слабпят сигнал се усилвал твърде предпазливо
до последните възможности на лампата, т. е. до онази граница,
когато започвало неудържимото самогенериране. В това съ-
стояние на лампата радиосигналът, постъпил в решетката й и
мигновено усилен многократно, все още напълно съответ-
ствувал на честотата и формата на предаваната информация
(знаци наМорзова азбука, говор, музика и т. н.) в границите на
допустимите изкривявания, конто естествено се усилват в
също такава степен, както и самите сигнали.
КОГАТО ЕЛЕКТРОНЪТ ИЗОСТАВА
Изнамирането на електронната усилвателна лампа извър-
шило истинска революция не само в областта на радиотехни-
ката, но и в много други области на науката и техниката, приели
в свое въоръжение радиоелектронни прибори. Много кло-
нове на науката и техниката не биха могли изсбщо да се раз-
вият без радиоелектрониката. Винаги когато в развитието на
ня кой клон на науката се срейхали сериозни затруднения или
се стигало до безизходно положение, учените се обръщали
към помощта на електронната лампа: «тя всичко може, всичко
ще оправи».
Действително тя дълго време «могла», дълго време «опра-
вила». Но след време и в нея се открили много недостатъци и
слабости. Просто до известно време тя била, а може би и с
право — идеал, техническо чудо. Да разгледаме един от нейните
най-важни и принципни недостатъци. Да предположим, че
искаме да получим електронен прибор, в който работната че-
стота на електромагнитните вълни да е равна на 10 милиарда
63
(Ill9) трептения в секунда (дължина на вълната 30 санти-
метра). Следователно едно пълно трептение—херц (нйре
чено така в чест на бележития немски учен Херц) се из-
вършва за 10“9от секундата.
Под действие™ на ускоряващото иапрежение oi 100 волга
електронът придобива скорост 5970 километра или 597 ми
лиона сантиметра в секунда. Следователно за 10 9 част от секун-
дата той успява да прелети разстояние само 0,6 сантиметра.
В тези усилвателни лампи, конто се използуват в обикнове-
ниге радиоприемники. анодът се намира понякога на 0,8- 1
сантиметър or нажежената жичка. Излиза, че за времето, през
коего се изменя сигналът в решетката, електронът не успява
да долети до анода.
Най-бързото нещо на света — електронът не успява да
«прелети» в своята празна стъклена колба. Какво да се прави?
Няколко съвета могат вече да подскажат самите читатели.
Първо — да се повиши напрежението в анода на лампата.
Гогава скоростта, с която летят електроните. ще се увеличи.
Второ да се намали разстоянието между решетката и анода,
за да успеят все пак електроните да долетят до него.
Това в сыцност направили и учените, когато радиотех-
никата започнала все повече и повече да нанредва в областта
на много късите вълни. Но с течение на времето насгъпил край
и на тези «скрити резерви». И огне едно обстоя тел ство. По
силата на електрическите и конструктивни особености на обик-
нове'ните радиол амин от тях можело да се получава усилване
2—3 хиляди пъти само при относително ннски честоти. С
постепенного повишаване на работната чес юга коефиниенты
на усилването им намалява катастрофално бързо, докато до
стигне границата. при която лампата или усилва много слабо,
или съвсем престав а да усилва. А общата тенденция в разви-
тие™ на съвременната радиотехника е непрекъснато повита
ване на работната честота на апаратурата
С течение на времето честотата or 1 милиард херца (дъл-
жина на вълна га 30 сантиметра) се оказала вече ниска. Бил
постигнат обхват на радиовълнпте от 10 сантиметра (честота
3 милиарда херца), след това 3 сантиметра (10 милиарда .херца)
и най-после 1,25 1 сантиметър (25 30 милиарда херца).
Сега учените рабогят в областта на 0,9 0,6-сантиметровите
вълни и дори по-къси (честота до 100 милиарда херца). Ияма
никакви п'ринципни пречки за използуването на още по-къси
вълни, стига само да се създадат апарати, конто могат да ра
ботят със сигнали с толкова високи честоти.
64
ЕЛЕКТРОНЪТ ЗАМЕСТВА ИСКРАТА
Като намерили сравнително сигурнп пътища за контроли-
ране на така нареченото неконтролирано самовъзбуждане на
трептенията в усилвателната електронна лампа, учените обър-
нали внимание и на това, че изпадналата в самогенерация
лампа е практически идеален вибратор — предавател на ра-
диовълни, значително по-съвършен от електрическата искра,
но все пак при условие, че тези трептения могат удобно и си-
гурно да се управляват.
Видяхме, че трептенията, създавани от електрическия раз-
ряд чрез искра, а следователно и излъчваните от него радио-
вълни имат затихващ характер, т. е. по големина (амплитуда)
всяко следващо трептение е по-малко от предишното, без да
се смята, че тези трептения се излъчват на серии.
Всичко, което било възможно да се направи с тези серии, е
те да се нарежат на части, отговарящи на най-първобитните
сигнали в съобщителната техника — телеграфната морзова
азбука.
С помощта на такива иепрекъснато изменящи се сигнали е
невъзможно да се предаде нещо друго (говор, музика).
Искровият предавател не може да създава незатихващи
трептения. В замяна на това те лесно се създават от непода-
ващата се вече на контрол самогенерираща електронна лампа —
радиопредавател на незатихващи вълни, еднакво удобен за
предаване на телеграфната морзова азбука, говор, музика и
телевизионни сигнали (фиг. 13).
Такива сигнали се отделят лесно един от друг и в радио-
приемника. Означало те се изправят, т. е. «разрязват» ги един
вид на две, порадн което те се превръщат в пулсираЩ постоя-
нен ток, който се състои от рязко различаващи се една от друга
пулсацин — с много висока честота (носеща честота) и ниска
честога (честота на модулацията или честота на порциите сиг-
нали, на конто е «нарязана» носещата честота).
Пулсациите с носеща 'а честота не могат да минат през те-
лефона или високоговорителя, а пулсациите с ниска честота,
конто преди това като че са «възседнали» трептенията с много
висока честота, преминагат през телефона и високоговорителя
и възпроизвеждат сигналите, говора или музиката.
Вибраторът на Херц имал много слаба мощност — от по-
рядъка на части от вата. Първите радиопредаватели, при
конто се използували различии искрови разрядници, рядко до-
стигали мощност пяколю киловата.
.5 Що е радиоелектроника
65
JT/аци на люрзобата азбука • ж
(букба ..У J
Точка Точка Тире
W » WW'W
W Ш WMWI/B
Фиг. 13. Разлила между затихващи и незатихващи елек-
тромагнитни трептения. Посредством затихващите трептения
могат да се предават само знаците на Морзовата азбука, а
незатихващите трептения поради идеитичността си позво-
ляват да се предава говор и музика
Мощностга на първите лампови радиопредаватели била
също много скромна. Тя се измервала с ватове. Но 10—15 го-
дини по-късно ламповите устройства изместили от радиотех-
никата всички други видоне предаватели. Появили се лампи-
гиганти, разглобяеми, с водно охлаждане, конто могат да ге-
нерират мошност до 250 киловата. Благодарение на тези лампи
станало възможно да се строят радиопредавателни станции
с огромна мощност — 500—1000—1500 киловата и повече,
нредаванията на конто могат да се разнасят по цели конти-
нента.
Но опасностите, конто дебнели усилвателната радиолампа,
се оказали също тъй сериозни и за предавателната лампа.
Първата опасност била, че колкото повече се увеличивала
честотата на трептенията (намалявала се дължината на ге-
нерираната от предавателя вълна), толкова повече се намаля-
вала и мощността, получавана от радиолампата. На средни
66
вълни обикновените 250-киловатни лампи могли да дадат мош-
ност не повече от 50—60 киловата.
За УКВ мощността от 1—5 киловата е много голяма. Деци-
метровите и сантиметровите вълни оперират вече с мощности
от десетки и стотици вата. Наистина практическата ефектив-
ност на радиовръзката при тези вълни не се измени тъй пора-
зително, както се намалява мощността на радиопредавате-
лите. Късовълновите магистралям предаватели, конто имат мощ-
ност 50—60 киловата, при работа с насочени антенн се ока-
зали способни да покриват огромни разстояния. За УКВ ра-
диопредавател мощността от 3 до 5 киловата е напълно доста-
тъчна, за да осигури приемане на радиопредаванията и на
телевизионните предавания в границите на практического
разпространение на тези вълни. Затова естествено е, че за
всеки обхват (участък) на радиовълните учените трябвало да
конструират и специални генераторни лампи.
С развитието на техниката все по-силно се разширява об-
ластта, в която се използува радиото.
По-рано то е служило главно за постоянна магистрална
връзка, радиоразпръскване, телевизия, а сега радиопредава-
тели с най-различни предназначения се преселиха в самолета,
в самоуправляваната ракета. Алпинистът, който щурмува
планински върх, носи малък джобен предавател. Радиоуредба
може да се намери в автомобил, на мотоциклет и дори на ве-
лосипед, у режисьора при снимане на филм, у борещия се с
огъня пожарникар и дори в каската на войника. Повечето от
тези радиоуредби работят на все по-къси и по-къси вълни.
От късите вълни радиото се прехвърли най-напред на УКВ,
от УКВ — на метровите, след това на дециметровите и най-
после на сантиметровите, а скоро изглежда ще се прехвърли
и на милиметрови вълни.
ОТ НАВИВКИ — КЪМ ОБЕ МНИ ФОРМ И
Видяхме вече, че колкото повече се увеличава честотата
на електромагнитните трептения, толкова по-трудно става за
електроните да изминат разстоянията между катода и анода,
конто се диктуват от конструкциите на усилвателните лампи.
и че най-после вастъпва граница — електроните не успяват. . .
Такава съдба постигнала и генераторната радиолампа.
С нея работата била дори значително по-зле, защото за получа-
ване на голяма мощност в лампата трябва да има много плътни
67
потоци от електрони, да се отвежда много топлина от елек-
тродите, да се правят електродите големи, да се увеличават раз-
стоянията между тях и т. н. Учените, изглежда, изпаднали
в ново безизходно положение.
И пак опитите да се разреши една проблема открили пъти-
щата за разреп!аване на друга, не по-малко важна проблема.
По-рано казахме, че колкото по-висока е честотата на елек-
трическите трептения, създавани в трептгшия кръг на виб-
ратора или предавателя, толкова по-малки размери трябва да
имат основните елементи на този кръг — индукционната бо-
бина и кондензаторът. И това е напълно ясно: при такава че-
стота електроните вече нямат време за пълно зареждане и пре_
зареждане на кондензатора, за преодоляване на противодей.
ствуващите сили при преминаване през индукционната бобина.
Най-после работата стигнала дотам, че вместо индукционна
бобина останала само една навивка от проводника, а вместо
кондензатор — две малки пластини.
Последно постижение на учените бил трептяшият кръг,
който се състои от два успоредни проводника, съединени с
малко мостче. Проводниците вече напълно замествали индук-
ционната бобина, а малкото мостче между тях замествало кон-
дензатора.
Изглеждало, че няма какво повече да се опростява. Но
като изучавали тази схема, учените най-гссле ститнали до за-
ключението, че не всички резерви са еще изчерпани. Дори
най-малкият кръг се съединява с лампата чрез някакви къси
проводници. Електродите на лампата имат дължина, Н'нро-
чина и дебелина. Електрически всичко това представлява
или индуктивност, или капацитет. А какво ще стане, ако се
«съчетаят всички тези елементи в един, като се вградят в елек-
гродите на самата лампа? Тогава дължината на вълната би
могла да се скъси с още една степей.
И ето появила се работна лампа, с която на пръв поглед
като че ли не е евързан никакъв външен трептящ кръг. Само
електродите й, конто по външност напомнят автомобилна
гума, ни подсказват, че именно това е съчетаният с електро-
дите на лампата трептящ кръг. Де е тук индуктивността? Част
от гумата или кравайчето от едното й ребро до Другого. Де е
кондензаторът? Вътрешната повърхност на кравайчето — него-
вият сбем. Всичко, както у по-големия събрат. Затова пък на-
званието е друго — сбемен трептящ кръг (фиг. 14).
Честотата на генерираните от такава лампа трептения ско-
68
Трелтящи кръгоОе
Фиг. 14 Повишаването на работната честота в съвременните ра-
диоуредби наложила се измени и конструкцията на радиочасти-
те. Най-напред вместо индуктивна бобина и кондензатор се поя-
виха само една проводникова намотка и две пластинки, а сетне
изчезна и тази намотка. Трептящият кръг се превърна в «кра-
вайче» — обемен трептящ кръг
чила веднага от стотици милиона до милиарди периода в се-
кунда.
Но известно е, че апетитът идва с яденето. Възможността
да се разшири използуването на радиото и електрониката,
рязкото намаляване на теглото и размерите на апаратите за-
ставили все повече и повече да се повишава работната честота.
Ставало дума вече за използуването на сантиметрови вълни.
Но вече нимало какво да се изрязва и изхвърля от «кравай-
чето» (трептящия кръг и лампата). А с увеличаване на честотата
на трептенията електронът пак не успявал да прелита между
електродите дори на такава лампа. Да се приближават елек-
тродите било физически невъзможно. Какво да се прави по-
нататък?
69
КАКВО ЗАКЛЮЧЕНИЕ МОЖЕ ДА СЕ ИЗВАДИ
ОТ ПЪТУВАНЕТО С ЛОШ ШАФЬОР?
Онези, конто са пътували с автобус или трамвай с неопи-
ген или направо лош и.офьср или ватман, са видели, разбира
се, как пътниците политат напред всеки път, когато шофьорът
(ватманът) неочаквано забавя колата, и как също така задружно
падат назад, когато той рязко увеличи скоростта.
При запирането пътниците са се движили напред по-бързо
от колата, а при рязкото засилване — по-бавно.
Дългото и бързото пътуване по такъв начин оставя спо-
мен за някакъв непрекъснато неравен път, дори ако злопо-
лучният шофьор върши всичко това на съвсем равен път.
Разправят, че именно след такова пътуване на един учен
хрумнала блестяща мисъл: за да възбуди едно електрическо
грептение в електронна генераторна лампа, електронът съв-
сем няма нужда да успее да измине целия път от нажежената
жичка до анода с опасност да не стигне там в момента, когато
се променя знакът на напрежението в управляващата решетка.
В тази част от пътя, колкото и къса да е тя, електронът винаги
може да се застави да сезадвижи един-два пъти нагоре или на-
долу, надясно или наляво и най-после да се задвижи напред
или назад, както се случва с пътниците в колата при лош шо-
фьор.
Може би именно тези отображения навели през 1932 год.
съветския учен Д. Рожански на мисълта да разработи, а три
години по-късно съветския учен А. Арсентиев и американеца
О. Хейл — да конструират лампа (фиг. 15), по-точно прибор,
малко приличащ на лампа, — тъй наречения клистрон (което
на гръцки означава «морски прибой»),
Това е стъклена или метална тръбичка, преградена напреко
от поставени в нея две «кравайчета» — обемни трептящи
кръгове. Ролята на кондензатор в този кръг играят две ре-
шетки, съединени със свита и разрязана надлъж метална тръ-
бичка, която замества индуктивната бобина.
Ако по някакъв начин решетките се заредят с разноименни
заряди, процесът на трептението в такъв кръг протича по
следния начин. Електроните от едната заредена решетка се
движат към другата решетка и след като я презаредят, се връщат
обратно, т. е. всяка от двете решетки подред се зарежда ту по-
ложително, ту отрицателно. В единия край на клистронната
тръбичка е вкарана нажежаема жичка (катод), в другия —-
електронен колектор (анод), към който е приложено високо
70
Високочестатеи сигнал
Фиг. 15. Пътуването с лош шофьор по добър път иавярно е навя
ло мисълта да се конструира радиолампа «морски прибой» (кли-
строн). В клистрона равномерният електронен поток, който пре-
лита последователно през два резонатора, се сгъстява (групира)
и разредява, поради което той може да служи и като усилвател, и
като генератор Lna най-къси радиовълни
положително напрежение. При тези условия електроните би
трябвало, както в обикновената лампа, да се движат в равно-
мерен поток от катода към анода. Но в това спокойно пъту-
ване на електроните полезното «безредие» се внася от двата треп-
гящи кръга.
Към първия от тях, който играе същата роля като упра-
вляващата решетка в обикновената усилвателна лампа, се по-
дава променливо електрическо напрежение с висока честота —
от приемната антена, ако клистронът служи за усилване на
сигналите, или от изходната верига на самия прибор, ако той
се използува като генератор на собствени трептения с висока
честота.
Онази част от електронния поток, която за миг се оказва
в пространството между двете решетки на първия кръг, из-
питва веднага върху себе си въздействието на двете решетки.
Ако решетката, която електроните са успели вече да прелетят,
.е заредена в този миг положително, гя естествено привлича
71
към себе си електроните, т. е. забавя по-нататъшното им ле-
тене. Втората решетка, заредена в този миг отрицателно, от-
блъсква електроните обратно и по този начин също забавя
излитането им от кръга.
Но ето изминала е една десетмилиардна част от секундата
(когато клистронът работа на вълна 3 сантиметра) и знаците-
на зарядите в решетките са се променили.
Първата решетка, заредена отрицателно, започва да за-
бавя само онези електрони, конто в този миг едва долитат до
нея отвън, но енергично подтиква напред онази част от елек-
троните, която при промяната на напрежението се е намирала
между решетките. А втората решетка, заредена положително,
ги привлича, т. е. ускорява движението на тези електрони,
вече подтиквани от първата решетка.
За разлика от пътниците в автобуса самите електрони не
пострадват никак от такива редуващи се ускорявания и заба-
вяния. Но в замяна на това вместо иепрекъснато и равно-
мерно движение на електроните техният поток се оказва съ-
ществено преустроен. Той има вид на сгъстявания там, където
решетките са го забавяли отпред и са го подтаивали отзад, и
има вид на разредявания там, където решетките са го забавяли
отзад и са го ускорявали отпред.
А какво значи сгъстяване или разредяване в електронен
поток? По-силен и по-слаб, т. е. пулсиращ, ток.
През решетките на втория кръг тези сгъстявания и раз-
редявания на електронния поток минават като морските
вълни — вълнообразно. откъдето е взето и названието на
самия прибор.
Когато минават през втория кръг, сгъстяванията на елек-
троните дават на този втор резонансен кръг по-голяма енер-
гия, разредяванията — по-малка, като възбуждат в него елек-
трически трептения със същата честота, с каквато се е изме
няло напрежението в решетките на първия крьг.
Енергията се предава по интересен начин. Променливия!
електронен поток може да се представи като променлив ток,
протичащ по невидим проводник, който е един вид първичната
намотка на трансформатор, а развитият трептящ кръг -
един вид вторичната намотка на същия трансформатор. Ес-
тествено променливият ток, който протича в първата намотка,,
индуктира ток във втората намотка. Явление, както си спом-
няме, открито от Фарадей почти преди сто и петдесет години.
Като премине през решетките на втория кръг, електрон-
72
ният поток попада най-после в анода на клистрона, където и*
завършва пътуването си.
Оказало се, че е удобно да се възбужда трептение в летя-
щий електронен поток. Главното е, че това дало възможност
да се създаде радиолампа, която може и да усилва, и да гене
рира електрически трептения с най-високи честоти, съответ-
ствуващи на дължини на вълните до 0,8 сантиметра и дори
по-къси
ЕЛЕКТРОНЪТ В КНОПКА
Сгъстяванията и разредяванията (групите) в електронния
лъч, получени под действието на първия резонансен кръг на
клистрона, наричан още групировач, макар и да носят ясно
изразен характер, все пак са недостатъчно резки. Прибоят на
морските вълни може да бъде едва забележим, слаб, силен
или ураганен, а самите вълни — малки или големи Сгъстя-
ванията на електроните в потока също биха могли да бъдат
по-плътни — да съдържат по-голямо количество електрони,
а разредяванията — по-малко. Естествено е, че само с един кръг
не могат веднага да се получат много резки изменения в елек-
тронния поток. Поради това и мощността на трептящия ток,
развивана от клистроните, била отначало твърде скромна —
само части от вата. Ясно е, че мощността бимогладасеувеличи
само с няколко резонансни кръга. Ако тръбата на клистрона
се удължи и се пропуска снопче електрони не през един, а
през няколко резонансни кръга, всеки от тях постепенно би
уплътнил сгъстяванията, би увеличил разредяванията. Но това
значително би усложнило конструкцията на клистрона.
У конструкторите вече се създала такава практика: ко-
гато ня коя схема става много дълга и обемиста, те се опитват да
я свият в кравай или кръг. Но какво би могло да накара по-
тока от електрони, ускорени силно от високото електрическо
иапрежение, не само да се въртят по кръга, но и да пулсират
с много висока честота?
Магнитното поле! Като попаднев него, електронът започва
да се завърта, а ако това поле е достатъчно силно, електро-
нът ще почне да се върти в него. Тази особеност на взаимо-
действието между електрона и магнитното поле била прило-
жена в прибор, наречен магнетрон. Трябва да се изтъкне, че
той е бил изнамерен значително по-рано и независимо от кли
строна (фиг. 16).
73
Фиг. 16. Устройство на магнетрон — «клопка» sa
електронния поток (генератор на много къси ра
диовълни)
74
Магнетроны се състои от тръба, наподобяваща ос, на която
сякаш е надянат (без да се допира никъде до нея) масивен
меден цилиндър с изрязани в него кръгли отвори. И цилин-
дьрът, и тръбата са поставе ни между полюсите на мощен по-
стоя нен магнит.
Тръбата представлява катодът па лампата (с нажежаема
жичка в него), а медниятцилиндър — анодът Отворите в ци-
линдъра са обемните трептящи кръгове.
Повърхността на нажежения катод излъчва по всички по-
соки много плътен електронен поток. Под действието само на
много високото електрическо напрежение в анода на магне-
трона електроните биха напускали катода по прави радиални
посоки и светкавично биха се озовавали на анода. Но като по-
паднат под действието на силното магнитно поле, електроните
се завъртат и преди да стигнат до повърхността на медния
анод, започват да се въртят в пространството около оста —
катода Вместо на снопчета, наподобяващи спици, стърчащи
от катода на всички страни, електронният поток приема форма,
която напомня безкрайна тънка лента, размотавана от ка-
тода. Прелитайки покрай отворите в анода — обемните треп-
тящи кръгове, електронният поток не може да не влезе във
взаимодействие с тях и започва един вид да пулсира — да се
разширява и свива. В моментите на разширението той «за-
кача» повърхността на анода, който от своя страна сякаш
остъргва от него по-голямата част от електроните, поради което
в анодната верига на лампата възниква силен токов удар. Та-
кова «одиране на кожата» от електронния поток около всяка
камера на анода — обемния резонатор — скъпо би струвал
на всяко живо сыцество. Но все нови и нови милиарди елек-
трони постъпват от катода в електронния лъч и мигновено
«заздравяват» всичките му «зеещи рани».
Токовите импулси следват един подир друг също като звуци
от пръчка, която никое тичащо момче натиска върху ограда
от летви.
Без да се спира никъде нито за миг, електронният поток
грепти (разширява се и се свива) с поразителна бързина
десетки милиарди пъти в секунда, за което не би могло и да се
мечтае при каквито и да е конструкции на обикновени елек-
тронни лампи.
В сравнение с клистрона магнетронът има много важно
предимство. Поради плътния електронен поток и високото
анодно напрежение неговата мощност може да достигне до
десетки киловати. Магнетронът е особено удобен, когато трябва
75
да се получи много голяма мощност за твърде късо време или,
както се казва, когато той работа в импулсен режим. Към
този въпрос ще се върнем пак в главата за радиолокацията.
Клистронът и магнетронът са основни прибори на съвре-
менната радиотехника с най-високи честоти. В приемните ус-
тройства, маломощните измервателни генератори на УКВ
и опитните прибори в областта на още по-късите вълни най-
често се използуват клистрони, а в мощните генератори
магнетрони, макар че в последно време са разработени кли-
строни, конто по мощност не само се приближават до магне-
троните, но дори ги и превъзхождат.
ЕЛЕКТРОНИКАТА И... ВОДОПРОВОДНОЮ ДЕЛО
Променливият ток с много високи честоти се разпростра-
нява много интересно по проводниците. Колкото по-висока е
честотата, толкова по-близо до повърхността на проводника
циркулира електронният поток. Сантиметровите вълни се раз-
пространяват в толкова тънък пласт, че неизбежните загуби
на електрическа енергия за преодоляване на неочаквано на-
расналото съпротивление на много тънкия провеждащ пласт
могат да се отстранят (и то само отчасти) само като се по-
сребри или позлати проводникът.
Естествено при тези условия е безсмислено да се правят
проводниците плътни. Те се правят кухи — във вид на тънко-
стенни тръбички. По-нататъшните изследвания открили, че
радиовълните се разпространяват още по-добре във вътреш-
ността на кухите проводници, особено ако напречното им се-
чение (кръгло, правоъгълно) е близко до дължината на ра-
ботната вълна. В този случай загубите на енергия на вълните
стават незна ителни. Такива кухи тръби започнали много
сполучливо да ги наричат вълноводи.
Описаните по-рано кухи (обемни) трептящи резонансни
кръгове, съединени с кухи кръгли или правоъгълни тръби, и
характерът на разпространението на електромагнитна'а енер-
гия в тях започнали повече да приличат на водопроводни ус-
тройства, отколкото на електрически схеми. Цялата настройка
на такива схеми, вместо обикновеното изменяне на капа -
цитета и индуктивността, се свела до изменяне на вътрешния
обем на кръговете и тръбите (нека читателят не се смущава
от това: изменянето на обема фактически оказва влияние върху
капацитета и индуктивността на схемата) посредством вкар-
76
ването на тръбите една в друга и изкарването им. На първо
време това наистина налагало инженерите и техниците от тази
облает на електрониката да се обучават на «шлосерско-водо-
проводен» занаят. Изчезването на видимите и обикновени форми
на индукционните бобини и кондензатори създало редица
парадокси, в конто след грижлив анализ и разсъждения по-
някога едва се ориентирали дори опитните специалиста.
Например много късите радновълни се разпространяват
отлично по. . . диелектрик (изолатор) — по-добре, отколкото
по метален проводник. Защо?
Ние просто забравихме за минута, че във вълновода енер-
гията се разпространява — плъзга се като електромагнитна
вълна, а такива вълни се разпространяват най-добре в дие-
лектрици (както светлината в пръчка от прозрачен мате-
риал). И ако загубите в него са малки, диелектрикът се оказва
по-добър от метала, особено при дължина на вълната под
3 сантиметра.
И още един парадокс. Всеки знае какво се случва, когато
неизолиран проводник с ток се допира до земята, радиатор,
водопровод или друг проводник. Появява се фейерверк от ис-
кри, пукот, пламък, който често налага да се вика пожарната
команда. И колко би се учудил непосветеният, като види
как голи проводници, конто носят трептения с много висока
честота, се закрепват на метални стойки вместо на изолатори.
Но нищо чудно няма в царството на УКВ. Тайната се крие
в много малката дължина на ултракъсите вълни.
Ако двупроводна линия, през която протича електрически
гок с честота 109 трептения в секунда (дължина на вълната —
30 сантиметра), се постави на метална стойка, всяка страна
на която е равна на четвърт от дължината на вълната (7,5 сан-
тиметра), няма да се случи нищо страшно, няма да се появят
искри, няма да има късо съединение, пожар, сякаш стойката
е направена от най-висококачествен изолатор. Излиза, че за
време, равно на четвърт от периода на трептението, толкова
бързо изменящата се електромагнитна вълна успява да измине в
такава стойка точно нейната дължина (четвърт от дължината
на вълната), а през втората четвърт тя вече се измъква обратно
от нея, сякаш отразена от края й, без да успее да се съеди-
ни с противоположния проводник на линията.
Но ако това съотношение, равно на четвърт от дължината
на вълната, се наруши по някаква причина, металният изо-
латор ще се превърне в добър проводник с всички произти-
чащи от това последний.
77
Естествено такива метални изолатори има смисъл да се
поставят там, дето четвъртината на вълната не е голяма. Иначе
поставянето на 2—3-сантиметров изолатор ще се окаже
значително по-изгодно, отколкото например 75-сантиметрова
метална стойка.
КАМИЛАТА И НАРЪЧЪТ СЕНО
Известен е разказът за находчивия камилар, който нака-
рал своя «пустинен кораб» да тича тръс, като на дълъг прът
точно пред муцуната му окачил наръч сено. Като тичала по-
дир сеното, камилата развивала максималната за възможпо-
стите си скорост. Нешо подобно на този стар метод за «ускоре-
ние» се опитали да приложат инженерите, когато за усилване
на сигналите търсели нови методи, позволяващи да се приема
или предава на УКВ одновременно много гьирока честотна
лента, за разлика от строго фиксираните честоти, пропускани
от клистрона и магнетрона.
Накъсо този начин се състои в следното.
В дълга стъклена тръба по оста й е опъната, по-право раз-
тегната, лека метална спирала (фиг. 17).
Срещу всеки край на спиралата са разположени входен и
изходен вълновод, през конто влиза в лампата и излиза от нея
електромагнитна енергия.
Съшо както и в клистрона, снопчето от електрони, конто
излитат от катода, се ускорява от високото електрическо на-
прежение, приложено към анода (колектора) на лампата.
Като попаднат в лампата през входния вълновод, електро-
магнитните вълни се стремят да се разпространят в нея по дъл-
жината на разтегнатата спирала със скоростта на светлината —
300 хиляди километра в секунда. Но при разпространението
си тези вълни възбуждат в навивките на спиралата променлив
електрически ток, който от своя страна образува около тези
навивки електрическо и магнитно поле.
ГТротиводействието на тези полета принуждава електро-
магнитните вълни да се разпространяват със скоростта на свет-
лината надлъж по спиралата вече не направо, а като се за-
въртат по навивката на проводника. Но този проводник е при-
близително 13 пъти по-дълъг от оста на спиралата. Затова
разпространението на електромагнитните вълни надлъж по
самата спирала (надлъж по оста на тръбата) се забавя с 1/и
от скоростта на светлината.
Напрежението на анода на лампата се подбира така, че
78
Фиг. 17. Камилата и наръчът сено. Лампа с бягаща вълна
Електромагнитната вълна, която минава по намотките на
бобината, се разпространява по дължината на самата бобина
по-бавно от електронния поток, който прелита във вътреш-
ността на бобината. Поради взаимодействието между заря-
дите на електроните и електромагнитното поле на бобината
сигналите, носени от радиовълната, управляват плътно-
стта на електронния поток (групират го), а по този начин
се усилват с иегова помощ
електронният поток между катода и анода, прелитащ във
вътрешността на спиралата, да има малко по-голяма скорост
от скоростта, с която се разпространява електромагнитната
вълна по спиралата.
Поради взаимодействието между електроните и непрекъс-
иато създаващнте се пред тях и зад тях (около всяка навивка
на спиралата) променливи магнитни и електрически полета
(по ред ту забавящи, ту ускоряващи полета на електроните),
в електронния поток, също както и в клистрона, се образуват
сгъстявания и разредявания на електроните. При движението
на потока надлъж по навивките на спиралата тези сгъстявания
и разредявания постепенно се усилват към анода. Трептящият
кръг, конто е на изхода на тръбата, превръща пулсациите на
електронния поток в електромагнитни вълни, конто излизат
от тръбата през изходния вълновод, многократно усилени в
сравнение с енергията, която постъпва през входния вълно-
79s
вод. Колкото по-дълга е спиралата, толкова по-голямо е това
усилване. Тъй като по пътя на електроните никъде няма треп-
гящи кръгове, настройвани на някаква определена честота,
тръбата практически усилва честотна лента с каквато и да е
най-голяма ширина, дори до 109 херца и повече.
МОЛЕКУЛДТЛ —• ЕЛЕКТРОНЕН ПРИБОР
Знаем вече, че донасяните от радиовълните до радиопри-
емника или телевизора слаби, едва доловими електрически
сигнали могат да бъдат усилени с една или много електронни
лампи практически колкото и да е пъти и до каквато и да е
мощност.
Но през последните години все по-често и по-често започ-
нала да прави засечки и царицата на електрониката -— все-
силната усилвателна лампа. Тя започнала все повече и повече
да изостава от задачите, конто всеки ден поставили пред нея
новите области на науката. Така било, когато станало нужда
да се измерва електрическият ток, създаван от отделната клетка
на организма; когато се наложило да се уловят и усилят ра-
диовълните, излъчвани от планетите, звездите и мъгля вините,
или да се открие количеството радиовълни, което излъчва от-
делният атом на материята, погълнал също такава микроско-
пична част енергия.
Оказало се, че дори най-сложната електронна лампа не е
в състояние да се справи с всички тези задачи. Нейната поня-
кога баснословна чувствителност била все пак по-ниска от
онази, към която се стремели учените.
Шумовете, създавани в потока от отчасти безредно дви-
жещите се електрони, заглушават, поглъщат и без това сла-
бите радиосигнал и. И друго, което е може би най-важното.
Въпреки цялото съвършенство на електронните лампи и при-
бери и специалната «часовникарска» точност на изработва-
нето с течение на времего техните характеристики и работата
им се изменят, макар и в най-малка стелен. Затова учените
нямат възможност да правят с нужната точност и сигурност
най-прецизните физически измервания и опити, от конто за-
вися съдбата на много извънредно важни открития, особено
там, дето е нужна специална точност при измерване на интер-
вал ите от време.
Науката, както често се случвало, изпаднала във временно
безизходно положение, в нея се появило слабо място, което
80
преградило пътя на учените в творческите им търсения.
Необходим бил нов свръхустойчив усилвател — хиляди
пъти по-точен от електронната лампа. Над тази много трудна
задача работали много лаборатории в света. След дългого-
дишен упорит труд тя била бляскаво разрешена от съветските
учени А. М. Прохоров и Н. П. Басов.
Разрешението дошло постепенно, отдалече.
На времето си, като изучавали условията за разпростране-
нието на радиовълните, учените открили неочаквано, че много
газове силно поглъщат много късите радиовълни — едни по-
вече, други по-малко, в зависимост от дължината на тези
вълни. Йзглеждало, че различните молекули на газа са сякаш
«настроени» на тези радиовълни, както радиоприемниците са
настроени на сигналите на онределени радиостанции. А щом е
така, било логично да се предположи, че ако молекулите на
газовете могат да поглъщат радиовълните, те могат със също
такъв успех и да ги излъчват обратно.
И това се потвърдило Като поглъща строго определено ко-
личество енергия от минаващите радиовълни, нормалната мо-
лекула сякаш се «зарежда» — става възбудена, а след изве-
стно време се връща в изходното си състояние, като излъчва
това излишне количество енергия във вид на радиовълни със
същата дължина.
Но молекулите на който и да е газ сами по себе си не из-
лъчват нищо. Скоростта на движението на всяка молекула
зависи от енергията, с която се е запасила Като се блъскат
безредно една в друга, те вследствие на това ту придобиват
още по-голяма енергия, ту, «препълнени» с нея, излъчват «из-
лишъка» от тази енергия. А тъй като дори и в незначително
малък обем газ има милиарди и милиарди молекули, общо
взего, газът в обикновено състояние не излъчва нищо, защото
в него молекулите, поглъщащи енергията, са повече от мо-
лекулите, стремящи се да я излъчат.
Но може да се постъпи и така: много разредено снопче ни-
къде несблъскващи се и летящи с голяма скорост молекули
на газа, например на амоняка, да се принуди да прелети през
лишена от въздух тръбичка между електрически заредените
пластики. Ако на тези пластики се придаде нужната форма,
снопчето от молекули може да се раздели на много малки струи-
чки, във всяка от конто ще се окажат само молекули с при-
близително еднаква енергия.
Сега остава само да се подбере струичката от молекули,
конто имат най-голяма енергия.
6 Що е радиоелектроника
81
По-нататък тази етруичка се пропуска през така нарече-
ния резонатор, в кой го молекулите са заставени вече да връ
щат енергията си. Резонаторът има и друго качество: той
може да натрупва тази енергия приблизително тъй, както тя-
лото на цигулката натрупва (усилва) слабите трептения на
струните, като ги превръща в силно звучене.
По такъв начин успели не само да «разпределят» молеку-
лите по «рафтчета» в зависимост от тяхната енергия, но и да
заставят «най-енергични.те» от тях да излъчат енергията си
във вид на радиовълни със строго определена дължина.
Получения? по такъв начин генератор има редица чудни
свойства. Частите, от конто е направен всеки електронен ге-
нератор, се износват, изменят своите размери и характерис-
тики, а следователно и дължината на създаваната от тях вълна
В молекулата на материята не се износва нищо, нито една
частичка не изменя своите физически свойства — следова-
телно мъчно може да се намери в природата по-устойчиво нещо
от молекулярния генератор.
Но разработеният от Басов и Прохоров апарат не само
създава (излъчва! свои собствени вълни. Ако в него се насо-
чат отвън много слаби радиовълни със същата дължина като
онези, конто могат да излъчват молекулите на амоняка, тази
малка енергия се оказва напълно достатъчна. за да принуди въз-
будените молекули да започнат да излъчват запасената от тях
енергия в точно съответствие с енергията на пристигащите
сигнали. И тогава апаратът става великолепен усилвател,
който може да усилва без каквито и да е игумове и смущения
най-слабите сигнали, съвсем недостъпни за каквито и да е елек-
тронни прибори
Какво дава такъв анарат на учените?
Трептенията на молекулярния генератор могат да се из-
полз^ват като своеобразен часовник, който има баснословна
точност След 100 години безспирна работа разликата между
него и истинското астрономично време едва ли ще бъде повече
от една секунда! Такава точност ще даде възможност да се из
вършат измервания, каквито науката вече отдавна чака
да се измери скоростта на светлината, да се определи дали
еднакво се разпространява светлината във всички посоки от
едно бързо движещо се тяло, дали с еднаква скорост протича
времето в телата и в планетите, движещи се с различна ско-
рост, що е всемирно привличане и много други неща.
Усилвател, който практически не създава шумови смуще-
ния, ще даде възможност да се разгадаят тайните на шепота
82
на звездите - радиовълните, конто идват от бездната на все-
лената. Тези вълни ше разкажат на учените за физическите
процеси, конто протичат в галактиките и натрупванията на
космичен газ и конто се намират на невероятно огромни раз-
стояния от Земята, далеч зад границите, конто могат да бъдат
достигнати от най-мощните в света оптически телескопи.
За разрабогването на тези чудни апарати Басов и Прохо-
ров са удостоени с най-високото отличие — Ленинска награда.
Такива са най-важните методи и средства, с конто съвре-
менната радиоелектроника напълно се въоръжи и влезе във
века, името на който тя заслужено споделя с пай-великата
сила на съвременността — атомната енергия.
ПРЕСОВАН ЗВУК
Когато в техническата практика за първи път се появил
терминът «консервиран звук», почти за никого не било
трудно да се сети какво е това. Всички знаяз какво е консерва
и новата дума просто означавала записване и продължително
пазене на звука грамофонен, магнитен или кинематогра-
фен звукозапис. Терминът «нресован звук» се появи съвсем
наскоро. Безспорно той е непознат на повечето наши читатели.
При все това такива звуци съществуват. Пред тях се открива
интересно и голямо бьдеще. Съществуването им стана въз-
мсжно едва във века на електрониката.
По смисъла на думите е ясно, че «нресован звук» трябва
да озна'ава сбит, уплътнен. намален известен брой пъти звук,
конто може в нещо да се побере, пъхне, вкара, докато в нор-
мално Состояние той не може да се помести там. Става нещо
като натъпкваненанаръч сенов малка торба. Отчасти е именно
та а, но не съвсем. По-скоро пресоването на звука може
да се нар.-че свръхуплътняване. При нашия пример с наръч
сено можем да кажем, че в дадения случай, освен че се уплът-
нява сеното, от всяко стъбълце може още да се отреже и из-
хв рли най грубата и наймалко ценната му част, а останалите
стъбла да се наредят, като запазят в най-икономичен обем
само хранителната част на растението. Тогава в нажата торба
ще влезе още повече сено, отколкото при простоте уплът-
няване.
81
ЭДЩО РЛДИОВЪЛНИТЕ СЕ МУШНАХА В ПРОВОДНИЦИТЕ
Ние вече знаем от предишните глави, че най-лесно се пре-
дават по проводник или по никоя друга електрическа верига
сигналите на морзовата телеграфна азбука — точките и ти-
ретата. Телеграфът е удобен с това, че неговият сигнал-глас
се предава на никоя само една, най-удобна честота, например
400 трептения (херца) в секунда. Това са съгците тези прекъс-
лечни високи или ниски пйсукания, конто често чуваме, ко-
гато настройваме радиоприемника.
Но този начин за предаване на сигнали е много бавен. Като
се използува честотата на сигнал 400 херца, ясно е, че не
могат да се предадат повече от 400 знака в секунда. А на прак-
тика moi ат да се предадат значително по-малко — 50—100
знака, защото тирето трябва да звучи поне четири-лет пъти
по-дълго от точката. между знаците и между думите трябва
да има интервала и т. н.
Ето зато, за да се предават много телеграми, трябва да се
строят и повече телеграфии линии. Спомнете си колко про-
водниц!’ са окачени на стълбовете, конто се мяркат край про-
зорците на вагона, когато пътувате с влак. Но това още не е
беда. Телеграфната връзка дори на много голям град в която
и да е посока наистина е трудна, но все пак тя се осигурява
от десет-двадесет прави проводника. Друга е работата с теле-
фона.
Ако средно на всеки жител в страната се падат годи'шно,
да речем, 10 различии телеграми, то, живеейки в града, ние
годишно телсфонираме средио няколко хиляди пъти. А строе-
жьт на телефонии линии е скъпо нещо.
Телеграф ните сигнали могат да се предават дори по сто-
манени проводница. Не е толкова мъчно да се усилят, когато
затихнат. А за тслефонен разговор е необходим меден или
бронзов проводник. През сравнително малки разстояния трябва
да се поставят усилвателни уредби и филтри, изправяши
изкривяванията на говора, конто се появяват по пътя. Иначе
от няколкостотин километра говорещите ще чуватвместо думи
пстинска какофония от звуци. Електрическите сигнали с
различии честоти, от конто се състои човешкият говор, за-
тихват различно, т. е. съпротивлението на проводниците и
веригата за различии честоти е различно.
Колкото по-далече са разположени един от друг разго-
ворните пунктове, толкова по-мъчно е да се запази яснотата
на говора.
85
Освен това всеки разговор изисква отделка двойка про-
водници. Това създава доста трудности и е свързано с големи
разходи на пари и материали.
Погледнете разреза на обикновен телефонен кабел. В него
може да има 20, 100 и дори няколкостотин двойки тънки про-
водници. В градската телефонна станция се събираг десетки
и стотици такива кабели. Самата телефонна станция е буквално
отделен свят от стотици хиляди проводници и проводин -
чета, с милиони съединения и контакта. И за да се включи
в телефонната мрежа нов абонат, понякога трябва да се про-
карва дополнителен кабел, да се разкопават за това улиците,
да се поставят стълбове, сложна апаратура.
И все пак е сравнително лесно да извикаме по телефона ня-
кого в .границите на града. По-сложно е да поговорим с ня-
кого извън града. Понякога трябва да чакаме 10—15 минута:
заети са няколкото десетки проводници на извънградските
линии.
За да се свържем с друг град, нужно е вече да правим пред-
варителна поръчка понякога да чакаме долго, да плаЩаме
по-висока такса и да търпим разни други неудобства. И то е
лесноразбираемо. Да се проточи кабел от няколкостотин двойки
проводници дори до близко разположен град е сложна,
мъчна и скопа работа. А телефонна връзка е нужна не с един
град, а с много и често разположени на няколко хиляди кило-
метра селища. Пресметнете само приблизителпо колко парични
средства, мед, олово и други материали са необходима.
ако един метър таков кабел тежи 10 20 килограма и струва
стотици рубли!
Его защо колкото по-голямо е разстоянието между градо-
вете, толкова по-тънка става съединяващата ги свързочна линия.
Подемът на икономиката в нашата страна и на нейната
култура се придружава с рязко увеличаване на контактите
между хората. вкл'ючително и броя на телефонните разговори.
Хората не искат. а и не е нужно да чакат с часове ред за раз-
говор дори с Владивосток. Те искат една-две минута след вди-
гането на слушалката и набирането на номера на този град
да получат сигнал за готовност и да наберат нужння номер
вече по телефонната мрежа на Владивосток.
Как да се излезе от това положение? Като се прокара въ-
преки всичко много дебел кабел или дори няколко кабела ли.-1
Не, не е необходимо това. Днешната наука и техника дават
възможност да се разреши тази задача другояче.
86
ОБИКШЕИО УПЛЪТНЯВАНЕ
В обикновената за нас телеграфия, а след това и телефонна
връзка нахлу мощно по-младата техника — радиото с ви-
соки. много високи и свръхвисоки честоти, която се гради
изцяло на електрониката. Нейната основа е снова, за което
вече казахме по-горе: предаване на едни честоти с помощта
на други.
Ние сякаш заставяме звуковите честоти на сигналите за
предаване да възседнат радиочестотите. конто предаваме на ог-
ромни разстояиия с помощта на радиотехниката. След това
ние ги разделами сваляме звуковите честоти на сигналите
от техния «буен кон», а извършилите работата си радиовълни —
преносвачите, отхвърляме като непотребна (фиг. 18).
Най-често телефонната връзка на далечни и много далечни
разстояния се осъществява чрез къси радиовълни, като се из-
ползуват насочени предавателни и приемки антенн.
Но може да се постъпи и по друг начин. Същиге електри-
чески трептения с висока честота. конто носят сигналите (съ-
общенията), могат да се насочат не през етера, а по провод-
ници. По ред причини това е по-целесъобразно. Всеки от вас знае
от собствен опит, че радиопредаванията по проводници (чрез
транслация) са по-малко подложени на смущения от страна
на атмосферного електричество, вълните на други радиостан-
ции, бурите и т. н .огколкото предаванията, конто улавя ра-
диоприемники!'.
Всичко това се разбира от само себе си и ние няма да се
спираме по-дълго на него.
И тъй, да предположим, че сме решили да използуваме
за гелефонен разговор радиовълни - електрически трепте-
ния с висока честота. Да допуснем, че за такава високочес-
тотна съобщителна линия сме избрали за основна носеща честота
радиовълни с дължина 30 метра, което съответствува на чес-
то а 10 000 000 (107) трептения (херца) в секунда, или 10 мега-
херца (милиона херца).
С помощта на тези вълни можем да иредадем лента от сиг-
нали с по-ниска честота. тъй наричаната модулираща че-
стота, обикновено равна на 10 - 15% от носещата честота, или
1 000 000 (10,!) херца.
Обаче за предаване на човешки говор нямаме нужда от
толкова широка честотна ленга. Знаем, че достатъчно високо
качество на радиопредаването — говор и музика — практи-
чески се осигурява с честотна лента, широка 10 000 херца.
87
Mody/iupana padi/oSiMct
Фиг. 18. Как трептенията с писка честота — говор, музи-
ка (модулираща честота)—могат посредством трептенията с
висока честота (носеща честота) да се предават на далечни
разстояния
В тази лента влизат всички звуци от 16 до 5 ОСО трептения в
секунда.
А за да се предаде ясно и разбрано само говорът на човека
(от 100 до 2500 трептения в секунда), достатъчно е да се вземе
честотна лента, например от 50С0 херца. Следователно за пре-
даване на един телефонен разговор не е н^жно да употребя-
ваме.къси радиовълни. Можем да използуваме станция, която
работи на най-дълги радиовълни. По-рано така се е правело.
Оттогава е и започнало развитието на радиотелефонията.
Вече казахме колко е неудобна междуградска съобщителна
линия, която позволява да се води само един телефонен
разговор. Необходимо е да могат да се водят одновременно
88
десетки, стотици, а скоро може би и хиляди телефонии раз-
говори.
Ето защо радиотехниците-телефонисти биТти принудени
постепенно, крачка по крачка да увеличават броя на разгово-
рите, предавани одновременно на една и съща носеща честота.
като делели модулиращата честота на няколко нива или ка-
пали. И когато работата стигнала до честота 107 херца (дъл-
жина на вълната 30 метра), която може да носи обща моду-
лационна лента от Ю6 херца, от тази обща полезна лента «на-
рязали» 200 лентички или канали от по 5000 херца. След като
ги отделили една от друга в линия, по която с предишните
обикновени методи можел да се води само един телефонен раз-
говор, станало възможно свободно да се предават еднсвре-
менно 200 телефонии разговора. Съобщителната линия се уплът-
нила 200 пъти.
Такова уплътняване на линиите не излиза евтино, но си
струва труда. Уплътнени съобщителни линии за 12, 24 и дори
за по-голям брой едновременни разговори се строят бързо в
нашата страна и в целия свят.
Учените се опитват да отидат и еще по-далече. Като из-
ползували специални високочестотни, така наричани кон-
центрични кабели, те успели да предават без особени изкривя-
вания и загуби (като поставили на всеки 30—40 километра
междинни усилвателни и изправителни станции) хиляда и го-
вече едновременпп разговора, а освен това и сигналите на една
телевизионна програма.
Прилагането на още по-сложни линии дало възможност
да се предават едновременно вече по няколко хиляди разго-
вора и по няколко телевизионни програми.
Естествено внедряването на тези системи се ограничава
от това, че устройството им е сложно и скъпо.
Всичко, за което накратко разказахме дотук, е същността
на принципа за обикновеното уплътняване на съобщителните
линии, като се използуват радиотехниката и електрониката.
Получава се същото, което става при простого механично
уплътняване на стръкчетата в нащия пример ст с сеното.
Е1о както си спомняте ние говорихме съшо тъй за по-ната-
тыпното уплътняване на нашия наръч със сено, гато се от-
деляйте гюлезната му част от ненужния баласт.
За да обясним този пример с пресоването на наръча сено
аналогично на съобщителната система, трябва да направим
едно малко отклонение.
89
ГОВОРЕЩИ МАШИНИ
В XIII век сръчни т унгарец Волфганг фон Кемпелен
i-.онструирал машина «говореш. човек», която можела да въз-
произвежда звуци, подобии на човешки говор. Оттогава уче-
ните във всички стран» иепрекъснато и упорито се опитват
да създадат машина, която да възпроизвежда човешкия говор.
Тази работа особено се засилила след изнамирането на теле-
фона. Разбира се, лесно може да се възпроизведе говор,
каго се използува грамофон или магнитофон, но задачата на
учените била несравнимо по-сложна: да построят апарат, в
който звуците да се пораждат също тъй, както става в гласо-
вия апарат на човека.
Като използували електронни прибори. учените успели
най-после да построят автомата «Вокодер», конто за първи път
бил демонстриран през 1939 год на всемирната изложба в
Ню Йорк. Опитният оператор управлявал различии електронни
прибори — генератори, филтри, резонаторп и можел да
накара машината да дава с човешки глас несложни отго-
вори на вйросите, задавали от многобройните посетители на
павилиона на фирмата.
Създаването на машина, която да подражава на човешки го-
вор, не било болнаво своенравие на учените или само рекла-
мен трик. На такива машини би могло да се изучават проне-
сите, при конто се формира човешкият говор, да се следи как
този говор се изменя в зависимост от изменения га на отделяйте
съставящи го елементи. Машината позволява да се измени
какво става, ако към говора се прибавят пли отнемат едни или
други честоти или групп от честоти, ако се изменя силата на
възпроизвеждането на отделни честоти и много други неща.
И най-главното - «говорещата машина» давала възможност
да се измерват всички резултати от опитите в точни физи-
чески величини, което не можело да се направи, когато такива
измервания се извършват на естествен човешки глас.
Създаването и работата на «говорещите машини» позво-
лили на учените в къссрок да постигнат големи успехи. Както е
прието в науката, с постепенного натрупване на опит възник-
вали нови смели идеи, конто по-рано на никого и на ум не ид-
вали. Нима например не е съблазнително да се конструира апа-
рат, който да чете на слепите направо печатния текст на кни
гите, макар и с монотонен изкуствен човешки глас? Или да се
създаде машина, която да чуе устна заповед и след това да я
изпълни, например да набере телефонен номер? Или да се по-
90
/w
о
Фиг. 19. Прости трептения п резултати от взаимного им смесване:
а — грептенне с основна чес гот а 10' херца; г — трептение с основна честота 400
херца; в — трептение с основна чесгога 800 херца; а — сложно трсптенис, което се
със гои от основна чес гота i00 херца, смссена с честота 400 херца; <) — звук на обой,
нриличаш много на сложно трептение (г); е — сложно трептсние, което се състои от
основна честота 200 херца, смссена с честота 800 херца; ж — звук на рог, сходен
със сложното трсптенис (е); з — сложно трептение, което се състои от основна честота
200 херца, смссена с честота 1600 херца; и — звук на флейта, сходен със сложното
трептение (з)
строи пишеща машина, която да печата на лист диктувания й
текст на писмо или ръкопис и дори да го превежда на друг език?
Ако последнем кривите линии на записа на долавяните от
ухото сложни звуци (такъв запис се получава например на гра-
мофонна плоча или нй филмова лента в звуковото кино), ще
видим, че те могат да се разделят на две групи. В единия
случай кривите ще бъдат много прости — това са записите
на чистите звуци, конто са трептения с една строго определена
честота. Тук звуците се различават само по броя на трепте-
нията в секунда. На слух тази разликаще се проявява само във
височината на долавяния звук. В други случаи кривите имат
твърде сложна форма. Понякога дори е мъчно да се открие
закономерност в тях от пръв поглед. Може да се предположи,
че в такъв сложен звук едновременно и.ма много прости ед-
нородни трептения, конто са се смесили.
91
И ето тук се крие основата на разрешението на задачата
за пресоването на звуците.
Във всеки много сложен звук, какъвто е например човеш-
Кият говор или музнката. ние винаги можем да разложим ре-
зултантната крива на стставящите я основни трептения, да
намерим в нея твърде много чисти тонове с най-различна че-
стота, като се почне от най-ниската — основната честота -
и се стигне до най-високата. Трептенията на звуците на чо-
вешкия говор се движат между 16 (най-нисък бас) и 3- 4 хи-
ляди трептения в секунда (колорату'рно сопрано) и дори по-
вече, вкЛючително всички финн допълнителни трептения. Тези
трептения, понякога мъчно улавяни дори от специални апа-
рати, придават на човешкия глас онази окраска, благодарение
на която ние различаваме едни гласове от други, познаваме
гласовсте на близки и познати (фиг. 19).
Ето защо, като предаваме звуците на музиката чрез елек-
тромагнитни трептения с висока честота (радиовълни), ние
наслагваме върху носещата честота модулираша честота, като
се почне от най-ниските и прости звуци (обикновено 50 треп-
тения в секунда) и се свърши с най-високите звуци заедно с
безброй разнообразии трептения, произлизаши от смесването
на всички тези звуци.С други думи, осигуряваме място за не-
прекъсната лента трептения от 50 до 5000 трептения в секунда
Оттук можем да направим един много важен извод: кол-
кого повече различии честоти съдържа предаваният сигнал,
толкова по-широка трябва да бъде и честотната лентй за тях-
н ат а модул а ци я.
НЕОБИКНОВЕНО УПЛЪТНЯВАНЕ
Звукът лесно заобикаля препятствията. Ако е дос1атъчно
силен, той се чува дори през дебели степи. Звуците на човешкия
говор за разлика от всички Други звуци са от толкова опре-
делено и сложно естество, че ние можем да разберем говора
дори тогава, когато той е много изкривен или се придружава
от големи смущения. Тази споссбност на говора да се съпроти-
вява сякаш па изкривяванията и смущенията пречи силно на
опитите някак да го сбием, умишлено да го изкривим. да из-
режем някои части от него.
По тази причина едва наскоро можа да се осъществи преда-
ване на говор по телефонен кабел през океана, докато теле-
графните трансатлантически кабели успешно работят почти
92
цял век, а телефонният разговор по радиото еосыцественза
първи път преди около 40 години.
Техниката на съвременната жична телефонна връзка поз-
волява почти напълно да се отстранят смущенията отвери-
гата. Следователно тази част от сложната пъстрота на човеш-
кия говор, която го предпазва толкова добре от изкривявания
и смущения, се оказва вече непотребна при тези идеални на-
глед условия. Ето защо отпада необходимостта да се определи
по-широка честотна лента за говора, да се предават и онези
честоти, без конто говорит все пак ще бъде напълно разбираем,
ако няма смущения.
Идеално би било да се очисти говорит от ненужни услож-
нения и да се предава само основният му скелет, смисловата
същина. Твърде простоте по звуково съдържание заплаши-
телно ръмжене на куче съвсем ясно ни предава същината на
намеренията му или, както обичат да се изразяват учените,
«информацията». За да се разбере тази «информация», не е
нужно да се изразява със сложни музикални картини и зву-
кови преливания. Да се отдели скелетът на говора, или «ин-
формацията», а всичко останало да се отхвърли с оглед да се
сведе тази «информация» до прости телеграфии сигнали — ето
към какво се свеждала задачата на учените.
Обаче трудно еда се направи това. Звуците на говора трябва
да се възприемат така, както звучат. Но в замяна на това
ние можем по електрически начин в апаратурата на нашата
телефонна линия да изменим--да отстраним или да приба-
вим — нещо в тяхното звучене.
После би могло да се измислят такива устройства, с по-
мощта на конто, след като се предаде по проводника само
опростеният сигнал, да се възстанови всичко останало в мястото
па приемането.
Приведените от нас сравнения предават съвсем неточно
същината на явлението — те служат само за изясняване на
общите принципа в работата на подобна система. Да разгле-
даме един такъв пример (фиг. 20).
Като очистихме например заплашващото ръмжене на ку-
чето от всички странични звуци и шумове, конто не предават
основная, напълно ясен смисъл на ръмженето, ние получихме
чистите звуци: грррр, грррр, грррр и т. н.
Първо. няма нужда основният лайтмотив — грррр, и ця-
лата тази недвусмислена и напълно ясна «фраза» да се пре-
дана 3, 10 или 100 пъти подред. Съвсем достатъчно е този звук
да се предаде само един път плюс някакъв сигнал, който озна-
93
Фиг. 20. От какво се състои «пълиото» ръ.мжене па куче-
то. Като очистим звука от излишните и иенужии подроб-
ности, можем да се ограничим само с предаването па основ-
пия «пресован» скелет на звученето
94
чава повторение на «думата» определен брой пъти, да речем
10. Ще получим 10 (грррр). Тогава в приемного устройство
е нужно и може да се създаде схема, която след получаването
на основната «информация»-сигнал би могла като грамо-
фонна плоча или магнитофонна лента да го повтори 10 пъти
подред в съответствие с предадената допълнителна команда.
Какво се получава от това? Засега се намалява нато-
вареността на линията 10 пъти, т е. толкова пъти сби.хмена-
шата «информация», без да изгубим нищичко от онова. което
искахме да предадем.
Но това не е всичко. Ако разгледаме само думата «грррр»,
трябва да признаем, че нейн скелет е само звукът «гр». Оста-
налите три «р» повтарят първого «р». Затова има смисълда пре-
даваме само сигнала - звука «гр», а след това и допълнител-
ния сигнал, който означава, че звукът «р» трябва да се повтаря
четири пъти във всяка «дума».
Съответно устройство в приемника ще възстанови и въз-
произведе този звук вече на мястото колкото пъти е необ-
ходимо. Ние един вид пращаме на мястото телеграфно нареж-
дане: възпроизведете в еди какъв си ред еди колко си опреде-
лени трептения и на мястото ще извършат това звучене в
точно посочения ред.
По такъв начин центърът на тежестта в работата по преда-
ване звените на говора се премахва от проводника и се пре-
хвърля върху предавателната и приемната апаратура. Просто
и резултатно, нали?
Естествено, предаването на такива «пресовани» сигнали
изисква значително по-малко време и по-малка честотна лента,
защото там, където по-рано за една секунда сигналът се
повтаряше, да речем, 10 000 пъти, сега той се повтаря само хи-
ляда и по-малко пъти.
Такъв прост п сбит сигнал е неразбираем и неясен за чо-
вешкия слух. Той може само да приведе в действие говоре
щата машина електрическото устройство, което на мястото
ще възстанови всичко изрязано и сбито в сигнала до първона-
чалнага му форма, а след това вече ще го възпроизведе със
звуци на говора или ще приведе в действие автоматична пи-
шеща машина и дори машина-преводач. Това наподобява из-
пращане на грамофонна плоча по пощата.
Основаната на тези принципи говореща машина «Воко-
дер», конструирана в края на тридесетте години на нашия век,
действувала приблизително така. Сигналите на говора, съ-
държащи честота от 100 до 2000 херца, се разделяли посред-
95
ствои филтри на 10 че-
стотни лента, т. е. нален-
тички по 200 херца всяка
(фиг. 21). От тази тясна
лента се изрязвала само
една. «средна» честота,
която се намирала, да ре-
чем,в средата на лентата.
К оличеството енергия, раз-
вивало от всяка такава
усреднена честота, непре-
къснато се предавало по
линията към приемника.
Тези управляващи сигна-
ли — пост-ьпващата ин-
формация — определяли
големината на енергията,
създавана от генератори-
те, намиращи се в място-
то на приемането. Сиг-
налите от тях се делели
Фиг. 21 Схема за предаване
и приемане на спресован» го-
вор. Уловените от микрофона
звуци на говора се разделят
посредством филтри на 10 или
повече групп, а във всяка гру-
па се отдели никоя средна че-
стота, чието енергийно ниво
се измерва и преобразува в
сигнал със съответна сила
След това тези сигнали се пре-
дават на разстояние. В прием-
ного устройство всеки такъв
постъпил сигнал па енергий-
ното пиво се насочва в съот-
96
чрез филтри на 10 също
такива честотни ленти (ка-
нали), както и в преда-
вателя. А от всяка така-
ва лента се отделяла само
една, усреднена честота.
Идващите от предавателя
сигнали регулирали си-
лата на звука, създаван
от всеки такъв генератор.
Смесейите заедно десет
усреднени чес.оти, макар
и да се различавали много
от това, което в началото
е било предназначено за
предаване, все пак позво-
лявалидо известна степей
да севъзстановява скеле-
тът на предаваните сиг-
нали.
Въпрекипьрвобитност-
10°'
30%
40 .
7 Що е радиоелектроника
ветната група на управ.1ява-
щите устройства, конто, въз-
действувайкп върху местните
генератори на звукови трепте-
ния, също разделени на 10 или
повече групи, управляват ни-
вото на енергията, която все
ки генератор изпраща чрез
съответните фи чтри към зву-
ковъзпроизве/кдащото устрой-
ство, в ьзстановяващо ,чв no-
голям а или по-малка стелен
правидно звучепето на гово-
ра, което първоначално е би-
ло уловено от микрофона.
bODZDO
97
та и несъвършенството си този пръв апарат давал въз-
можност доста ясно да се възпроизвежда предаваният го-
вор, макар да му липсвали присъщите на естествения го-
вор качества и по-тънките отсенки и признаци. Съвремен-
ните говорещи машини, разделящи предавания говор на
100 и повече усреднени ленти, позволяват значително по-точно
и по-естествено да се възпроизведе говорът, управляван от
сигнали, конто, като се съкратят повтарящите се елементи на
звученето, се пресоват 5 и дори 10 пъти.
Разбира се, да се създаде машина, която да сбива сигна-
лите на естествения говор до максимално възможна плътност,
а след това да го разширява, като запазва напълно всички ин-
тонации и другите му тънкости, е засега още твърде мъчна ра-
бота. Но най-важната част е вече направена: доказана е въз-
можността да се възпроизведе човешки говор чрез опростени
телеграфии сигнали, за предаването на конто се определи
значително стеснена лресована честотна лента. Какво щедаде
това на практика? Предстанете си машина, в която светли-
ната, отразена от площта на отделната буква на текста, се
превръща в няколко, да речем 24 различии електрически им-
пулса, комбинацията на конто се различава от също такава
комбинация импулси, създавани от други букви или препи-
нателни знаци, срещащи се в книгата. Тези комбинации от им-
пулси могат да се превърнат след това в звуци на една или
друга буква от човешкия говор. Разбира се, такъв говор те
звучи изкуствено, безжизнено. Но все пак това ще бъде говор,
а не звуци с различна височина или сила, нитопък комбинация
от изпъкналости под пръстите на слепец, конто чете книга.
Не е далеч времето, когато еложните машини ще могат да
се привеждат в движение с проста устна команда. И сигурно
в най-близките години те видим, по-точно ще чуем маши-
нен глас, който чете текст на вестник или книга или който
предава по телефона съобщения. изпратенв от съвременен
бързодействуващ «говорещ» апарат.
98
ЕЛЕКТРИЧЕСКО ОКО
Пази катозеницата на окото си» — в тези думи на народ-
ната мъдрост се крие отношен пето на хората към един от
най-важните и най-много пазените сетивни органи — окото.
Най-съкровеното желание на човека е било винаги сам да
йде там, където го е отнасяла безпокойната му и любознателна
мисъл. А тъй като в повечето случаи това било наистина нео-
съществимо, той мечтаел да зърне «попе с крайчеца на окото
си» снова, към което тъй страстно се стремил. Когато пък вяр-
ното око му изменяло, той не скъпял средства, за да го усили,
замени, а ако е необходимо, и. . .да го измами!
Очила, увеличително стъкло, бинокъл, далекоглед, теле-
скоп, микроскоп — всичко това усилвало, изостряло зрението.
Рисунката, картината, фотографията, киното заменяли, въз-
произвеждали и запазвали онова, което човешкото зрение
фиксирало при обикновени условия.
Но все пак това не било достатъчно.
Човекът още можел да стигне там, където ставало никое
събитие. Но той не можел да бъде свидетел дори на две съби-
тия, конто ставали едновременно на различии места. За съ-
жаление само в приказките било възможно да се пренася за
миг на много далечни разстояния. Не можел да вижда и онова,
което се намирало извън обсега на телескопа или микроскопа.
Цели векове човек лелеял своята съкровена мечта — да
види невидимого, да направи старинната приказка действи-
телност, а действителността — приказка. Тази мечта за първи
път успя.л да осъществи във века, който сега често наричаме
век на електрониката.
99
„ЛУННИЯТ МЕТАЛ“
Всичко започнало. тъй да се каже, много отдален.
В началото на XIX век учените за първи път успели да пре-
дадат на значително разстояние по метални проводници те-
леграма посредством електрически ток — къси и дълги сиг-
нали, точки и тирета, комбинацията от конто съставяла ус-
ловната телеграфна азбука.
За нас телеграфната връзка отдавна стана нещо обикно-
вено, но на хората от онова време тя дълго се струвала цяло
чудо. След телеграфа дошъл телефонът. Възможността да се
чуе познат глас на човек, който се намира на десетки кило-
метра разстояние, се струвала на мнозина вече истинска
магия.
Тези и други чудеса във века на електричеството породили
у хората силна вяра, че всичко може да се направи с помощта
на електричеството, че всичко е достъппо за него.
А щом е тъй, всесилното електричество, което пренася на
крилете си дори човешкия говор, трябва да даде на човека и
електрическо зрение — да му даде възможност давижда всичко,
което става далеч-далеч — отвъд планините, отвъд горите,
във висините зад облаците и в света на безкрайно малките ве-
личини, недостъпни дори за най-силните и «далекобойни»
оптически уреди.
По онова време още никой не можел достатъчно убедително
да потвърди такава възможност или да я опровергае. Трябва
да се направи нещо, трябва никак си много умно да се из-
нолзува електричеството, казвали мнозина. Но как?
На този въпрос не могли да отговорят дори и авторите на
най-смелите фантастични романи.
Но веднъж крилатата мечта случайно докоснала земята
при полета си и тук бързото човешко око я забелязало. Това
се случило в едно малко градче по ирландските морски бре-
гове, където се намирала крайбрежната станция на подводиия
телеграфен кабел, съединяващ Европа с Америка.
Зората на един сив февруарски ден през 1873 год. донесла
много огорчения на целия персонал в стапцията.
Без каквито и да било впдимп причини електрическите
сигнали, преминаващи по кабела, започнали ту рязко да се
намаляват, ту силно да се увеличават. Връзката между двата
континента рязко с? нарушила.
Дългите и безрезултатни търсения завели един служещ
от станцията, на име Мей, до шкафа, в конто се намирали съ-
100
противленията, с конто се регулнрали токът и напрежението
на сигналите, предавали по кабела. Тук Мей с учудване от-
крил, че всеки път, когато отварял вратичката на шкафа и
върху съпротивленията падал светлинен лъч, токът в апара-
тите се увеличавал едва ли не два пъти. Щом затварял вра-
тичката на шкафа, токът във веригата се възвръщал към нор-
малната си стойност. Отварянето и затварянето на вратич-
ката на шкафа нощем, по-точно — на тъмно, не оказвало никакво
влияние върху тока.
Следователно ярката светлина, която падала върху съпро-
тивленията, съдействувала за увеличаването на електрическия
ток.
Този случай помогнал да се направи едно от най-важните
открития — да се открие тъй нареченото фотоелектричество,
което помогнало на човека да вижда невидимого.
По онова време електрическите съпротивления се правели
от селен — химически елемент, близък по свойства до ме-
талите.
За разлика от другите проводници селенът явно измени
съпротивлението си в зависимост от това, дали е осветен или
се намира на тъмно. Ако се увеличава силата на светлината,
намалява се съпротивлението на селена и през него протича
по-голям електрически ток. Ако силата на светлината се нама-
лява, същевременно се намалява и токът.
Селенът «чувствувал» светлината, селенът «виждал». С та-
кива думи развълнуваните учени описвали необикновеното
явление и свойствата на селена — «лунния метал» («селен»
на латински значи «лунен»), открит още през 1817 год. от швед-
ския химик Берцелиус.
И имало от какво да се вълнуват. За първи път в историята
на науката учените открили пряка връзка между светлин-
ните и електрическите явления. Светлината пораждала елек-
тричество! А това обещавало много нещо.
И ето появили се първите проекта. Те се сипели като от
рога на изобилието, но още при първата проверка се оказвали
несъстоятелни.
Опитвали се да насочат изображение върху пластина от
селен, опитвали се да забележат някакви закономерности в
изменянето на тока, който протича през селен. Нищо не се
получило от това. Селенът реагирал само на общото количество
светлина, която падала върху повърхността му одновременно
от всички участъци на изображението: и от светлите, и от
тъмните. Резултатът бил съшият, както ако биха се опитвали
101
да нарисуват картина, като излеят в едно ведро няколко ку-
тин с различии бои.
Голямото, принципно новотооткритие имало нужда от други,
не по-доалко важни и големи открития. И те постепенно ид-
вали, но не в резултат на безсистемни, случайна научни на-
ходки, а в резултат на сериозен анализ, на безброй опити и
огромен човешки труд.
ЕЛЕНТРИЧЕСКО ЗРЕНИЕ
Неуспехите при първите опити с чувствителния към свет-
лината селен заставили учените да се обръщат постоянно към
човещкото око, да търсят най-простата и най-вярната анало-
гия, която би дала възмсжност да се създаде електрическо
зрение.
Както е известно, окото има изключително сложно опти-
ческо устройство За чудните, често неочаквани и противоре-
чиви свойства на окото са написани много и интересни книги.
За да разберете за какво ще става дума по-нататък, поглед-
нете фигурата, на която са показани една до друга две схеми:
устройството на окото и устройство™ на фотографический
апарат.
За да може окото да види нещо, а фотографическият апа-
рат да снеме, всеки обект от околната ни природа трябва да
бъде осветен или пък сам да свети.
Осветеният предмет отразява падащата върху него свет-
лина във всички посоки и част от тази светлина попада в чо-
вешкото око или в обектива на фотографический апарат.
По-точно всеки незначително малък участък на освстения
предмет отразява светлината във всички посоки. Затова в окото
или в обектива попадат светлинните лъчи, отразени от много
такива участъци.
Обективът фокусира умаленото изображение върху повър-
хността на фотографната плака, покрита с желатинова емул-
сия, която съдържа огромно количество извънредно малки
зрънца ог чувствителен къмсветлината сребърен бромид. Също
тъй двойноизпъкналата леща на окото проектира намаленото
изображение на предмета върху ретината — чувствителна към
светлината ципа, която покрива дъното на очната ябълка
(фиг. 22).
Ретината на окото се състои от клетки — колбички и пръ-
чици, конто са чувствителни към светлината и представляват
102
Фиг. 22. Като се отразяват от всяка най-малка точка на ра.з-
глеждания предмет, светлинните лъчи попадат в човешкото око
и създават в него намалено изображение на този предмет.
Приблизително същото става и във фотографический апарат
Отстрани е показано схематично устройството на ретината.
Виждат се отделяйте колбички и кичурите пръчици
краища на зрителния нерв. В ретината има над 7 милиона
колбички и над 100 милиона пръчици. Всяка колбичка има
свое отделно влакно на зрителния нерв, а във всяко влакно
пръчиците са разположени обикновено на кичури, приблизи-
телно по 100 пръчици на влакно.
Такова устройство на ретината има своите особености
Индивидуалните колбички поради малката им повърх-
ност са слабо чувствителни към светлината, но затова пък
благодарение на тях окото може да различава най-малките
частички на падащото върху ретината изображение. Доста-
тъчно е изображението на тази частичка да покрие няколко
колбички и окото ще получи вече впечатление за формата на
103
тази частичка. Ако частичката покрива само една колбичка,
окото получава впечатление на неопределена точка.
Един кичур от 100 пръчици заема 100 пъти по-голяма плот
от колбичката, затова той е също толкова пъти по-чувствите-
лен към светлината. Оттук идва острото дневно зрение —
чрез колбичките, и разлятото нощно зрение — чрез пръчиците.
И най-после още една особеност на зрението: слабо чув-
ствителните към светлината колбички различават цветовете,
което е важно за зрението денем, а извънредно чувствител-
ните към светлината пръчици не притежават такава способност.
Това не е и необходимо при слабо осветление нощем. Оттук
идва и поговорката: «Нощем всички котки са сиви.»
Нервните влакна от индивидуалните колбички и кичури
пръчици се събират в зрителния нерв, който съединява окото
с човешкия мозък. Но всяко такова влакно действува самсстоя-
телно и,когато се раздразни, носи в главния мозък своего
отделно, успоредно на другите влакна съобщение.
Такава е съвсем непълната, само приблизителна картина
на устройството и функционирането на човешкото око
На тези свойства на мозаичного устройство на ретината,
която се състои от множество различно чувствителни към
светлината клетки, се дължи едно навярно добре известно на
всеки явление.
Лятно време в парковете и градинките вашего внимание
сигурно не веднъж е било привличано от огромни портрети,
направени от живи цветя. Като ги гледате от много близо,
вие не виждате нищо, освен сякаш безредно разхвърляни го-
леми и малки групи цветя с различии Цветове и отсенки. Но
щом се отдръпнете по-надалече, хаотичного смесване на цве-
тята се превръща в изображение на човешко лице.
Такава своеобразна измама на окото се дължи на свойството
му да слива в едно изображението, съставено от частички.
От всичко това произтича важен извод: всяко изображе-
ние може да се раздели на определен брой отделни точки или
елементи, а след това да се възпроизведе отново от тези еле-
менти. И колкото повече са тези елементи, т. е. колкото по-
малки са те, толкова по-ясно ще бъде изображението.
Погледнете внимателно една фотографска снимка, а след
това, за да разберете по-добре всичко по-нататък, изрежете
от нея тясна дълга ивичка. Изображението, което дава пълна
представа за оригинала, е изчезнало. То се е оказало съставено
от голям брой участъци — съвсем черни, черни, сиви, светли,
съвсем светли. И нищо повече.
104
Сега си представете, че тесен светлинен лъч се движи на-
длъж по нашата ивичка отляво надясно и като се отразява от
нея, пада върху селеновата пластина, в която са включени
електрическа батерийка и измервателен прибор. Какво ще ви-
дим в този случай?
Светлината няма да се отразява от черните участъци на
ивичката от фотоснимката. Следователно електрическият ток,
който протича през селеновата пластина, ще бъде същият, няма
да се измени.
Но ето светлината пада върху много светъл, почти бял
участък на ивичката. Отразената от него светлина се увеличава
рязко. Осветеният селен измени силно съпротивлението си.
Токът, който протича през селеновата пластина, също тъй се
увеличава силно. Участъците от ивичката, конто лежат между
най-черния и най-белия цвят, естествено, отразяват различно
количество светлина. Затова селенът, върху който пада свет-
лина с променлива яркост, пропуска ту по-голям, ту по-ма-
лък ток.
Да разположим сега успоредно ивичката, изрязана от фо-
тоснимката, и кривата, която изобразява хода на изменението
на тока, който протича през селена.
Получава се като че ли буквален превод на рисунката,
нанесен от езика на играта на светлината и сенките на езика
на трептенията на електрическия ток При това, както можем
да се убедим, преводът е съвсем точен (фиг. 23).
На учените от края на XIX век тези двеоткрития —чув-
ствителността на «лунния метал» към светлината и възмож-
ността да се сглобява и раздели изображението на отделни
елементи — се сторили на учените от XIX в. напълно достатъч-
ни, за да се заловят с разработване на проекта за телевизията.
От многото предложения само едно, направено от амери-
канская изобретател Кери, се оказало принципно правилно
и осъществимо. . . на хартия. В основата си то било одновре-
менно и остроумно, и просто.
Предавателят представлява голямо табло или екран, съ-
ставен от няколкостотин чувствителни към светлината селе-
нови пластини. Всяка такава пластина е съединена последо-
вателно с батерия и с една от електрическите лампички с на-
жежаема жичка, наредени на друго също такова табло или
екран, което служи за приемник на предаваното изображе-
ние. Следователно, колкото селенови пластини има на пре-
даващото табло, толкова електрически лампички трябва да
има на приемного табло.
105
Големина на тока
във вер игата на фэтоел емента.
Тази система трябвало да работи така.
Изображението на никой предмет, например трнъгълник,
•се фокусира на предаващото табло чрез обектива. Електри-
ческото съпротивление на онези групи и отделни селеновн
пластини, върху конто пада светлината от светлите участъци
на изображението, се намалява повече от всички други и през
тях протича най-голям възможен ток. А при това положение
съединените последователно с тях електрически лампички,
трябва да светят по-ярко от всички други (фиг. 24)
Светлината от тьмните участъци на изображението не на-
малява електрическото съпротивление на селеновите пластини
и токът, който протича през тях, не се измени, поради което
техните лампички не светят в този случай. Пластините,
върху конто пада светлината от онези части на изображението,
лежащи между най-светлите и най-тъмнпте участъци, ще из-
менят съпротивлението си различно, а следователно различно
трябва да светят и съединените с тях лампички.
Накратко, такъв предавател сякаш точно копирал устрой-
ство™ на човешкото око. Ролята на влакната на зрител-
иия нерв изпълняват успоредните проводница, по конто про-
тича към лампичките електрически ток, пропускай от всяка
селенова пластина. Екранът от лампички служи един вид като
човешки мозък.
Ако предаваният обект се мести или измени формата си,
мести се и се измени и неговото изображение върху приемния
екран, защото при всяко такова преместване се задействуват
нови селенови пластини и никои от предишните престават да
действуват.
Като че ли сега ключът към разрешаване на задачата бил
намерен. Но да се открие с иегова помощ тайната да се пре-
дава изображението на разстояние се оказало извънредно
сложна и мъчна работа. Това отнело, общо взето, над 75 го-
дини. Много усилия положили учените, изобретателите и ин-
женерите с най-различни, а понякога и с най-неочаквани спе-
циалности физици, химици. оптици, електротехници, фо-
Фиг. 23. Токът, който протича през селенова пластина, се измени
в зависимост от яркостта на падащата върху нея светлина. Ако върху
тясна ивичка, изрязана от фотоснимка и движеща се надлъж по селено-
вия фотоелемент, се насочи светлинен лъч тъй че отразен от различимте
участъци на ивичката, да попада върху фотоелемента, токът, който про-
тича през селена, ще се измени непрекъснато в зависимост от яркостта
на онзи участък от ивичката, от който в дадения момент се отразява свет-
.липният лъч
107
»
Фиг. 24. Неосъществен проект на първото устройство за елек-
трическо предаване на изображения на разстояние. Всеки фото-
елемент в предаващия екран (о) е съединен със своя лампичка на
приемния екран (б)
108
тографи, лекари, изкуствоведи и представители на много други
професии.
Причините били много. Може би повече, отколкото се
следвало.
Селеновите пластини или фотоелементите, както по-късно
почнали да ги наричат, били големи, обемисти и слабо чув-
ствителни към светлината. Протичащият през тях ток бил
толкова слаб, че не можело и дума да става да се нажежи жич-
ката на електрическа лампичка, дори най-малката. А лампич-
ките? Тогава те били твърде несъвършени. Наистина, опитът
с такава уредба нямаше да сполучи дори и днес, когато раз-
пола гаме с икономични и съвършени лампи. Те нямаше да
светват, да горят и дори да «тлеят».
И най-после още едно много важно обстоятелство.
Ако дори човек може да си представи такава уредба, рабо-
теща в лаборатория, където разстоянието от една маса до друга
се измерва с метри, то за осъществяването на телевизията
предавателят и приемникът трябвало да се съединят с дебел
кабел, състоящ се от стотици проводници. А ако такива при-
емници трябва да се поставят на десетки и стотици километра
от предавателя? Цялата световна годишна продукция по онова
време едва ли би стигнала за една такава уредба със сто-
тина зрители, живеещи дори в границите на един градски
квартал.
Затова трябвало да се чака доста дълго — докато се открие
третата крайно важна основа на телевизията, която, както и вто-
рача, почива на «измамата» на окото. Тя се нарича инерция на
зрението.
Когато пътувате нощно време с влак, вне виждате как зад
ирозореца прелитат от време. на време дълги огнени ленти.
Но гова не са ленти, а нажежени частици от неизгорели въг-
лища, коиго летят от локомотива към опашката на влака.
Или вземете някогашната играчка «птичка в клетка». Тя пред-
ставлява пръчка с парченце картон, върху едната страна на
който е нарисувана клетка, а на другата — птичка. Започ-
нете да въртите пръчката и . . . птичката ще се намери в
клетката.
Защо става това?
Защото ретината на нашето око е устроена по такъв начин,
че вьзбуждането, създадено в нея от действието на светлината,
изчезва не мигновено след прекъсването му, а след известно
време, около 1/i0 част от секундата. Именно това е инерция
на зрението. Ето защо виждаме въртящото се колело като цял
109
диск, движещият се източник на светлина се превръща в ог-
нена лента, а птичката по чуден начин се озовава в клетката.
Човешкото око не е в състояние да проследи дори сравни-
телно бавни движения — всички те започват скоро да се сливат
в едно. Трудно е да се кажедоридали щеше да бъде по-добре,
ако то виждаше всичко, което е много бързо: светът на «свет-
кавичното» зрение нямаше да има кино и както ще видим по-
късно, телевизия и много други неща.
II ето инерцията на окото навяла такава мисъл на уче-
ните: щом човешкото око продължава в продължение на 3 10
част от секундата да вижда онова, което отдавна е вече изчез-
нало, защо в устройството на Кери трябва да действуват не-
прекъснато всички фотоелементи и да светят одновременно
всички лампички? Достатъчно е за 1/i0 част от секундата да
успеят подред да се задействуват един след друг всички
фотоелементи на предавателя и подред да светват и угасват
всички лампички на приемного табло. Докато не е изчезнало
впечатлението от светването на първата лампичка, окото по-
лучава впечатление от блясъка на последната, да речем стот-
ната. Стига само всичко това да може да стане за 1/i0 част от
секундата. Тогава окото няма да забележи нищо, за него, каго
по-преди, ще «светят» всички лампички на приемния екран.
Погледнете схемата на такава уредба (фиг. 25). В нея про-
водниците от всички фотоелементи са съединени с превключ-
вател — диск с контакта, по конто се плъзга подвижна пла
стана, въртяна от двигател. В приемника точно към такъв.
контактен диск са включени всички лампички.
Какво се печели от това? Много нещо. Вместо предавате-
лят и приемникът да се съединяват с толкова двойки провод-
ници, колкото двойки фотоелемент-лампичка има уредбата,
те могат да се съединят само с два проводника, а ако се изпол-
зува земята като проводник, само с един проводник.
Вместо снопче проводници — само един проводник! Уред-
бата се опростява до равнището на телефон или телеграф.
Важно е само да се спази едно условие - подвижните кон-
такта върху дисковете на превключвателите да се движат
съгласувано един с друг или, както се казва, синхронно. В мо-
мента, когато превключвателят на предавателя включва, да
речем, 86-тия фотоелемент, превключвателят на приемника трябва
точно да включва към линията и 86-та лампичка на приемника.
Каква е принципната същност на тази трета основа на те-
левизията? Също като по-рано изображението се раздели на
отделни късчета (елементи), а тези елементи се превръщат в
ПО
Въртящи се
преВключбэтели
Фиг. 25. Първата уредба с приеме» екран от неподвижнп
лампички, конто светват за късо време една след друга. Фото-
елементите на предаващия екран (д) и лампичките на приемния
екран (б) се включват с въртящи се превключватели
зависимост от тяхната яркосг в токови импулси и се преда-
ват към приемника. Но този път токовите импулси се преда-
ват не всички заедно, наведнъж,- а подред — последователно
един след Друг. Важно е само всичко това да стане за 1/10 част
от секундата.
Отдавна, още когато бил изнамерен първият телеграф, хо-
рата се научили да предават поред електронните импулси на
далечно разстояние по проводници. Наистина, разделяй и
владей! Но било още рано да се владее. На мнозина се стру-
вало, че сега вече може да се създава практически телевизи-
111
онна система, но. . . Такива «но» към 1927—1929 г. били с
хиляди в историята на телевизията!
Най-напред подвел селенът. Докато редуването на ярката
и слабата светлина, падаща върху него, не било много бързо,
той още можел да измени електрическото си съпротивление
точно според количеството на падащата върху него светлина.
Но щом това редуване се ускорявало, селенът най-напред не
успявал да следва измененията на светлината, а след това и
съвсем преставал да действува.
Работите върху телевизията се преустановили за дълго
време, докато в края на краищата не били разработени съв-
сем други фотоелементи, конто следвали почти неограничено
измененията на силата на светлината.
Но сетне работата спряла отново до около двадесетте го-
дини на нашия век. Този път причина били лампите.
Въпреки всички хитрувания учените не успявали да съз-
дадат електрическа лампа с нажежаема жичка. коятодасветва
и гасне също тъй бързо, както се измени токът, получаван
в новия фотоелемент.
Но дори и да била изнамерена такава чудна лампа по онова
време, сигналите, идващи направо от фотоелементите, щели
да бъдат все пак слаби дори за нея. С какво да се усилят? Тряб-
вало да се чака и чака. Нужно било изнамирането на радиото
и създаването на усилвателни електронни лампи, за да може
на базата на тези открития и на много други да се построй
електронен усилвател. Той давал възможност да се усилват
слабите електрически токове или сигналите стогици, хиляди,
а ако е необходимо и милиони пъти. И едва след това, през
1927 год., сполучили да построят телевизионна уредба, в която
предавателният екран се състоял от голям брой малки фото-
елементчета (1200), а приемният екран - от също такъв брой
чувствителни дори към много слабите сигнали лампички с
тлеещ разряд, познати ни от свеглинните реклами. Два елек-
трически двигателя въртели точно в такт един с друг два пре-
включвателя: единият — при предаватели. другият -при
приемника, а вместо проводник между предавателя и прием-
ника действували две радиостанции: предавателна и приемна.
Ние бихме се отклонили много, ако се опитаме да опишем
всички телевизионни системи, конто малко по-другояче поз-
волиха да се осъществи предаването на изображения на раз-
стояние.
А сега ще трябва да се върнем към основните принципи на
телевизията.
112
ИАН СЕ ПРЕДАВА НЕПРЕКЪСНАТОСТТА НА ДВИЖЕНИЕТО
Целият процес на предаването или, както се нарича още,
последователното развиване на изображението трябва да стане
доста бързо — за х/10 част от секундата.
Такова изображение, уловено почти мигновено, ще бъде
неподвижно. Е добре, а какво ще стане, ако предаваният обект
непрекъснато се мести или движи?
Когато работеха всички фотоелементи и светеха всички
лампички, работата беше проста. С постепенното предвиж-
ване на изображението по предавателния екран преставаха да
работят един фотоелементи и се задействуваха други, съседни.
На приемния екран гаснеха едни лампички, светваха други.
Изображението се предвижваше, живееше. А сега, когато и
фотоелементите, и лампичките работят само поред?
Тук влиза в сила още една, вече четвърта на брой основа
на телевизията (и едновременно на киното) — процесът на по-
следователното разлагане на елементи на самото движение,
който използува същата способност на окото да слива в едно
достатъчно бързите местения на наблюдавания предмет или,
казано по-точно, на обекта.
Погледнете снимката на фиг. 26. На нея са снети отделни
положения на хвъркаща пеперуда. Скоростта на снимането е
около 25 снимки в секунда. Всяка от тях не прилича на дру-
гата. Пеперудата се .мести непрекъснато, а на снимките едно
«мъртво» положение явно се различава от друго, особено по-
ложението на крилцата й.
Но ако залепим тези снимки върху страниците на една
книга, след това превием книгата и започнем бързо да отпус-
каме страниците, нашата рисунка изведнъж ще оживее. Ние
знаем добре, че на филма са снети прекъснати движения на
полета, а ги виждаме на екрана слети, плавни. Пак ни мами
инерцията на окото. Ако забавим отпускането на страниците,
ще настъпи момент, когато движенията на пеперудата ще ста-
нат отсечени, нервни — ще настъпи граница, когато ще се раз-
личават отделните снимки. Този праг на различимостта във
фазите на движението се намира при около 12—16 повторения
в секунда. Движенията се сливат най-добре, когато се по-
втаря г около 25 пъти в секунда.
И още едно обстоятелство. Отделните снимки на пеперудата
трябва да се появяват под пръста ни не плавно, а на тласъци:
всяка снимка стой неподвижно само част от секундата и едва
след това се отдели от пръста, за да отстъпи място на следна-
48 Що е радиоэлектроника
113
та. Опитайте да меститесним-
ките иепрекъснато, плавно —
впечатление на движение няма
да се получи, всичко ще се
размаже и вие няма да видите
нищо. Ретината на окото ви не
е успяла да зафиксира в мо-
зъка ви нито една, макар и къ-
са, но неподвижна фаза на дви-
жението, за да я задържи после
в продължение на 1 ,0 частот
секундата.
Ние успяхме да създадем те-
левизионна уредба с голям брой
фотоелементи в предавателя и
лампички, светващи една по
една (последователно една след
Друга), но в замяна на товасега
трябва иепрекъснато да разла-
гаме допълнително още и само-
то движение на изображението.
Да направим известна рав-
иосметка.
Пълното изображение на пре
давания обект се разделя или,
Фиг. 26. И самого движение, например летеието на певе-
руда, може да се разложи на отдел ни елементи.
114
Фиг. 27. Как изглежда изображението, съставено от различен
брой отделяй елементи: отляво онова, което «вижда» предава-
телят, отдясво — което ссполучава на приемния екран. Отгоре
надолу: при разлагане на 120, 480 и 1200 елемента
както се казва другояче, се разлага на определен брой еле-
менти. Да допуснем, че сме взели от тях 100 (10 реда по 10
елемента в ред).
Но това изображение е още неподвижно. То само улавя
115
едно положение на движещия се предмет, каквото е било в
продолжение на 1/10 част от секундата. Ето защо, за да се
даде на предмета движение, то трябва непрекъснато да се
повтаря всяка х/10 част от секундата, т. е. 10 пъти (или кадри)
в секунда Следователно движещото се изображение, което
се състои от 10 кадри по 100 елемента във всеки кадър, ще
изисква предаване вече на 1000 елемента в секунда.
Сега нека се опитаме да започнем предаването. Но какво е
това изображение? За него можем само да се досещаме дали
то е дърво, къща или лице. Разбира се, за широко приложе-
ние предаването на такива изображения няма никаква стой-
ност (фиг. 27).
Няма нужда да обясняваме на читателите колко трудно
е било на уцените и инженерите да придадат постепенно до-
пълнителна яснота на тези твърде несъвършени изображения.
Ето например изображение, съставено не от 100, а вече от
1200 елемента (30 реда по 40 елемента). Яснотата му е значи-
телно по-голяма. Някои неща вече могат да се познаят. Но
съвсем не е достатъчно и това. Човек иска да види също такова
ясно изображение, каквото вижда на снимките, във филма. по
картините на художниците.
Недостатки на е и яснотата от 19 200 елемента (120 реда
но 160 елемента в ред).
Ще избързаме и ще кажем само, че телевизионните преда-
вания в СССР сега стават с яснота 625 реда, конто разлагат
изображението на около 350—400 хиляди елемента.
Първите предавания, приблизително от 1927 до 1934 год.,
в СССР и редица други страна имали яснота 1200 елемента
(30 реда), а в Англия —4800 елемента. Известно време, наис-
тцна късо, се правили опитни предавания с 19 200 елемента,
след това (от 1934 до 1936 год.) телевизионните изображения
започнали да се предават с яснота 465 реда (в Англия — 401
ред). а яснота от 625 реда била постигната едва през 1946 год.
Мечтата на човека за телевизията става реално осъщест-
вима едва с появата и развитието на електрониката нау-
ката за управляване на движението на електрона, който е най-
бързият, най-послушният и най-изпълнителният сл\га на
човека.
Нарочно се спряхме толкова подробно на четирите според
нас най-важни основн на телевизията, защотокаквито и форми
да приемали практическите телевизионни системи, създа-
вани през последните 76 годный, всички те се въртят около
тези основй, като понякога се отдалечават много от тях, но
116
винаги с неизменно постоянство се връщат обратно.
В тази светлина ще разгледаме какво представлява съвре-
менната телевизионна апаратура и до каква степей е постиг-
ната мечтата на човека — да вижда всичко на далечно раз-
стояние.
СЪВРЕМЕННАТА ТЕЛЕВИЗИЯ
Седемдесет и шест години непрекъснат и упорит труд на-
пълно убедил учените, че все пак най-добър предавател на изоб-
ражението си остава онзи, който е най-близко по устройство
или по действие до човешкото око, т. е. онзи, който вече бил
намерен в самото начало. Но съвременното електрическо око
задминало много своя почти вековен прадядо.
На фигурата е показан един от главните съвременни при-
бори за предаване на изображения, наричан иконоскоп. Не-
говата главна част — екран от фотоелементи — представлява
пластина от добър изолатор, например слюда с размери
100x110 милиметра. Върху едната страна на тази сравнително
малка пластина има от 3 до 5 милиона съвсем малки фотоеле-
менти. Разбира се, изработването на такъв екран през 1876 год.
било немислима, свръхфантастична работа (фиг. 28).
Как се разрешила тази задача? Учените постъпили много
«просто». Те нанесли върху едната страна на пластината чув-
сгвително към светлината вещество (например цезий) във вид
на микроскопични зрънца-полусфери, тъй че всяка капчица
била ясно отделена от другите. Получило се нещо много сходно
с ретината на окото; наистина окото има чувствителни към
светлината елементи— колбички и пръчици — 30—40 пъти
повече.
Тази «ретина», или мозайка, действува така.
ПреДаваното изображение се насочва посредством обектив
към повърхността на мозайката. Щом светлината падне върху
зрънцата, под нейното действие от повърхността на цезия за-
почват да излитат електрони. В онези места, където светлина-
та пада от ярките участъци на изображението, излитат много
електрони; а там, където светлината пада от тъмните участъци
на изображението — много малко (фиг. 29).
Близо до екрана се поставя метална, провеждаща ток ре-
шетка (или пръстен), която има малък положителен заряд.
Посредством тази решетка (или пръстен) се улавят излете-
лите (свободните) електрони и се отвеждат обратно към за-
хранващия източник на прибора.
117
Фиг. 28. Схема на устройството на електрическото око —
иконоскопа. Така изглежда при увеличение неговата свето-
чувствителна мозаика
Фиг.29. Светлинните лъчи, конто падат върху мозайката, зареждат
нейните отделни светочувствителни елемепти до различно напрежение
в зависимост от яркостта на падащата върху тях светлина (средната фи-
гура). Като пребягва по мозайката, електронният лъч неутрализира об-
разувалото се на нея скрито електрическо изображение и го превръща
в електрически сигнали (долната фигура). В същност светочувствител-
ната мозаика представлява обикновен кондензатор, едната пластина на
който е разрязаиа на голям брой отделни късчета (горната фигура)
118
111
119
Мозайката на екрана е сякаш електрически нащърбена.
На никои места на зрънцата не им достигат много електрони,
а на други — съвсем малко. А както е известно, ако от никое
тило се отнеме известно количество електрони, то се оказва
заредено положително — с такъв брой положителни зариди,
колкото електрони е загубило.
Ако върху такава пластина посипем съвсем финн сажди,
а след това издухаме излишъка от тих, повече сажди биха се
полепили по онези места, където положителниит зарид е не-
силен, и по-малко там, където заридът е по-слаб. Нашата пла-
стина сикаш се е проивила. Електрическото изображение,
«нарисувано» върху ней от светлината. би се превърнало във
видимо.
Но сега нас ни интересува не превръшането на едно изобра-
жение в друго, а по какъв начин да превърнем това скрито
електрическо изображение по повърхността на мозайката в
електрически сигнали. Трудността се увеличава и от това, че
падналата върху мозайката светлина е «нарисувала» цялото
изображение навед'нъж, а ние трябва да го предадем по-ната-
тък перед, по елементи, да го «развалим на стотинки». И както
си спомняме, трябва да направим всичко това за 1/10 част
от секундата.
Но как да снемем скритото електрическо изображение от
зрънцата на мозайката? Излетелите от тях електрони вече са
си отошли и няма да се върнат, а положителните заряди също
не могат да се отнемат от зрънцата на мозайката. Те са заоби-
колени от всички страни с изолация — слюда или празно про-
странство.
Това можем да направим, ако насочим върху мозайката
тънък електронен лъч и го накараме да заобиколи цялата мо-
зайка в някакъв определен ред — например както четем книга:
отляво надясно, отгоре надолу, страница по страница. Или, дру-
гояче казано, елемент по елемент, ред след ред, кадър след ка-
дър, тъй както правехме това посредством въртящите се пре-
включватели при екраните с фотоелементи и лампички по об-
разеца от 1876 год. Ние ще разкажем по-късно как в тези слу-
чаи се използува електронният лъч. Сега ше приемем на вяра,.
че това лесно може да се направи.
Като попадне върху групите заредени положително зрънца,
електронният лъч им възвръща от огромния си запас елек-
трони такова количество, каквото не достига на всяко зрънце:
100, 10 или 1. Зрънцата получават от лъча изгубеното коли-
120
чество електрони и стават отново неутрални. Всички са «до-
волни», всичко е дошло в изходно състояние.
С една дума, ние заредихме най-нанред зрънцата на мозай-
ката всички наведнъж (като отнехме от тях различен брой
електрони), а след това- ги разредихме поред (като им вър-
нахме всички изгубени електрони).
На това е само малка част от задачата. Трябва още да пре-
върнем този процес на разреждане в електрически сигнали —
токови импулси. Как да направим това, като зрънцата на мо-
зайката са отделени с изолатор от целия останал свят?
Има начин, който позволява да се предаде електрическият
заряд от едната страна на изолатора на другата. Наистина, не
направо, а косвено — да се предаде не самият заряд, а състоя-
нието или по-скоро проявата на този заряд, както сянката
на човек, който стой в слънчев ден на улицата край затворен
прозорец, пада в стаята от другата страна на стъклото.
Знаем, че ако едната пластина на електрическия конден-
затор се зареди положително, на противоположната пластина
(страна) ще се създаде равен на него отрицателен заряд. Ако
пък първата пластина се разреди, отрицателният заряд ще из-
чезне и от другата. Всяко дори най-малко изменение на заря-
дите в едната пластина на кондензатора се повтаря точно в
противоположна пластина, макар че са напълно разделени от
пласта изолатор.
За да действува нашият екран точно като кондензатора,
на задната му страна е залепена голяма метална пластина,
съединена с решетката, която управлява работата на усилва-
телната електронна лампа. За предка пластина служи самата
мозайка от съвсем дребни фотоелементчета. Само че тук тя не
се получава цяла, а е един вид разделена на няколко милиона
зрънца. Когато под действието на светлината пластът от зрънца
се зарежда с някаква резултантна величина от положителни
заряди, в цялата задна пластина се натрупва също такова
количество отрицателни заряди.
Когато, описвайки своя път по зрънцата на мозайката,
електронният лъч започне един вид да «избива» от тях поло-
жителните заряди, със също такива Скокове започват да изчез-
ват зарядите и от общия заряд на задната пластина.
Всички тези променливи заряди на задната пластина за-
реждат различно и решетката на усилвателната лампа, която
пропуска ту по-голям, ту по-малък ток (като го усилва).
Разбира се, в същност този процес на многократни преоб-
разувания става значително по-сложно и по-фино, отколкото
121
го описахме. Важною тук е читателях да усвой само принци-
па на превръщането на изображението в електрически сиг-
нали, принципа на действието на такъв сложен прибор като
иконоскопа. А има и прибори, в конто стават по-сложни про-
цеси, отколкою в иконоскопа.
Идеята за създаване на предавателна електронна тръба с
мозаичен екран — фотоелементи, била дадена за първи път
през 1907 год. от руския учен Б. Л. Розинг, професор в Пе-
тербургский технологически институт.
Но стремежът да се създаде такава тръба бил предизвикан
не само от желанието да се направи аналог — копие на чо-
вешкото око, но и от насъщната нужда от прибор, който да бъ-
де особено чувствителен към слабою количество светлина,
получавано от съвсем дребните фотоелементчета (зрънца)
от също тъй дребните участъци на разлаганото изображение.
Но тук се криела поредната опасност, поредното «но» за съд-
бата на многострадалната телевизия.
Да се върнем за минута към системата на Кери с непре-
къснато действуващи фотоелементи и непрекъснато светещи
лампички. Там падащите върху фотоелемента светлинни лъчи
от всеки елемент на изображението по принцип действували не-
прекъснато, като позволявали да свети непрекъснато и лам-
пичката на приемния екран. Но това не давало възможност
да се осъществява последователното изпращане на сигнали.
Втората система — с въртящи се превключватели — вече
позволява последователното изпращане на сигнали, но това
се получило с цената на голяма жертва: всеки фотоелемент
(а следователно и лампичка) действувал само много късо вре-
ме, а останалото време не работел.
Ако например екранът бил сглобен от 1200елемента, включ-
вани 12,5 пъти в секунда, всеки път фотоелементът (и лампич-
ката) би действувал само г 1, част от секундата, а остана-
1 о ООО "
лото време не би работил. И без това твърде слабите, едва
доловими сигнали се намалявали още 15 хиляди пъти. Имало
защо да се отчайват! А сега ние имаме вече работа с 500 хиля-
ди и повече елемента на изображението, а изображението по-
втаряме не 12,5, а 25 пъти.
Ето защо съветските изобретатели търсели пътища да за-
обиколят това може би най-трудно от всички препятствия,
конто стоели по пътя на телевизията.
Решението дошло, ако можем тъй да се изразим, като
«безплатна притурка» на трудните опити да намерят начини
122
за най-добро снемане на скритото електрическо изображение
от мозайката.
Светочувствителното елементче — зрънцето цезий, слю-
дената изолация и металната пластина служат като съвсем
малък кондензатор. Той се разрежда само тогава, когато вър-
ху него падне електронният лъч. През останалото време този
кондензатор натрупва непрекъснато в себе си електрически
заряд, тъй като светлината от изображението действува не-
нрекъснато върху зрънцето.
Също както постъпва учителят в училишето: след като из-
пише черната дъска с някакви примери и сметне, че учениии-
те са успели да препишат само част от тях, той изтрива напи-
саното отгоре, а на освободилото се място продължава да пише
нови примери. През всичкото време черната дъска остава за-
пълнена.
При същите 1200 елемента на изображението сега всяко
. - 1
фотоелементче ще действува не f част от секундата, а
-. част от секундата, т. е. 1200 пъти по-дълго. Следователно
силата на отделния сигнал, който иде от фотоелемента, може
сякаш да се увеличи 1200 пъти или, което е равноценно,
елементите на изображението могат да се увеличат в сравне-
ние със старата система също 1200 пъти. Тази голяма придо-
бивка може да се насочи там, където е по-изгодно.
Такова устройство на предавателния прибор се нарича
тръба с натрупване на заряди.
Сега трябва да се отклоним малко, за да обясним как може
да се управлява електронният лъч — нашият чуден молив,
който сякаш рисува изображението върху мозаичния екран
на кинескопа.
Електронът е най-малката материална частица, носеща еле-
ментарен отрицателен електрически заряд, и, естествено, е
чувствителен изобщо към всички електрически заряди. Поло-
жи гелно зареденото тяло го привлича, а отрицателно зареде-
ното — го отблъсква. Колкото повече са тези заряди, толкова
по-силно е привличането или отблъскването.
Като поставим на пътя на движещия се електрон пластини
или пръстени, заредени с различии електрически потенциали.,
можем да накараме електрона да извършва най-сложни дви-
жения и завой, да го насочим по всеки цай-сложен път.
А как работи устройство™, което управлява електронния
лъч в предавателната тръба?
123
В тръбата има доста много електроди и всеки от тях има
свое строго определено предназначение. В стеснената й част
е поставено тъй нареченото електронно оръдие — нажежае-
мата жичка, нажежаваща катода — порцеланена тръба с
нанесено върху нея вещество, което излъчва добре електрони
под действието на висока температура.
На известно разстояние от катода се намира главният
анод— пръстен, на който се подава високо напрежение (от някол-
костотин волта). Под действието на това напрежение електро-
ните, излъчени от катода, започват да се движат към анода,
като увеличават скоростта си до 50—100 хиляди километра
в секунда. При такава скорост те вече не могат да се задържат
около анода (още повече, че анодът е направен във вид на тръ-
ба) и прескачат по-нататък, към мозаичния екран.
Но за да не летят електроните ветрилообразно — иначе
вместо 'острия електронен молив бихме имали нещо като ши-
рока четка, — на пътя между катода и анода се поставя още
един електрод. Този втори спомагателен анод, носещ по-слабо
положително напрежение, свива електронното снопче в много
тънък лъч, който чертае по екрана необходимата ни линия.
Но и това не е достатъчно. На електронния лъч трябва да
се даде още определен ред на движението по мозайката на ек-
рана, както се уговорихме по-рано: отляво надясно, отгоре
надолу, а след това периодично да се повтаря същото. Това
се прави с помощта на своеобразен коридор от четири метални
пластини -— електроди. Двете му странични пластини (стени)
служат за движение на лъча в хоризонтална плоскост. Ако
на една от тях, например на дясната, се подава постепенно
нарастващо положително напрежение, електронният лъч ще
почне да се извива към страната на тази пластина, ще се при-
влече към нея, поради което острието на лъча ще запълзи по
мозайката отляво надясно. Ако едновременно в противопо-
ложната (лявата) пластина се подаде също нарастващо, но
отрицателно напрежение, тя ще почне, обратно, да отблъсва
от себе си електронния лъч. Едната пластина сякаш привлича
лъча към себе си, а другата помага — отблъсва го от себе си.
Двете заедно местят лъча значително по-лесно. «Таванът» и
«подът» на коридора — другите две пластини, по същия начин
управляват движението на лъча във вертикална плоскост от-
горе надолу.
Как четем книга? Местам бавно погледа си по реда отляво.
надясно и четем всяка буква, всяка дума; като свършим реда,.
124
бързо прехвърляме погледа си наляво към началото на редо-
вете, но вече с един ред по-долу.
При четене на всяка страница от книгата правим 25—30
бавни хоризонтални движения с очите отляво надясно, също
толкова много бързи обратни движения — отдясно наляво
към началото на редовете, едно много бавно движение — от-
горе надолу. и много бързо — отделу нагоре. Ако всички тези
движения на погледа се изобразят графически, би се полу-
чило нещо като два триона, зъбците на конто отначало бавно
се увеличават, а после изведнъж се прекъеват. Само че зъб-
ците на единия трион са гъсти, на другия — редки.
Ако построим генератори за електрическо напрежение,
импулсите на конто нарастват и се прекъеват точно по същия
начин и със същата различна честота, и подадем тези импулси
към съответните пластини на «коридора» в предавателната
тръба, нашият електронен лъч ще почне да се движи по мозай-
ката на екрана в необходимия ред — ще почне бавно да чер-
тае редове отляво надясно, като постепенно се спуска отгоре
надолу. Това е и електронното разлагапе на изображението
на елементи, само че осъществявано не от механически пре-
включвател, а от чисто електрически.
Сега вече можем да нарисуваме тъй наречената скелетна
схема на телевизионния предавател. Тя се състои от опт ческа
система: обектив, който насочва предаваното изображениекъм
светочувствителната мозайка на тръбата; два генератора за
напрежение, конто непрекъснато и със строго определена че-
стота управляват движението на електронния лъч по екрана;
усилвател, който усилва слабите сигнали, снемани от екрана
на тръбата при непрекъснато движение на електронния лъч;
проводник или радиопредавател, с помощта на който телеви-
зионните сигнали се предават към местоназначението им.
Сега да видим как става приемането на телевизионните
сигнали.
Вместо екран с мигащи лампички и тук главно действува-
що лице е електронът. Той извършва работата си в прибора,
изнамерен още през 1897 год. от немския физик К- Ф. Браун.
Този прибор е приспособен от професор Б. Л. Розинг през
1907 год. за приемане на телевизионните сигнали и за пре-
образуването им в изображение. Това е тъй наречената елек-
тронно-лъчева тръба (фиг. 30).
Тя има почти същото устройство, както и предавателната тръ-
ба, само че вместо мозаичен екран в дъното на колбата е поставен
екран, покрит с тънък пласт химическа смес, който под дей-
125
Фиг. 30. Схема на устройството на електронно-лъчева (катодна)
тръба за нриемане на телевизионни'сигнали. В практическите кон-
струкции на тръбите управляващите електродн са поставени един
спрямо друг на двойки
ствието на удрящите се в него електрони може мигновено да
светва и гасне. Също тъй, както и в предавателната тръба, елек-
тронният лъч под действието на хоризонталните и вертикал-
ните ггластини, съединени с генераторите, иепрекъснато из-
писва цялата повърхност на екрана отляво надясно, ред по ред
отгоре надолу.
Но засега това още не е приемане на изображение, а ако
можем тъй да се изразим, линирана хартия и светещ молив.
А ние имаме нужда да се нарисува и самото изображение.
За тази цел близо до катода на тръбата, от която излиза
електронен поток, се поставя още един управляващ лъча елек-
трод-решетка. Положението на този електрод близо до из-
точника на електрони е избрано не случайно. За да се
засили електронът до голяма скорост, та като се удари
в екрана, да го застави да свети, към анода на тръбата трябва
да се приложи доста голямо иапрежение — 2—3 хиляди, а
понякога и 12 хиляди волта. Но с помощта на решетката мо-
же да се осъществи и друго. Иапрежение от 1—2 волта, но
приложено близо до катода, може или да пропуске всички
електрони, конто летят в лъча към екрана, ако това напреже-
ние е положително, или съвсем да ги задържи при решетката
и да не ги пропуска, ако това иапрежение е отрицателно.
Телевизионните сигнали, дошли отдалеч до приемника и
126
Фиг 31. Как може да се управлява движението на електронния
лъч в електронно-лъчевата тръба, използувана за предаване и прие-
мане на телевизионии изображения. Под действието на генератори на
трионообразни трептения електронният лъч се мести по екрана при-
близително така, както четем книга: отляво надясно, отгоре надолу —
буква по буква, ред по ред, страница след страница. Триопообразното
иапрежение, приложено само към двете хоризонтални отклоняващи
пластини, мести електронния лъч в хоризонтална посока — чертае ре-
довете (7). Трионообразното иапрежение, приложено само към верти-
калните пластини, мести електронния лъч във вертикална посока (2).
Едновременното действие на двете двойки пластини създава на екрана
наклонена светеща линия (3). Трионообразните трептения с по-висока
честота, приложени към хоризонталните отклоняващи пластини, и с по-
ниска честота, приложени към вертикалните пластини, дават възмож-
ност да се получат иа екраиа хоризонтални редове, конто се нареждат
един под друг
127
върху светещии екран.
и
усилени чрез лампов усилвател,
се подават към решетката на
тръбата. Силните сигнали про-
пускат към екрана повече елек-
трони, а слабите —- по-малко.
Под действието на тези електро-
ни различните участъци на екра-
на, по конто непрекъснато и
системно пробягва електрон-
ният лъч, светят тупо-ярко, ту
по-слабо, като този път създа-
ват ясно изображение на пре-
давания предмет.
Единственото условие за пра-
вилността на целия този сло-
жен процес е ръката на преда-
вателя — неговият електронен
лъч, да води другата ръка —
електронния молив на прием-
ника, точно по едни исъщи уча-
стъци както върху мозайката, така
Ако в никой миг електронният лъч в тръбата на предаватели
започне своето движение, да речем, по 122-ия ред отгоре на изо-
:бражението върху мозайката, и електронният лъч в прием-
ната тръба трябва в същия миг да започне своето движение
също от 122-ия ред, а не от никой друг. Нещо повече, двата
лъча трябва да преминават едновременно целия ред (отделните
елементи на изображението (фиг. 31).
Такава строго съгласувана работа на два апарата се нари-
ча синхронна и синфазна, т. е. движението в тях се извършва
еднакъв брой пъти в секунда и едновременно в пространството.
Това става като че ли много сложно и едновременно много
просто.
Заедно със сигналите на самото изображение от предава-
теля се изпращат и тъй наричаните управляващи — синхро-
низиращи импулси на напрежението, конто, като действуват
на съответните устройства в приемника, управляват или по-
точно поправят движението на електронния лъч в приемната
тръба. Ако лъчът малко избързва, на следния ред те го задър-
жат; ако пък малко изостава, на следния ред го подтикват.
Ако по никаква причина кадърът в приемника се е сменил
предивременно, сигналите на управлението не ще дадат на
следващии кадър да почне преди определеното време или ще
128
Фиг. 32. Скелетна (нан-обща) схема на телевизионен приемник:
4 — усилвател за висока честота; 2 — разделител на сигналите на изображението от
сигналите на звуковия съпровод; 3 — усилвател само на сигналите на изображението;
4 — усилвател само на звуковите сигнали; 5 — ограничител на силата на сигналите,
управляващи движението на лъча; 6 — разделителен филтър; 7 — генератор на сиг-
нали на редово разлагане; 8 — генератор на сигнали на кадрово разлагане; отляво —
електрон но-лъчева тръба и високоговорител
го подтикнат, ако моменты на смяната му малко изостава.
Всичко това напомни урок по гимнастика, предавай по радиото.
Инструкторът управлява и командува невидима аудитория.
В такт с музиката милионн хора във всички краища на стра-
ната достатъчно точно, еднакво и всички едновременно из-
вършват определените упражнения и което е много важно,
всички те се управляват сами, като се вслушват в гласа и му-
зиката, конто пдват от високоговорителя.
S Що е радиоелект! оника
129
НЕДОСТИГ IA ЧЕСТОТИ
Ако хората, научили се да преобразуват изображението в
сигнали и да го възпроизвеждат отново, не бяха успели да на-
мерят начини да предават това изображение. на разстояние,
телевизията не би съществувала и досега. Както знаем, глав-
ните затруднения били да се създадат апарати за предаване и
приемане. Начините за предаване на сигнали на разстояние —
телеграф, телефон и радио — били открити значително по-
рано и търпеливо чакали своя ред, докато узреят условията
за тяхното приложение.
Първите телевизионни предавания започнали през 1927—
1931 год. Какво тържество на човешкия гений и труд се крие-
ло в тогавашните тъмни, несъвършени, направо, казано —
лоши изображения, големи колкото пощенска марка, конто
пр и това трябвало да се разглеждат чрез прикрепена към
приемника лупа. В тях главен изпълнител на човешката воля
бил все сыцият електрон, но колко тромав, бавен, слабичък
бил той тогава! Въртящите се механични дискове, колелата,
огледалата и мигащите, макар и с тлеещ разряд, електричес-
ски лампички сковавали полета, бързината и изпълнител-
ността му.
Защо тогава все пак предавали изображението/разделено
на 1200, а не на повече елементи, например на 4800, 19 200 и
т. н.? За това освен чисто телевизионни имало и радиотехни-
чески причини.
Завършвайки своите многогодишни трудове, учените с го-
леми трудности осъществили възможността да се предава чо-
вешки говор и музика по радиото. За това на всеки предава-
тел трябвало да се определи честотна лента от 9—10 хиляди
трептения или херца.
По онова време що-годе уверено можели да се използуват
само средните и дългите радиовълни, приблизително от 200-
до 2000 метра или с честота от 150 хиляди херца до 1500 кило-
херца; тогава целият обхват бил 1500 — 150= 1350 килохерца.
Получава се така, че на цялото земно кълбо, на десетките
и стотици хиляди предавателни земни, морски, самолетни.
и други радиостанции се падали само 135 отделки канала.
Само толкова станции с различна честота (дължина на вълни-
те) можели да работят едновременно, без да си- пречат една на
друга. При тези условия трябвало да се свикват международ -
ни конференции,, за. да се поделят честотите между държави-
130
те и видовете служби, да се координира времето на работата
им, да се раздалечават станциите с близки вълни и др.
А тук се появила и нова трудност за разпрсделението на
радиовълните — телевизиятй.
За да се предаде дори едва различимо изображение (раз-
делено на 1200 елемента), трябвало да се определи честотна
лента от 15 000 херца. По такъв начин два телевизионни пре-
давателя само за предаване на изображението трябвало да зае-
мат честотна лента, която се определи за три радиопредава-
телни станции. А освен това за звуковии съпровод на преда-
ването всеки телевизионен предавател имал нужда от още един
самостоителен канал.
Дългоочакваната рожба на науката и техниката тряб-
вало оше от първии ден на раждането си да си пробива път с
лакти.
Имало и други причини, конто пречели за развитие™ на
телевизинта.
Не само специалистите и любителите проививали особен
интерес към тази удивителва новост. Все по-широк кръг зри-
тели изразивали неудовлетвореност от първите предавания,
изказвали законни пожелания да виждат ясно, висококаче-
ствено изображение. Телевизионните зрители искали да се за-
познаят чрез телевизията с най-ивтересните събития на дени,
с театрални постановки, филми, спортни състезания и т. н.
Всичко това срещало спънки най-напред в заеманата честотна
лента, в каналите и в херците.
Използуването на дълги и средни вълни, конто се раз-
пространяват на големи разстояния, позволявало да има само
един-два телевизионни предавателя в цялата страна. Това
отнемало няколко канала от общите ресурси и затова било
още относително търпимо нещо. Но такова положение не мог-
ло да удовлетвори изискванията, предявявани към телеви-
зията. Затова не случайно учените се замисляли все по-често
и по-често как да накарат не само дългите, но и късите вълни
да служат на телевизията.
Известно е, че за предаване на сигнали с ниска честота
чрез радиовълни — трептения с висока честота — тази носе-
ща честота (радиовълните), която доставя сигналите на място,
трябва да бъде 10—12 пъти по-висока от честотата, която «пъ-
тува възседнала» на нея. Естествено, най-малкото разширение
на честотата на сигналите заставя да се нахлува в областта
на много високите трептения — късите и много късите радио-
вълни. Но през двадесетте години на нашия век нимало още
131
технически възможност да се използуват кисите вълни. Имен-
но с откриването на тези възможности се заели учените и,
както ще видим по-долу, това си заслуживало труда.
Да вземем късите вълни, дължината на конто е прибли-
зително от 10 до 100 метра. Този участък е като че ли много
къс, например в сравнение с дължини на вълните от 100 до
300 метра. На пръв поглед някому може да се стори, че колкото
по-малка е дължината на вълните, толкова по-мъчно е да се
наместят сред тях радиопредавателни станции. В същност
става обратного. Колкото по-къси са вълните, толкова по-
шиэоко е на радиэстанпиите сред тях. Тук трябва да се
използува не понятието «дължина на вълните», а честота на
електрическите трептения, която при късите вълни е винаги
значително по-голяма.
В обхвата на късите вълни (от 100 до 10 метра) влизат
честоти от 30 милиона (10метра) До 3 милиона херца (100 метра),
а цялата честотна лента е 27 . 10е херца. Като определим
по 10 хиляди херца за всяка радиопредавателна станция, ние
получаваме вече 2700 канала в сравнение със 135 канала за
средните и дългите вълни.
Да идем по-нататък. В обхвата на ултракъсите вълни, по-
точно в техник раздел, наричан метрови вълни (от 10 до 1 ме-
тър), има честоти от 300 милиона (1 метър) до 30 милиона хер-
ца (10 метра), всичко 270 . 106 херца. Като ги разделим пак
на канали по 10 хиляди херца, получаваме 27 хиляди канала.
А това е вече много! Тук за телевизионния предавател може
да се определи вече не един, а десет, сто, а ако стане нужда,
дори и хиляда канала.
Този простор на ултракъсите вълни дава възможност да
бъдем щедри, щом става дума за получаване на изображение
с максимално високо качество.
Но възможността да се «засели» толкова обшипна площ не
се удала веднага. Науката и техниката изгубили за това цели
20 години. Между другото ще отбележим, че трудностите по
«заселването» продължават да съществуват и досега.
През това време телевизионната техника дала възможност
да се създаде предавателна и приемка апаратура, която раз-
лага предаваното изображение на 625 реда, приблизително
по 800 елемента във всеки ред. Качеството на тези изображе-
ния е вече достатъчно познато на мнозина по съвременните
телевизионни предавания.
Да се занимаем малко със счетоводство и да пресметнем с
какво е свързано предаването на такова изображение (в херци).
132
Чисто ориентировъчното изображение се състои от 500 хи-
ляди елемента. То трябва да се повтаря най-малко 25 пъти
в секунда. Значи само за една секунда трябва да се предадат
12 500 хиляди сигнала! За това е нужна честотна лента от
6250 хиляди херца (пълни трептения). За да се предаде тази
лента модулиращи сигнали чрез друга, носеща честота, по-
следната трябва да бъде 9—10 пъти по-висока. Следователно
телевизионният предавател трябва да работи с честота 62,5 ми-
лиона херца, което, преведено в дължини на вълните, прави
по-малко от 5 метра.
По такъв начин цялата система на съвременната телеви-
зия сякаш е преминала в областта на ултракъсите (метровите)
вълни — единствената, където може да се разположи толкова
широка честотна лента.
Но има една поговорка: «Завиваш главата — откриваш
краката». Увлечена в борбата за качеството на предаваното
изображение, телевизията изпаднала в нова неприятност.
Тя малко неочаквано станала близковизия1, т. е. пълна про-
тивочоложност на онова, към което винаги се стремели уче-
ните и изобретателите в своите мечти.
Ултракъсите вълни, както и светлинните вълни, се раз-
пространяват само праволинейно. По-дългите радиовълни се
отразяват от горните Пластове на атмосферата обратно към
Земята, а ултракъсите вълни пробиват тези Пластове «открай
докрай» и отиват във всемира. Следователно УКВ могат да се
използуват само в граничите на светлинната видимост, прак-
тически в радиус 45—60 километра. Единственото, с което
може да се увеличи далечината на действието им, е да се из-
дигне предавателят или приемникът (или единият, и другият)
по-високо, на високи мачти, на планински върхове, на
самолет.
През време на развитието и усъвършенствуването пробле-
мата за далечно виждане стигнала приблизително до същото
място, откъдето преди повече от 75 години започнало разре-
шението й -— до електрическото виждане на приблизително
такова разстояние, на каквото може да се вижда с добър би-
нокъл или далекоглед.
Да се постигне явен успех във всичко останало — и да се
започне всичко отначало! Но такъв е често пътят към голе-
мите научни и технически постижения.
1 Противоположно на телевизия («теле»на гръцки значи «да -
леч», а «визио» на латински — «виждане». Бел. пр.
133
ТЕЛЕВИЗИЯ НА НАСТОЯЩЕЮ И БЪДЕЩЕТО
амо преди няколко години тази глава можеше да се на-
' рече «Телевизия на бъдещето». Днес всичко, за което се
разказва в нея, е вече осъществено, ако не в широки мащаби,
поне в лабораториите. А проблемите на телевизията на бъде-
щето тъй се разшириха и тъй тясно се преплетоха с другите
отрасли на науката и техниката, че е извънредно трудно да
се установи къде свършва едното и къде започва другото. При
тези условия ще се постараем все пак да проследим бъдещето
на тази най-после сбъднала се човешка мечта.
ГОЛЯМА ЛИ Е РАЭЛИКАТА МЕЖДУ ЕЛЕКТРИЧЕС К ОТО
ОКО и истинското?
На времето си наблюдаването на изображение от тридесет
реда, голямо колкото пощенска марка, доставило истинска
наслада на любителите на телевизията. Днес наглед съвър-
шеното изображение от 625 реда вече не ни задоволява. Често
се случва да въртим копчето на телевизора за «яснота», като
се стремим да изстискаме от него онова, което не може да се
изстиска.
Но в каква посока трябва да работам, за да получим мак-
симално ясно телевизионно изображение? Да увеличим броя
на редовете?
Сега парижката телевизия предава с яснота 918 реда. В ла-
боратории условия са вече получени изображения с яснота
около 1050 реда. Това отговаря на 1,3—1,5 милиона разло-
134
жени елемента, т. е. това, което виждаме в киното при про-
жекция на нов добре снет филм. Съвсем наскоро бе намерен
начин да се свие електронният поток в толкова тесен лъч, че
да може с него да се изггишат по екраните на предавателната
и приемната тръба около 5 хиляди реда! А още колко реда не
достигат на учените, инженерите и изобретателите, за да по-
лучат идеално изображение? Оказва се, че не са тъй много.
Работата е там, че ние не можем да видим нещо непосред-
ствено по-добре, отколкою е способно самого око. А нашето
око, каквото и да гледаме, различава ясно само малка част
от всичко видимо. То вижда и останалото, но го различава
.зле. В полето на ясного, четливо човешко зрение се намират не
повече от 1,5—2 милиона чувствителни елемента на рети-
ната на окото. А тъй като и без това предаваните изображения
възприемаме с нашето зрение, едва ли е нужно да се стремим
във всички случаи към по-добра или дори равна отчетливост.
Както виждате, в недалечно бъдеще ще се постигне такова
предаване, при което по качество на действието си апаратът
ще стане равноценен на окото.
ЛРОЗОРЧЕ ИЛИ ШИРОК ПРОЭОРЕЦ?
Учените и изобретателите са обикновено нетърпеливи хо-
ра. Първите им проекти вннаги поразяват със своя размах,
със своята грандиозност. Площта на първия екран за прие-
мане на изображения от разстояние била няколко квадратни
метра, а самото изображение, действително прието от разстоя-
ние, било голямо колкото пощенска марка. Един от първите
•екрани на киното едва се побирал в огромен изложбен пави-
лион, който напомнял хаигар за самолети. А когато се нало-
жило да се подобри рязко качеството на изображенията в ки-
ното, неминуемо се наложило да се скъси и изреже всичко из-
лишно в този гигантски екран. Под «огъня» от несполуки и
трудности трябвало временно да се отстъпи.
Така става сега и в областта на телевизията. Преди някол-
ко години екраните на нагните телевизори с диаметър 18 и 24
сантиметра изглеждаха огромни в сравнение с пощенската
марка. Но през 1957 год. вече се появиха екрани с диаметър
30, 35, 43 и повече сантиметри.
Екранът на телевизора все още остава един вид «прозорче»,
през което гледаме околния свят. А бихме искали, както в
киното, да разтворим в този свят широк прозорец, дори и да
135
Фиг. 33. Начини и хитрувания, към каквито прибягват конструк
торите на телевизорн, за да получат екрана на приемната телеви-
зионна тръба колкото се може по-голям:
а — правоъгълни тръби; б — тръба със скъсено гърло, т. е. с голям ъгъл на откло-
нение на електронния лъч; в — тръба с извито гърло; г — плоска тръба — телевизор
на близкого бъдеще
136
махнем цяла стена, за да виждаме земните простори, небето
и всичко, което става далеч наляво и надясно.
И сега има някакви пътища за това. Вече съществуват
тръби с диаметър 50, 60 и 75 сантиметра.
Но и тук още една трудност дебне ученцте. Увеличаването
на диаметъра на екрана неизменно води към увеличаване раз-
мерите на тръбата, а с нея и размерите на самия телевизор.
Както забелязал един голям конструктор на телевизионна
апаратура, «ако по-рано размерите на екрана на тръбата се
ограничаваха от технически причини, сега те се ограничават
само от размерите на отворите за вратитев нашите жилища. . .»
Конструкторше се стараят да заобиколят тази проблема за
«отвора на вратите» (фиг. 33).
Тръбите започнаха да се изработват по-къси, а екранът —
по-широк. За това се наложи екраните да се правят с голям
ъгъл на отклонение на електронния лъч. За да бъде тръбата
компактна, започнаха да правят нейния екран правоъгълен.
В онези случаи, когато гърлото на тръбата, където се по-
ставя «електронното оръдие», все пак било твърде дълго, про-
сто го сгъвали. Таниенесме забравили, че посредством зареде-
ните пластини или магнитното поле пътят на летящия елек-
трон може да се извива по желание.
В най-последно време се появиха съвсем плоски електрон-
но-лъчеви тръби, конто по-скоро могат да се нарекат «кутии».
В тях хоризонталното снопче от електрони завива три пъти
и като се удря в стената на кутията, покрита със светочувст-
ствителен пласт (екрана), заставя екрана да свети.
Може да се очаква, че в близко бъдеще телевизорът ще има
вид на плоска, недълбока картина в рамка, която ще може да
се окачва на стената или да се вижда в нея. Поради използу-
ването на полупроводникови усилватели и токоизправители,
а също тъй поради прилагането на тъй наречените печатни
схеми, механизмът на приемника лесно ще се помести в рам-
ката на телевизора.
Но настъпва момент, когато никакви хитрувания вече не
позволяват да се увеличава размерът на изображението, ако
се увеличава или измени само конструкиията на самата тръба.
Тогава ще трябва, обратно, да се намали силно размерът на
тръбата, в замяна на което значително да се увеличи яркостта на
светенето й. Това е доста сложна работа, защото се постига
главно като се увеличава рязко скоростта на електроните.
За тази цел в ускоряващия анод на тръбата вместо обикнове-
ното напрежение от 3—12 хиляди волта ще се подава напре-
137
Фиг. 34. Проекционна тръба с малки размери, но с голима яркост
дава възможност да се прожектира изображение™ на голям екран
жение от 35—50 хиляди волта. Но към какво води това?
Извънредната енергия на летящите с огромна скорост елек-
трони разрушава светочувствителния пласт на екрана на тръ-
бата, а дори и самото стъкло. Затова те трябва да се изра-
ботват от особено устойчнви вещества, конто могат да проти-
востоят на електронната бомбардировка. Освен това тръбата
трябва да се охлажда с течаща вода. Ослепително яркото изо-
бражение, появило се на екрана й, с размери не повече от
70Х100 сантиметра, посредством оптически проекционни
устройства — вдлъбнато огледало или обектив —може вече
да се насочи към много голям екран, какъвто се използува
например в големите кинотеатри (фиг. 34).
Съществува още един начин за прожектнране на телеви-
зионни изображения върху голям екран. Това е използува-
нето на тъй наречените светлинни клапани. При този начин
лъчът от мощен светлинен източник, например от дъгова лам-
па или много ярка лампа с нажежаема жичка, преминава
през устройство, което или задържа, или пропуска светли-
138
ната през различимте участъци на създаваното в него изо-
бражение.
По принцип типичен светлинен клапан е например добре
познатата на всички филмова лента.
Би могло да се посочат твърде много и различии устрой-
ства за прожектиране на телевизионни изображения върху го-
лям екран. Това показва само, че досега още не са намерени
най-икономичните и технически най-рационалните пътища за
разрешаване на задачата и че все още се води борба между
две основни направления: непосредствен ото усилване на при-
еманото изображение (всички видове електронно-.тьчеви тръ-
би) и косвеното усилване (светлинни клапани).
Близкото бъдеще ще покаже кое от тях ще излезе иобе-
дител в това съревнование. Ясно е само едно: утрешната теле-
визия ще бъде голямоекранна.
„КОНСЕР ВИР АН А СВЕТЛИНА"
Вече знаем, че «консервиран звук» се нарича говорит, му-
зиката и шумовете, записани на грамофонни плочи, кинофилм
и магнитна лента, т. е. звук, запазван небпределено дълго
време.
Доскоро терминът «консервирана светлина» не съществу-
ваше, макар че например снимането във фотографията, ки-
ното и дори в телевизията би могло с пълно право да се на-
рече така.
Сега този термин вече се появи в езика на специалистите
по телевизия и под него се разбира начинът за записване на
телевизионни сигнали — не снимането на самите изображе-
ния, а именно записването на електрическите сигнали, както
сега се записват звуците.
Отдавна специалистцте по телевизия мечтаеха да се нау-
чат да записват сигурно и точно сигналите на изображението.
Това е необходимо например за повтаряне и запазване на осо-
бено пенни исторически предавания, за размножаване на про-
грами, конто трябва да се предават през няколко телевизиоп-
ни центъра, и т. н. Опитваха се да снимат видимо изображение,
получавано върху екрана на катодната тръба. Но каквито и
предпазни мерки да вземаха, снимките винаги бяха несъвър-
тиени, изкривени.
Ако се запишат направо самите сигнали — всеки по-
отделно, записът ще бъде много точен. Когато такива сигнали
139
бъдат доведены до управляващата решетка на електронно-лъче-
вата тръба или до управляващото устройство на светлинння
клапан, на екрана ще се получи съвършено изображение. Все-
ки сигнал на такъв запис ще отговаря точно на яркосттта, с
която свети определена точка на изображението. Ето защо съ-
ществуването на термина «консервирана светлина» има из-
вестии основания.
Електрическите сигнали могат да се записват на грамо-
фонна плоча, на кинолента, както в звуковото кино, и на маг-
нитна лента. Магнитният эапис е значително по-прост от за-
писа на кинолента, защото за това не се изискват никакви
съоръжения за снимане. проявяване и прожектиране. Запи-
сът на сигнали върху магнитна лента може да се прави много
пъти. Той може лесно да се размножи Запазва се добре и има
редица други важны предимства.
Обаче до неотдавна върху кинолента и дори върху по-
подходящата за тази цел магнитна лента можеха да се запис-
ват електрически сигналя само със звукови честоти, т. е. до
15 хиляди херца. А както вече знаем, телевизионнитс сигнали
заемат честотна лента от 50 херца до 6 милпона херца.
Сега се разреши и тази задача. Благодарение на използу-
ваните нови материалы и апарати стана възможно да се за-
писват и телевизионни сигналы върху магнитна лента. Но
скоростта па движението на магнитната лента трябваше да се
увеличи До 900 сантиметра в секунда, т. е. да се движи почти
20 пъти по-бързо, отколкото при записването на звука (фиг. 35).
За записване на широка честотна лента, каквато се изпол-
зува в телевизията, се изисква значително по-дълга магнитна
лента.
.Магнитната лента се оказа напълно приложима и за за-
писване на цветна телевизия. В този случай тя се прави по-
широка, около 12,5 милиметра. Тогава на нея се нанасят че-
тири пътечки: по една пътечка за записване сигналите на все-
ки предавай цвяг и една пътечка за записване звука и сигна-
лите на синхронизацията. Разработват се системи за запис-
ване и напречно на лентата.
Всичко се получава като че ли твърде просто. Сигналите,
конто електронният лъч възпроизвежда ред по ред върху ек-
рана на катодната тръба като светлинни петна с различна яр-
кост, се записват невидимо от малкото електромагнитче на
звукозаписващия апарат върху бързо носещата се край него
тънка магнитна лента, на която се получават участъци, на-
магнитени ту по-силно, ту по-слабо.
140
Фиг. 35. Телевизионните сигнали могат да се записват вьрху
магнитна лента, а след това да се възпроизвеждат’чрез прожек-
ционна уредба:
J. — предава ща камера (изображение,; 2 — усилвател на сигналите на изображението
и записваща магнитна глава; J — магнитна глава, която брой сигналите на изоора-
жението, и непният усилвател; I — проекццонна тръба на изображението; 5—екран;
6 — микрофон; 7 — усилвател на ниска честота (звука) и записваща глава; 8 —-
глава, която брой сигналите на звука, н нейният усилвател; Р — високоговорители
Долу е показана схемата на записванего и възпроизвежданего на електрически
сигнали с магнитна лента
141
Цялата разлика е само в това, че изображението изчезва
завинаги от екрана на катодната тръба, след като иамине
’/25 част от секундата (ако то не е снето на кинолента), а сиг-
налите на изображението, записана върху магнитната лента,
остават на нея за дълго време. Ако стане нужда, лентата може
да се размагнити и да се записва отново върху нея.
И така по принцип задачата е разрешена, но за да се при-
ложи широко на практика записването на телевизионни сиг-
нали, учените и инженерите трябва да разрешат още редица
сложни въпроси. Нужно е да се разработят нови видове много
тънка магнитна лента, да се създадат по-съвършени записва-
щи електромагнитчета, та намагнитеният с тяхна помощ учас-
тък да заема колкото се може по-малко място по дължината
на лентата. Тогава ще е необходима значително по-малко
лента.
А ВСЕ ПАК-БЛИЗКО ИЛИ ДАЛЕЧНО ВИЖДАНЕ ?
Нарасналите изисквания към качеството на изооражението
довели до необходимостта да се използуват за телевизията
ултракъсите вълни и по този начин да се намали рязко радиу-
сът на действие на телефонния предавател до разстояние на
пряка видимост.
Ние вече казахме, че при такива условия антените на пре-
давателите трябва да се поставят на специално построени ви-
соки кули, върху най-високите сгради на града или на пла-
нински върхове. Същото трябва да се прави и с прпемните
антенн. Миозина от вас знаят от личен опит, че телевизорът
работа винаги по-добре, ако антената му е издигната върху
най-високата точка на покрнва на най-високата, най-близка
сграда.
През 1937 год. се появил проектът за стратосферна летя-
ща ретранслационна телевизионна станция на съветския учен
П. В. Шмаков. В какво се състои предложението на учения?
На 10—12 и повече километри височина по някакъв затворен
кръг непрекъснато лети самолет, върху борда на който се на-
мира приемка, а до нея — предавателна телевизионна стан-
ция. С помощта на специална антена телевизионната програма
се насочва в тесен лъч от Земятакъм самолета, приема се там,
а след това чрез предавателя се връща обратно към Земята
вече в широко, но също насочено снопче. Изгодите от такъв
начин за телевизионни предавания са доста много. При висо-
142
Фиг. 36. Как може да се увеличи далечината на действието на
предавателната телевизионна станция:
а — да се постави предавателят на самолет," който лети в стратосферата; б — да се
използува като своеобразно огледало повърхността на^изкуствен спътник или дори
на^ Луната!
143
чина на летенето 10 километра радиусът на действие на стан-
цията се увеличава до 300 километра. За да се обслужва също
такава площ, биха били нужни няколко десетки предаватели
на земни станции (фиг. 36).
Земната станция губи значителна част от своята енергия
поради поглъщането й от всякакъв вид препятствия. Ето защо
нейната мощност трябва да бъде доста голяма — 10—15
и повече киловати. Друго нещо е използуването на самолет:
за сигнали, конто идват към приемните антенн само по от-
крито пространство, е напълно достатъчна мощността на пре-
давател от няколко вата. Като се разпространяват отпоре, те-
левизионните сигнали не срещат по пътя си до антените на при-
емниците никакви препятствия (по-високи сгради, кули, ку-
бета и Др.). Непрекъснатото движение на самолета отстра-
нява -възможните вредни отражения, приемането на двойни
сигнали и др., което се среща често при обикновени условия.
Самолетът в стратосферата не е заплашен от въздушни бу-
ри, вледенявания и други опасности, конто са възможни в
долните Пластове на атмосферата. А тъй като той лети в огра-
ничено пространство, съвременната техника на управление
от разстояние позволява да се изпраща в полет дори без хора.
Най-после изчисленията показват, че експлоатацията на
такава летяща станция ще бъде значително по-евтина от как-
вито и да било други начини за също такова увеличаване на
радиуса на действие на предаванията.
Следвайки тази насока на мисълта — нагоре, учените и
конструкторите се замислят все по-често над идеята да създа-
дат ретранслационни станции, конто ни се струват фантас-
тична.
Например предлагат да се използува изкуствен спътник
на Земята, долната повърхност на който е достатъчно голяма,
равна и направена от материал, отражаващ добре късите ра-
диовълни. Тесният лъч на радиовълните от земния телеви-
знонен предавател се насочва към това «огледало» и като се
отрази от него, се връща на Земята във вид на широк конус.
Поради голямото разстояние между спътника и Земята тери-
торията, покривана от телевизионного предаване, може да
обхване едновременно няколко европейски с грани.
Продължавайки да се «отдалечават» от Земята, други ав-
тори предлагат вече да се използува като космическо «огледало»
повърхността на. . . Луната! В този случай конусът на отра-
зените лъчи би обхванал едновременно половината от повърх-
ността на земното кълбо. Световно телевизионно предаване!
144
ТАБЛИЦА I.
а — Ако бял светлипен лъч пропуснем през призма, той ще се разложи на всички
Цветове на дъгата. 6) Защо виждаме предмета оцветен, например в жълто? е) Ако
при гледане през оцветено стъкло виждаме околните предмети, например в зелена
светлина, това означава, че такова стъкло пропуска главно зелени лъчи. а) Смесване
два по два на светлниви лъчи от трите основни цвята. д) Смесване два по два на
светлинни лъчи от трите допълнителни цвята. е) Ч увствителност иа окото към свет-
лпниите лъчи от трите осиовни цвята.
ТАБЛИЦА II. Два основни начина за получаване на цветни изображе
ния:
Начин за събиране на цветоеете (горната фигура). На екрана едновременно се
прожектират три отделни позитивни изображения, оцветени в основните Цветове.
Негативите на тези снимки с а били сиети съответно през червен, син и зелен светли-
ней филтър.
Начин за изважбане на цветповете (болната фигура). Бял светлинен лъч се
пропуска през пакет, направеи от позитивиите изображения, оцветени в допълни-
телните Цветове: пурпурен, жълт и небесносин. По пътя от него се изваждат осиов-
иите Цветове. ВиДимото изображение се получава оцветено в естествени Цветове.
Но вземайки пред вид, че повърхността на Луната може
да поглъща радиовълните и че те при завръщането си ще се
разсейват в ко • ччното пространство, учените начислили, че
за такова предаване е нужен предавател с огромна мощност.
Затова те изключват напълно този вариант.
Може би след време ще бъдат намерени начини да се осъ-
ществи проектът за «лунно огледало»: например ще се намери
начин да се свият радиовълните в много тесен лъч, поради
което върху повърхността на Луната може да се намери доста-
тъчно равна и удобна площ, която ще ги отразява по-иконо-
мично към Земята. Както се казва: който е жив, ще види.
Както се съобщаваше в чуждия печат, през 1958 год. в САЩ
посредством радиолокационна станция било изпратено тясно
снопче радиовълни с телеграмен текст, което, отразено от по-
върхността на Луната, било прието обратно на Земята, но вече
на значително разстояние от мястото на предаването.
Но да се върнем към «хоризонталните» варианта за уве-
личаване радиуса на действие на телевизионните предавания.
Ние започнахме главата за телевизията с твърдението, че
технически и икономически е невозможно да се използува жи-
ца (проводник) за предаване на телевизионни сигнали. Сега
все пак ще трябва да вземем обратно част от нашите думи и
по някакъв начин да реабилитираме «баба жица». В редица
случаи тя неочаквано се е оказала полезна и за телевизията.
Обикновеният, добре известен на всички проводник проя-
вява два вродени недостатъка при предаване на трептения
с висока честота. С постепенного повишаване на честотата
електрическият ток все повече се отдръпва към повърхността
на проводника, като освобождава средата му. И втори недо-
статок. Когато по проводника минава предаване, което съдър-
жа сигнали с най-различни честоти, съпротивлението, което
проводникът оказва на тези сигнали, не е еднакво: колкото
по-висока е честотата, толкова по-голямо е това съпротивле-
ние. Ето защо дори и на късо разстояние предаването се из-
кривява неузнаваемо.
Интересът към жицата се появил, след като било устано-
вено, че ток с много висока честота може да се разпро'стра-
нява без големи загуби и изкривявания в двупроводна линия
Но за това е необходимо проводниците да бъдат разделени с
висококачествена изолация и да се намират един от друг на
много по-малко разстояние от четвъртината дължина на пре-
даваната вълна. Какво се постцга с това? Когато протича то-
кът, около проводниците се създават променливи електро-
10 Що е радиоэлектроника
145
магнитни полета. Те действуват едно на друго и не позволя-
ват на енергията да се излъчва в пространството, както става
например в антената на радиопредавателя. Онова, което се
излъчва от единил проводник, се поглъща от сьседния и
обратно.
С други думи, в такава двупроводна линия се образуват
електромагнитни вълни, конто нямат възможност да се излъ-
чат в околното пространство и са принудени да се разпростра-
няват със скоростта на радиовълните вече по дължината на
проводниците, сякаш ее плъзгат по тяхната повърхност.
Още по-добра е предаващата линия, ако е направена не от
два проводника, разположени един до Друг, а от проводница,
вложени един в друг. Получава се тъй наречената концен-
трична линия или коаксиален кабел, в който вътрешната про-
веждаща повърхност на гъвкавата куха тръба служи като
един проводник, а намиращият се в центъра проводник —
като втор и проводник. Проводниците се разделят с изолатори
от мъниста или дискове.
Електрическите трептения е много висока честота се раз-
пространяват, като се плъзгат във вътрешността на кабела,
и главно — без да излизат навън от него.
По коаксиалния кабел могат да се предават трептения с
високи честоти, модулирани с широка честотна лента, такива„
каквито се използуват в съвременната висококачествена те-
левизия — от 50 херца до 6 милиона херца (фиг. 37).
Разбира се, и в този кабел, след като изминат 25—30 кило-
метра, сигналите на телевизионното предаване се изкривя-
ват — високите честоти се поглъщат повече от ниските. Но
като се поставят на всеки 25;—30 километра автоматични апа-
рати, усилващи сигналите и унищожаващи изкривяванията,
може да се предава на много големи разстояния — стотици
и дори хиляди километри. Във всяка точка на такава линия
може да се постави местей телевизионен предавател, който
именно тце препредава програмата, излизаща от централния
предавател.
При достатъчно развита мрежа от такива кабели и транс-
лационни станции предаванията от голям телевизионен цен-
тър ще станат достъпни за жителите на доста голяма терито-
рия: облает, край, страна и дори цял континент.
Но произвеждането на коаксиален кабел, прокарването
му под земята и направата на линейни усилвателни станции
струва твърде скъпо. Ако се използува само този начин за пре-
146
Фиг, 37. Телевизионните сигнали могат да се предават на го-
лимо разстояние посредством мрежа от високочестотни (коак-
сиални) кабели, който захранват местните транслационни стан-
ции. Вляво — разрез на такъв кабел
предаване на телевизионните предавания, биха се открили
слаби перспективи.
Радиовълните дават възможност да се осъществи по-ефек-
тивна система за препредаване на далечни разстояния.
Известно е, че радиовълните могат да се отразяват, раз-
сейват и събират в тесни лъчи също като светлинните вълни.
Само че за това са необходими извънредно големи огледала
и рефлектори — най-малко половината от дължината на ра-
Диовълната.
Когато в техниката са господствували радиовълни, дълги
с километри и със стотици и десетки метри, на никого не ми-
навало през ума да разчита сериозно на тези свойства на ра-
диовълните. Но когато се научили сигурно да получават и
Да приемат метрови и сантиметрови вълни, спомнили си за пър-
147
Фиг. 38. Предаване на телевизионни
сигнали на големи разстояния посред-
ством насочени (радиорелейни) линии,
конто захранват местните радиотранс-
ланионни станции. Използуването на
параболични рефлектори в предавателя
и приемника позволява при мощност на
предавателя, да речем, 1 ват, да се
получава сигнал, който отговаря при
обикновен предавател на мощност 9
милиона вата
1със сантиметрови вълни, и още
вите опити на Херц, Попов и
Лодж. Нали в същност те са от-
крили свойствата на радиовъл-
„ните, като са работели именно
в ранните си опити правели с
тях каквото си искали: отражава-
ли, пречупвали и събирали в тесни снопчета. Особено лесно
е да се събераг в тесен лъч сантиметрови вълни и още по-
лесно — милиметрови (по-къси от 1 сантиметър) чрез вдлъб-
нато метално огледало — рефлектор.
Ако такива предавателни и приемни рефлектори се поста-
вят на високи кули, сгради или на планински върхове, радио-
сигналите ще могат да се предават на разстояние 150 и повече
километри (фиг. 38)
Тези сигнали, както и в коаксиалната линия, трябва да
се усилват във всяка станция, защото в колкото и тесен лъч
да се свиват радиовълните, те все пак идват до приемната ан-
тена в доста широко снопче.
При използуване на антени-рефлектори, конто дават на-
сечен лъч, се печели много енергия. Например, когато се ра-
боти с вълна, дълга 20 сантиметра (честота — 1500мегахерца),
148
О
параболичен рефлектор с диаме-
тър само 2,5 метра позволява да
се концентрира в лъч енергия над
3 хиляди пъти по-голяма, откол-
кото би се излъчвала в тази по-
сока от антена без рефлектор.
Там, където при обикновени усло-
вия на предавателя е била нужна мощност 3 киловата, мо-
жело да се мине с мощнсст само 1 ват!
Приблизително такава икономия на енергия дава’ и затва-
рянето на приемната антена в рефлектор.
Всичко това улеснява значително направата и експлоата-
цията на такива радиорелейни прожекторни линии, защото
малкиЯт разход на енергия позволява те да се правят изцяло
автоматични.
Обаче многобройните съобщения на телевизиоь ните люби-
тели за далечно и свръхдалечно приемане на телевизиоини
сигнали като че ли явно противоречат на всичко, за което го-
вор ихме досега. Като използуват телевизори с повишена чув-
ствителнсст и специално насочени приемни антенн, съветските
телевизионни любители приемат повече или по-малко сис-
темно предаванията на телевизионни центрове, разположени
на повече от 1500 километра разстояние — в Чехословакия,
Холандия, Англия и други страни. Английските, холандските,
149
датските, френските и другите телевизионни любители
често приемат предавания, идващи от Другата страна на океана,
от САЩ. Тържествата по случай коронацията на англий-
ската кралица се приемали например в САЩ.
Как да се обясни противоречието между твърденията само
за «разстояние на пряка видимост» и тези проверени и безспорни
факти за свръхдалечна телевизия?
Цялата работа се състои в това, че условията, а следова-
телно и далечината, на която се разпространяват радиовъл-
ните от всички обхвати, зависят изцяло от състоянието на гор-
ните атмосферни Пластове на Земята, или както се кйзва, от
ионосферата.
Част от огромната енергия на слънчеви те лъчи, която идва
на Земята, се изразходва за йонизация на силно разреде-
ните газове, от конто са съставени горните Пластове на нашата
атмосф&ра. Под действието на ултравиолетовите лъчи голямо
количество атоми от тези газове губят своите електрони, по-
ради което в йоносферата се образуват Пластове, съдържащи
положително заредени йони газ, а също тъй и свободно елек-
трони.
Земната атмосфера не е неподвижна дори на най-голяма
височийа. Тя се движи под действието на топлината и студа —
ту се спуска, ту се издига, сякаш диша (фиг. 39).
Пластовете, конто съдържат йони и електрони, дейбтву-
ват на радиовълните като добро огл'едало. Минавайки през
тези Пластове и взаимодействувайки с техните заредени частици,
радиовълните постепенно завиват — отразяват се и се връ-
щат обратно на Земята. Естествено вълните с различна дъл-
жина се отразяват различно.
Разстоянието, което излъчената от предавателя вълна ще
измине обратно до Земята, зависи и от височината, на която
се намира един или друг йонизиран пласт. Нощем на далечни
разстояния преминават добре средннте и близките до тях но
дължина къси вълни, денем пък те се разпространяват много
по-зле, но затова по-добре преминават по-късите вълни. Зиме
по-добре преминават по-дългнте вълни, лете — по-късите.
Ето защо радиостанцията, ако е нужно да бъде слушана
цяло денонощие на определено далечно разстояние, трябва
доста често да сменя работната дължина на вълната: денем
и лете — по-къси вълни, нощем и зиме — по-дълги.
Ултракъсите вълни, конто имат много висока честота,
влизат във взаимодействие с йонизираннте Пластове, но това
взаимодействие не успява да ги завие дотолкова, че да могат
150
Фиг. 39. Йоиизираните Пластове от газове, конто се намират посто-
•янно в горните Пластове на атмосферата, оказват различно влияние
върху разпространението на вълните с различна дължина:
дълги (<к), къси ('б) и ултракъси (в)
да се върнат обратно на Земята. И те отиват в космичното
пространство..
Това са, тъй да се каже, общи положения.
Но границите между всички тези явления никога не са
резки. Те се менят постоянно. Затова винаги е възможно сти-
чане на обстоятелствата, конто съдействуват, или обратно,
пречат на радиовълните да преминават или да се отразяват.
Тогава започват изключеннята от правилата.
Извънредно голямо значение има тук активността на Слън-
цето. Всеки 11 години неговата дейност нараства до макси-
мум, а след това постепенно спада до известен минимум, след
което отново нараства. В периода на максимума петната — яд-
рените експлозии — по Слънцето се увеличават рязко. На не-
говата повърхност бушуват страшни бури — гигантски про-
туберанции изхвърлят огнени езици на милиони километри
в околното пространство. Интензивността на ултравиолето-
вото излъчване се измени силно.
Всяка буря на Слънцето, при която от недрата му се из-
хвърлят към повърхността огромни маси нажежени газове,
151
е свързана с излъчване на голямо количество електрони, от-
къснати от атомите си под действието на огромни температури
и налягания, конто господствуват във вътрешността на нашето
светило.
И когато тези електрони долитат до Земята, електрическото
състояние на атмосферата й се нарушава рязко. Започват
магнитни бури с невиждана сила, за няколко часа съвсем се
нарушава радиовръзката и се появяват други неприятности,
добре познати на моряците, летците, метеоролозите и особено
на радиооператорите.
Но всичко това става особено често през периодите на еилните
слънчеви бури. През останалото време слънчевата активност
не се проявява толкова бурно, макар че не замира никога.
През периода, когато се повишава слънчевата активноет,
се нарушават обикновените условия за отразяване на радио-
вълните от пластовете на йоносферата. Изменят се и условията
за проникванена ултракъсите вълни през тях. В никои моменти,
вместо да отидат в космичното пространство, тези вълни за-
почват да се отразяват изцяло или отчасти обратно към
Земята. И става това, което сякаш не трябва да става: УКВ се
разпространяват на стотици и хиляди километри.
Значи ли всичко това, че телевизионните програми могат
да се приемат на далечни разстояния само една-две години от
всеки 11 години? Онова, което изглежда сега случайно, «не
техническо», скоро ще служи вярно и сигурно на хората.
Преди 35 години късите вълни били дадени изцяло на спор-
тистите-радиолюбители, тъй като не било възможно да се из-
ползуват на практика. Именно радиолюбителите забелязали
и доказали техническата годност и огромната ценыост на къ-
сите радиовълни.
Сега вече е установено точно, че и в онези случаи, когато
ултракъсите вълни «нормално» минават през всички йонизи-
рани Пластове на йоносферата и отиват в пространството, все
пак се получава известно завиване и отразяване към Земята.
Но съвсем безследно ли изчезват тези вълни в космичното
пространство?
Ние знаем, че колкото добре и точно да се концентрира
светлината на мощния прожектор в тесен лъч, част от нея
поради нееднородността на въздуха се разсейва встрани и про-
жекторът осветява не само онова, към което е насочен глав-
ният му лъч, но и доста голямо пространство наоколо.
Аналогично явление става и с УКВ. Главният им лъч отива
отвъд атмосфера та. Но известно количество лъчи («отпадъ-
152
ците» му) се отразява и попада на Земята — естествено на
далечно разстояние от предавателя. Може ли да се използува
това явление за далечна връзка с УКВ?
Излиза, че това може да се прави, и то с голям успех.
Може дори да се увеличава количеството на такива отразени
вълни, да се «пестят».
За тази цел УКВ се концентрират по възможност в тесен
лъч не само отстрани, но още и отгоре, и отделу. Станало ясно
също така, че количеството на отразените «малки лъчи» се
увеличава, ако лъчът от УКВ се насочва къммястото на прие-
мането под известии, строго определени ъгли. И накрая най-
главното: за да има повече такива «отпадъци» от главния лъч,
мощността на сигналите трябва да бъде много голяма — няколко
пъти по-голяма, отколкото е прието в предаванията на УКВ.
Използуването дори на тези особености на УКВ позволява
да се установи с тяхна помощ сигурна радиовръзка на разстоя-
ние до 1000—1500 километра.
Наистина засега сме още далеч от практическото прило-
жение на УКВ за предаване на телевизионни програми. Но си-
гурно в близко бъдеще учените ще успеят да разкрият докрай
особеностите на ултракъсите вълни и да набележат пътищата
на използуването им за предаване на телевизионни програми.
Тази система получи името «силово предаване» на сигна-
лите на УКВ или «дифузно разсеяни УКВ» (фиг. 40).
По-нататък вече започват да излизат на яве съвсем инте-
ресни неща. Всяка секунда в атмосферата на Земята влитат
с огромна скорост от космоса стотици съвсем дребни песъчинки
— метеорити. Мигновено изгаряйки — изпарявайки се във
въздуха, те оставят след себе си голям облак силно йонизирани
частици — следа, която достига стотици километри дължина.
Този облак е идеално огледало за радиовълните. Ако се на-
сочи върху такава следа лъч от ултракъси радиовълни, той ще
се отрази и ще се върне на Земята вече на много далечно раз-
стояние — на стотици и дори хиляди километри от мястото
на изпращането. При това няма нужда дори от специално
насочване към един или друг облак. Те се появяват всяка се-
кунда навсякъде по небосвода.
За всичко това е необходима точна работа на цялата свър-
зочна система. От време на време радиопредавателят изпраща
нагоре къси «търсещи» импулсни радиовълни. И когато по
обратния канал започнат да постъпват към него също такива
«контролни» сигнали, показващи, че по пътя на радиолъча
се е появил йонизиран облак, веднага се включват бързодей-
153
Фиг. 40. При известии условия незначителна част от праволиней-
но разпространяващите се ултракъси радиовълни поради дифузно
разсейване може да се върне обратно на Земята и да бъде приета от
особено чувствителен приемник вече отвъд линията на хоризонта
ствуващи телеграфии или буквопечатащи апарати, конто за
няколко минути успяват да предадат няколкостотин теле-
грамм и съобщения през облака, който действува като огле-
дало. Ако връзката се е прекъснала за никоя телеграма, след
няколко секунди ще се появи нов метеорен облак и заедно с
новите телеграмм ще се предаде и остатъкът от предпишите.
Като се мени посоката на лъча, може също тъй успешно да се
напипа нов получател.
НЕБЕСНА ДЪГА НА ЕКРАНА
В своята забележитслна книга «Око и Слънце» академи-
кът С. И. Вавилов е показал бляскаво необикновеното сход-
ство на човешкото око със слънчевите лъчи — неговото «слън-
154
цеподобие». Оказва се, че чувствителността на окото към цвета,
т. е, към светлинните лъчи с различна дължина на вълната,
отговаря точно на измененията на енергията на тези лъчи в
спектъра на слънчевата светлина.
Представете си, че неочаквано човешкото око е престанало
да различава багрите и цветовете. За да имате представа за
това, опитайте се да разглеждате дълго околните хора и пред-
мета през цветно стъкло. Колко безрадостно би било да се
живее в такъв едноцветен, монотонен свят! Тогава ще раз-
берете защо преди десетки и стотици хиляди години човекът,
който е живял в пещери и е използувал само най-първобитни
оръдия на труда, е украсявал мрачного си жилище с цветни
рисунки, стремял се е да пренесе там късче от слънчевия свят.
Същата тази нужда да живеят в света на багрите и цветовете
е карала хората да боядисват с ярки Цветове тялото, дрехите.
първобитните съдове и оръжието си.
Епохата на средните векове ни е оставила безценни съкро-
вища на живописта, конто ни поразяват и досега с яркостта
Ц великолепного на своите багри и гениалното чувство за хар-
мония.
Не е случайно, че веднага след изнамирането на фотогра-
фията хората започнали да търсят начини да получдт цветни
снимки. В края на краищата тази задача била разрешена с
цената на големи загуби и упорит труд.
Същото ставало и с киното. Филмите били още несъвър-
шени, киносеансът продължавал 15—20 минута, а изобрета-
телите вече се опитвали да създадат цветен филм. Като не на-
мирали още нужного разрешение на задачата, те търпеливо
оцветявали ръчно всяка точка на малкото квадратче в дъл-
гата кинолента или оцветявали в един цвят цялата лента;
например сцени на пожар — с червен цвят, нощен сюжет —
с небесносин или зелен, слънчев ден — със златист и т. н.
И телевизията не избягнала тази участ. Още нямало нито
една практически годна едноцветна телевизионна система, а
вече се появили проекта за цветна телевизия. Упоритият стре-
меж на човека да постигне цветна телевизия безспорно по-
могнал да се разрешат редица телевизионни проблеми изобщо,
защото създателите на цветната телевизия ламтели за по-
голямото, а били принудени да се задоволяват обикновено със
значително по-малкото.
От физиката е известно, че тристенната стъклена призма
разлага лъч от бяла светлина на всички Цветове на небесната
дъга или, както се казва, в спектър. В този спектър могат да
155
се различат червено, оранжево, жълто, зелено, небесносиньо,
тъмносиньо и виолетово полета, конто се преливат едно в друго
(над 160 цветни нюанса).
Всяко от тези полета има още много най-различни степени
на насищане и яркост. По такъв начин човешкото око може
да различи в спектъра над 10 хиляди различии цветни ню-
анса. Въпреки това богатство от нюанси в спектъра тук пре-
обладават само три главни участъка: червей, зелен исин(цветна
таблица I а).
Ако на пътя на лъч от бяла светлина се поставят не една,
а две призми с основите в различии страни, светлината, след
като мине през първата призма, ще се разложи, както обикно-
вено, в спектър. А втората призма, след като събере всички
лъчи на спектъра заедно, ги превръща отново в бяла светлина.
Следователно видимата от човешкото око бяла светлина^е
смес от лъчи с най-различни Цветове — от тъмночервен до тъм-
новиолетов. Когато например виждаме никой червен или зе-
лен предмет, това означава, че от целия спектър на бялата
светлина този предмет отразява или пропуска само червените
или зелените лъчи, а всички останали поглъща (табл. 16 ив).
Художниците знаят добре, че в живописта почти всички
Цветове и нюанси на заобикалящата ни природа могат да се
получат, като се смесват в различии количества само три бои:
червена, жълта и синя. Също тъй може да се възпроизведе
всеки цвят от светлинния спектър или неговия нюанс, като
се смесват само червени, зелени и сини лъчи. От различните
количества червени и зелени лъчи се създават всякакви нюанси
на жълтия цвят, от зелените? и сините — на небесносиния цвят,
от червените и сините — на пурпурния и т, н. Макар че зако-
ните на смесването на светлинните лъчи се различават малко
от законите на смесването на боите, все пак, както виждате,
те имат и твърде много общо.
Три цвята от спектъра: червеният, зеленият и синият се
смятат за основни, а пурпурният, жълтият и небесносиният -
за Допълнителни (табл. I г и д). Като се смесят заедно лъчите
от всички Цветове, може да се получи бял цвят.
Твърде сложният процес на цветното зрение бил обяснен
за първи път от великия руски учен М. В. Ломоносов. Според
изказаната от него теория нашето око различава цвета, за-
щото всички цветочувствителни елементи от ретината на окото
(колбичките) се делят на три групи. Всяка от тези групп
е чувствителна само към един главен участък на светлинния
спектър — червения, зеления или синия. Почти във всяка най-
156
малка точка на ретината могат да се намерят елементи от
трите вида.
Бялата светлина (смес от всички Цветове лъчи) възбужда
еднакво всички цветочувствителни елементи на ретината. Из-
пращаните от тях отделки нервни импулси. като се съберат
заедно, създават в мозъка зрително усещане за бяла светлина.
Но когато върху окото действуват само сини лъчи, те въз-
буждат само елементите, чувствителни към синия участък
на спектъра, и почти не действуват на другите. Също така дей-
ствуват и червените лъчи. Зелените лъчи освен своите чув-
ствителни към зеленого елементи действуват отчасти и на
чувствителните към червеното елементи.
Светлинните лъчи, конто нямат в ретината на окото свои
отделяй чувствителни елементи, се възприемат другояче.
Например виолетовите лъчи възбуждат едновременно еле-
ментите, чувствителни както към синия. така и към червения
цвят, от което се създава ново сложно впечатление на виоле-
тов цвят. В зависимост от това, какви основни лъчи и цвето-
чувствителни елементи участвуват повече в такова смесено
въздействие, ще се получи и нюансът на този цвят — по-близо
до синия или до червения. Небесносините лъчи възбуждат
главно тъмносините и зелените групи на цветочувствител-
ните елементи от ретината на окото, жълтите еднакво възбуждат
зелените и червените елементи; оранжевите действуват главно
на червените и много по-малко на зелгните и т. н. Степента
на чувствителността на окото към различните Цветове лъчи
е показана на таблица I е.
Поради тази способност на окото ние различаваме лесно
всеки нюанс на цвета, макар че ретината се задоволява само
с трите вида цветочувствителни елементи.
Съвременните начини за цветка фотография и кинемато-
графия се базират на тези особености на човешкото око.
Най-напред да разгледаме опростената схема за получа-
ване на цветни изображения изобщо. От фотографирания пред-
мет се правят едновременно три снимки, всяка в лъчите само
на една от трите основни зони на спектъра: червени, зелени
и сини. За тази цел пред всяка пластина се поставя светлинен
филтър — специално приготвено цветно стъкло, което про-
пуска само лъчите на своята зона. В резултат на снимането
се получават три отделни чернобели негатива, конто явно се
различават един от друг по степента на потъмняването на едни
и същи участъци. Онова, което се е получавало тъмно при ед-
ните л\чи, се оказва светло или дори бяло при другите лъчи
157
и обратно. След това от негативите се отпечатват три отделим
прозрачнп позитива, конто също се различават по степента
на потъмняването на едни и същи места.
Всяка от тези снимки, наричани цветоразделни, се сцве-
тява в един от трите основни цвята: червен, син или зелен.
След това всички снимки се поставят в три отделки прожек-
ционни апарата и се прожектират на един общ екран така, че
да съвпадат точно една с друга. По такъв начин едноцветните
изображения с основните Цветове, като се смесят на екрана,
дават едно многоцветно изображение.
Този най-прост начин за получаване на цветно изображе-
ние се нарича адитивен или начин на събиране (табл. II гор-
ната фигура). Но ако решим вместо смесване на трите основни
лъча на екрана да смесим самите снимки, т. е. да ги съберем
заедно в пакет и да ги погледнем на светлина, няма да видим
нишо. Снимката ще изглежда черна. Защо?
Много просто. Всяка от снимките ще пропуске светлин-
ните лъчи само на едната, своята зона, и ще задържи всички
останали. Събрани заедно, те няма да пропуснат нито един лъч.
Описаният по-горе начин за получаване на цветни фото-
графии или цветни филми не е много подходящ поради слож-
ности си и затова не се прилага на практика. Значително не-
удобно се работи не с три отделни снимки и три прожекционни
апарата, а само с едно готово многоцветно изображение, което
се използува като обикновена фотоснимка или филм.
За тази цел трите отделни позитивни снимки се оцветяват не
в основните Цветове, а с допълнителните към тях, т. е. снимката,
направена със сини лъчи (през син светлинен филтър), се
оцветява в жълт цвят; снетата със зелени лъчи — в пурпурен;
снетата с червени лъчи — в небесносин цвят. Ако наложим
точно една върхудруга три такива едноцветни прозрачнп снимки
и погледнем през тях към светлината, ще видим пълно цветно
изображение на снетия предмет (табл. II долната фигура).
Оцветяването на отделните снимки не в основните, а в до-
пълнителните Цветове към основните дава възможност да се
разгледа окончателното трипластово изображение «на прожек-
ция», т. е. като се пропуска лъч бяла светлина през нелия
пакет.
Първата снимка, оцветена в жълт цвят (а жълтият цвят
е смес от червени и зелени лъчи), ще погълне (ще извади) от
белия цвят всички или част от сините лъчи (в зависимост от
плътността на снимката) и ще пропуске по-нататък както ос-
татъкът от тези лъчи, така и зелените, и червените лъчи. В го-
158
рата снимка, оцветена в пурпурен цвят, която се състои от
червени и сини лъчи, ще пропуске остатъка от сините лъчи,
ще задържи изцяло или отчасти зелените лъчи и изцяло ще
пропуске червените лъчи. Най-после третата снимка, оцветена
в небесносин цвят (смес от зелени и сини лъчи), ще задържи
всичките или част от червените лъчи и ще пропуске по-ната-
тък всички останали лъчи, вече минали през двете предишни
снимки.
Като залепим сета заедно и трите снимки, ще получим
многоцветна фотография, недостатъкът на която се състои
в това, че трябва да се разглежда «на прожекция». Ако такова
изображение е получено на кинофилм, този недостатък от-
пада, защото филмът е предназначен именно за прожектиране.
Начинът на цветно фотографиране, основан на пропускане
на бялата светлина последователно през три пласта, оцветени
в допълнителни Цветове, се нарича субтрактивен или начин
на изваждане. В съвременната цветна фотография и киносним-
ките се прилага обикновено начинът на изваждане, а в теле-
визията също тъй и начинът на събиране.
Да разгледаме някои проблеми на бъдещата цветна теле-
визия .
Сега са разработени няколко системи за цветна телеви-
зия. Всяка от тях има много предимства, но и редица сериозни
недостатъци. Засега е още трудно да се разбере коя система
е най-добрата, още повече че в най-близките години трябва
да се очакват нови идеи и изобретения в тази още съвсем
млада, но бурно развиваща се облает на телевизията.
По какви пътища и в какви посоки се търси разрешението
на тази интересна задача?
Най-простата система за цветна телевизия е основана на
принципа, предложен за първи път от нашия съотечественик
И. А. Адамиан през 1908 год. — за предаване на двуцветно
изображение, и през 1924 год. — за предаване на трицветно
изображение.
Тя се състои в следното. Пред предаващата тръба, еднакво
чувствителна към всички Цветове на спектъра, се върти непре-
къснато диск, съставен от три светлинни филтъра: червен, зе-
лен и син. Известно е, че през различните цветни филтри яр-
костта на едни и същи места и детайли в многоцветного изоб-
ражение изглежда различна и че токът на предаващата тръба
се измени не от цвета, а само от обшита яркост на падашата
върху нея светлина.
Приемного устройство при тази система трябва да има ка-
159
юдна тръба, която свети с чисто бяла светлина. Пред нея се
върти също такъв диск с три цветни филтра, както при преда-
вателя. Окото на зрителя вижда предаваното изображение
също три пъти: най-напред през червения, после през зеления
и най-после през синия светлинен филтър. Поради инерцията
на окото тези три отделни едноцветни, тъй наречени цветораз-
делни, изображения се сливат в едно — многоцветно.
От само себе си се налага изводът: за това време, за което
в обикновената чернобяла телевизия се предава, както и в
киното, един кадър на изображението (за 1/25 част от секун-
дата), при такава система на цветна телевизия трябва да се
предават вече три различии едноцветни кадъра (всеки кадър
за 1/75 част от секундата). Такова скъсяване на времето, през
което светлината въздействува върху тръбата, намалява рязко
силата на създаваните от нея сигнали, защото чувствител-
носттй на предаващите тръби е все още малка. Освен това в
самия материал на филтрите се губи 50—80% от минаващата
през тях светлина; това намалява още повече силата на сиг-
налите, конто могат да се получат от предаващата тръба.
Сериозни трудности са свързани с предаването на телеви-
зионните сигнали по радиото. За да се предаде обикновено
чернобяло телевизионно изображение, нужна е, както вече
знаем, честотна лента, широка около 6 милиона херца, т. е.
четиристотин пъти по-широка, отколкото при обикновеното
радиопредаване. Тъй като в дадената цветна система броят
на кадрите се утроява, необходимо е да се разшири три пъти
и честотната лента, заемана от такова предаване (от 6 до
18 мегахерца). Разбира се, това усложнява много апаратурата.
Невъзможно е да се приемат цветни изображения на обик-
новен приемник за чернобяла телевизия, дори ако тези изоб-
ражения се състоят само от черен и бял цвят. Не може да се
приема на приемници за цветна телевизия от тази система и
предаването на обикновена чернобяла телевизия. По такъв
начин нашата система се оказва несъвместима с обикновените
чернобели телевизионни системи.
И още една много съществена забележка. Докато в прием-
ника се намира малка тръба секран, имащ диаметър 18—21
сантиметра, дискът има търпими размери. Но задачата е да
се направи телевизията широкоекранна, да се увеличат раз-
мерите на екраните до 40, 50 и дори 75 сантиметра. При тези
условия диаметрите на въртящия се с голяма скорост диск
трябва да достигат 1,5—4 метра. Използуването на механи-
чески въртящи се детайли (дискове, двигатели и др.) в съвре-
160
менната система на цялостна електронна телевизия я прави
още от началото слабоперспективна.
Дори сега, след като учените и инженерите са придобили
достатъчен опит с черно-бялата телевизия и известен опит с
лаборатории системи цветна телевизия, не е лесно да се от-
говори на въпроса, каква ще бъде цветната телевизия в близко
бъдеще.
Най-просто разрешение би било да се конструира система
с три успоредно работещи отделни канала за предаване сиг-
налите на изображението — по един за всеки цвят. Тогава в
предавателя трябва да има три предаващи тръби, всяка от
конто да ечувствителна към някой цвят: червен, зелен или син.
Получаваните от тях сигнали се усилват и се предават в една
обща широка лента (18 мегахерца), без да се смесват един с
друг. Приетите от телевизора сигнали се усилват отново и се
разделят в три отделни тръби. Едната от тях свети с червен,
другата — със зелен, третата — със син цвят. Ако и трите
тръби светят само с бял цвят, пред всякат>т тях стой цветен
филтър — червен, зелен или син.
След това като че ли пастъпва най-мъчното — предава-
нето на изображението с помощта на трите едноцветни екрана
(тръби) на един общ. При това е необходимо всички те да се
съчетаят в единно многоцветно изображение.
Такава система е по-съвършена от тази, която описахме
по-рано, но тя е сложна, скъпа и особено мъчна за настрой-
ване — което не позволява тя да излезе извън границите на
лабораторията. Телевизорите за масово производство трябва
да бъдат колкото се може по-прости, евтини и удобни за
експлоатация.
Следващата система цветна телевизия се появи в резул-
тат на опитите да се избягнат основните недостатъци на двете
описани по-горе системи, като се използуват новите пости-
жения на електронната техника. В нея главното внимание е
насочено към конструкцията на самата приемка тръба.
Светещият екран на тази тръба е съставен от 600 хиляди
точки с различен вид фосфор, конто светят под действието на
електронния лъч с различии Цветове: червен, зелен и син.
Точките са разположени във вид на малки триъгълничета,
във всяко от конто има три различии цветни точки. Тези три-
ъгълничета са 200 хиляди, т. е. изображението се разлага
засега само на 200 хиляди елемента (табл. III).
Вместо един електронен лъч в тръбата има три отделни елек-
тронни лъча. Пред самия екран е поставен и непрозрачен диск с
11 Що е радифслектроннка
161
200 хиляди отвърстия, всяко от конто се пада точно срещу
центъра на триъгълничето от цветни точки. Електронните
лъчи имат такъв ъгъл на наклон, че най-напред попадат точно
в едно отвърстие на непрозрачния диск. Като минат през това
отвърстие, трите лъча се разклоняват леко така, че всеки от
тях попада върху своята цветна точка. По такъв начин раз-
виването на изображението се извършва един вид като «мет-
личка» от три електронни лъча. В предавателя и в приемника
има електронни превключвания, конто подред включват в
работа само един който и да е електронен лъч на «метличката»
на приемната тръба. В- зависимост от това, каква предаваща
тръба е включена в дадения момент — червена, зелена или
синя, лъчът на «метличката» пада само върху червена, зе-
лена или синя точка на екрана.
Както виждаме, в тази система изображението се развива,
по ред: най-напред поелементно от трите лъча едновременно
(всеки елемент се състои от три цветни точки), а след това вътре
в елемента чрез допълнително превключване на отделяйте
електронни лъчи по цветни точки.
Въпреки сериозните предимства тази система е все пак твър-
де сложна. В последно време известният изобретател на цикло-
трона Лоуренс предложил съвсем нова конструкция на цветната
приемка тръба. В нея няма непрозрачен диск с отвърстия, а
вместо големия брой триъгълничета от цветни точки целият
екран е разделен на 1200 вертикални ивици и всяка от тях може
да свети със свой цвят: червен, зелен и син. Значително по-лесно
се оказало да се нанасят върху повърхността на екрана равни
ивици от три разноцветно светещи вещества, отколкото да се
нанасят по-дребните точки. Срещу ивичките на червено и синъо
светещото вещество също тъй вертикално са разположени
два реда (растера) тънки жички, съединени помежду си: чер-
вени — с червени, сини — със сини (табл. IV).
Тези два реда жички са свързани със съответния електронен.
превключвател. Вместо три електронни лъча тръбата има само
един.
Тази система работи много остроумно. При развиване на
изображението върху екрана електронният лъч пада обикновено
само върху ивиците, конто светят със зелен цвят, защото пред
тях няма жички, а. червените и сините ивици сеоказватпри това
закрити отсвоитежички. В този случай целиятекран на тръбата
изглежда , че свети само със зелен цвят. Ако на червените жички
се подаде високо положително електрическо иапрежение през
време на развиването, а на сините жички — също такова отри.-
162.
цателно, върху крайчето на електронния лъч, щом то се
окаже близо до жичките, ще действуват съвместно противопо-
ложил заряди. Вследствие на това крайчето на лъча ще се от-
клонява допълнително към червените жички и вместо върху
зелените ивици ще попада само върху червените, т. е. в този
случай екранът ще свети само с червена светлина.
Ако пък знаците на електрическото иапрежение в жичките
се променят, крайчето на електронния лъч ще се отклонява към
сините жички, ще попада върху сините ивици и екранът ще за-
свети със синя светлина.
Всяка от предаващите тръби е чувствителна към червения,
зеления или синия лъч. В зависимост от това, коя от тях работа
в дадения момент в предавателя, превключвателят в приемната
тръба включва в работа точно същия цвят жички, като подава
на едни жички положително иапрежение, а на други — отри-
цателно.
По такъв начин при развиване на изображението върху
екрана електронният лъч извършва две движения: едното --
обикновено. напречно на екрана, ред по ред, а в реда елемент
го елемент, и друго — допълнително, само с крайчето си.
И всеки път вследствие на специални сигнали за съгласуване
(синхронизация) цветната светеща точка върху екрана на
телевизора съответствува точно на цветната точка на предава-
ното изображение.*
Ако по-нататък се усъвършенствува конструкцията на Лоу-
ренс, тя може би ще стане основа за създаването на по-съвър-
шена система за цялостна електронна цветна телевизия.
Сега ни остава да разгледаме въпроса по какъв начин може
ла се преодолее главната трудност, за която вече споменахме —
да се постигне взаимно съчетание на цветната и черно-бялата
телевизия и във връзка с това да се стесни честотната лента,
нужна за цветната телевизия, до лента за черно-бели преда-
вания.
Първите телевизионни предавания през периода 1927—
1930 год. заемали честотна лента само от 7.5 хиляди херца.
Според радиотехниката от онова време толкова широка лента
била голямо постижение. Сега само след 30 години честотната
лента, заемана от предавателя на черно-бялата телевизия, е
6—6,5 милиона херца, т. е. над 400 пъти по-шнрока от старата.
А честотната лента, от която се нуждае предавателят за цветна
телевизия, трябва да бъде на първо време три пъти по-ши-
рока, т. е. да достига 18 мегахерца. Да се създаде апаратура,
163
която да пропуска толкова широка честотна лента, е доста
трудна работа дори за съвременната радиотехника.
Но сложността на задачата не е само в това. Когато учените
и инженерите разработят и внедрят напълно в експлоатация
електронна система на цветната телевизия, в страната ще
има няколко милиона телевизори за черно-бяло изображение
и едва ли някой ще се съгласи да има в къщи два различии те-
левизора.
Следователно необходимо е да се създаде тъй наречената
съвместена телевизионна система, при която предаванията на
цветните програми биха могли да се приемат с обикновени те-
левизори, а черно-белите предавания — с телевизори, предна-
значени за цветни програми.
Как да се осъществи това, щом цветните предавания се нуж-
даят от утроена честотна лента?
Излиза, че някой вродени «недостатъци» на човешкото
зрение позволяват да се разреши и тази наглед неразрешима
проблема, наистина по доста сложен и оригинален начин.
Да почнем с това, че човешкото око не е еднакво чувстви-
телно към различните участъци на слектъра. То е извънредно
чувствително към най-незначителните нюанси на жълтозеле-
ните лъчи, по-малко чувствително към червените лъчи и сравни-
телно малко чувствително към сините. Ето защо много често
при предаване на сложен сигнал, който съдържа сигнал и от
трите цвята, притежаващи еднаква енергия, то ще различава
добре върху екрана светванията на зелените сигнали, ще раз-
личава зле или почти няма да различава светванията на черве-
ния цвят и съвсем няма да види сигналите на синия цвят. Есте-
ствено, няма нужда да се предават сигнали, конто окото не
различава, а по този начин и да се отдели за всеки от цветовете
непременно по една трета от общата честотна лента, широка
18 милиона херца.
Яркостта на сигналите с тези Цветове ще се възприема също
така правилно, ако от общата честотна лента отделим за частта
на зелените сигнали приблизително 59%, за частта на черве-
ните — 30% и за частта на сините — само 11%. Само това об-
стоятелство вече дава възможност да се скъси до известна
степей общата честотна лента на цветния предавател, като се
намали, да речем, до 12 милиона херца.
Вторият източник за възможно намаляване на лентата произ-
тнча от предишния. Установено е, че във всяко цветно изобра-
жение окото различава добре цвета на сравнително големите
повърхности на изображението, но едва или съвсем не различава
164
цвета на много малките детайли на изображението. Това обстоя-
телство е добре известно на печатарите, конто се занимават с
цветни илюстрации.
И ако всички сравнително дребни детайли в цветного изобра-
жение се предават не с различии Цветове, а с един, т. е.черно-
бял цвят, човешкото око няма да забележи това. Та ние не мо-
жем да кажем какъв цвят има линията, която на картината раз-
дели зеленого поле от синьото небе или белия облак от синьото
море. Това позволява да се намали още повече общата честотна
лента, определена за цветния предавател —- условно вече до
8—9 милиона херца.
И най-после още един източник за икономия на честотна
лента.
За да не се изкривят изображенията, за телевизионния
предавател винаги се отделя пълната, необходимата честотна
лента, например 6 милиона херца. Но учените забелязали от-
давна, че дори при предаване на черно-бели изображения зна-
чителна част от тази лента никога не се използува напълно.
Някой сигнали или цели групп от сигнали в предаването се
срещат толкова рядко, че тяхната липса не се отразява никак
върху качеството на предаванията. Тук става същото, което
става при предаване на музика по радиото: на практика ние не
забелязваме липсата на звуци с някой много високи честоти.
Освен това честотите на предаваните по телевизията сигнали на
изображението в общия спектър на честотите не се разпределят
равномерно, а се групират в определени участъци. Сред тези
групи има правилни междини, в конто липсват сигнали на
практика. Следователно съществени интервали или участъпи
на толкова скъпоценната в телевизията честотна лента в дей-
ствителпост се оказват «незаселени».
Появила се възможност един вид да се вмъкват сигнали
с ниски честоти от който и да е цвят, например червен, в празните
интервали от участъка на черно-белите сигнали за цветни пре-
давания. Тогава при предаването на този цвят се получава
двойна икономия: най-високите му сигнали са превърнати в
черно-бели и са попаднали в «общия котел», а ниските му чес-
тоти са се наместили в междините на тези общи черно-бели
сигнали.
Именно това твърде сложно построяване дава възможност
най-после да се свие честотната лента, определена за предаване
на пълно цветно изображение, от 18 до 6 мегахерпа, т. е. до
честотната лента на обикновената черно-бяла телевизия, а
следователно да се приемат всякакви предавания на всякакви
165
приемники. Цялата разлика ще се състои само в това. че в ед-
ните случаи изображението ще бъде цветно, авдругите — черно-
бяло.
Естествено всичко това не трябва да предизвиква твърде
значителни усложнения на апаратурата, взаимни смущения
и нежелателни изкривявания. Разбира се, описаната по-горе
теоретически възможна икономия на честотната лента не бива
да стига до големи крайности, защото на практика е невъзможно
толкова точно да се отделят сигналите на единия цвят от другия,
единият участък на спектьра на честотите от друг и т. н.
Засега е още много трудно да се осъществи на практика та-
кава уплътнена система, особено в масовата приемна апаратура.
Това главно задържа и внедряването й в експлоатация. Но ре-
зултатите, получени при опитните предавания, позволяват да
се смята, че за тази система има добри изгледи. Трябва да се
има пред вид, че работата в областта на цветната телевизия в
същност е още едва в началото си и в близко бъдеще могат да
се очакват още много интересни открития и нововъведения.
ПЪТИЩА НА ТЕЛЕВИЗИЯТА
На времето си телевизията — също като фотографията и ки-
ното, се развивала само катосредство за развлечение. Но нейната
«далек обой ноет», удивителната гъвкавост и възможността да се
внедрява веднага в нея почти всичко ново, което се открива
в областта на съвременната електроника и радиотехника, дават
голям простор на по-нататъшнитестремежи и усилия на учените.
Сега целият съветски народ се вълнува от проблемите за
автоматизацията на производство™. Все повече и повече авто-
матични машини, поточни линии и цехове, а също и цели заводи
се включватв промишленото производство на страната. Огромно
многообразие от чудни сметачно-решаващи машини, уредби за
управление и най-фини автоматични прибори приижда в широк
и непрекъснат поток към научните института и лаборатории,
за да им служи.
Всички те улесняват човешкия труд, правят го по-продукти-
вен, засилват научния и технически прогрес на нашето общество
и ускоряват създаването на материално-техническата база на
комунизма.
Ако работата, която днес извършват, да кажем, 12 души,
би се извършвала от машина, обслужвана от двама работники,
това означава, че утре 10 освободили се работници ще заемат
166
мястото при 5 също такива hobti машини, от което ще се увеличи
5 пъти нужната на народа продукция.. Л ако количеството на
произвежданата продукция е предостатъчно, работиините ще
жзвършват друга работа, за която, както .се казва. «не е стигало
време».
Но колкото и съвършена да е автоматичната апаратура или
уредба, за нея е нужно «око». Обикновено това са все познати
прибори, всеки от който показва някаква характеристика на
работата, например показва температура, скорост, време.
А приберите постоянно или периодично се наблюдават от ра-
ботник.
Но с какви прибори ще се контролира автоматизираното
разливане на метал в металургичния завод или валцоването
на стомана на гигантский блюминг, как ще се определи кое
действува изправно и кое не, ако не се обхване иялостно с око,
ако не се види от всички страни?
В помощ на металурзите идва телевизията. Малките телеви-
зионни камери, поставени в най-важните точки на цеха или
завода, позволяват на директора, главния инженер, диспечера,
оператора на агрегата или машината не само да виждат как върви
олерацията, но и да се намесватв нейния ход, ако стане нужда
от това. Като застанеш пред приемника, можеш за късо време
да надзърнеш в десет, двадесет и повече цеха, да видиш с очите
си онова, което никога и при никакви условия няма да разкажат
десетките прибори, онова, което няма да узнаеш от много те-
лефонии разговори.
Има процеси, конто не могат дори да се зърнат, макар че е
маложително да се следят. Например необходимо е да се знае
как се проявяват едни или други вещества във вътрешността
на атомния реактор: кога и как се нагряват, разтопяват. изменят
цвета и формата си, как се разрушават и т. н. Никакви прибори
н? могат да разкажат всичко това — в най-добрия случай те ще
зарегистрират едно или друге явление, събитие, произшествие.
Тук е необходимо човешко око.
Но човекът трябва да бъде далеч, зад масивната триметрова
бетонна стена, която го защищава от смъртоносните излъчвания,
от високата температура, от отровните изпарения. Не е необ-
ходимо да излага на опасност живота и здравето си.
Всичко. което става в реактора, може спокойно да се на-
юлюдава от обектива на телевизионния апарат. Той е в състоя-
ние да вижда не само онова, което би видяло човешкото око,
но и нещо повече. Щом тази зеница е чувствителна и към инфра-
червените лъчи, тя «вижда» температурата на предмета и може
167
да я определи с точност до части от градуса, при това не само-
на целия предмет, но и на всеки негов участьк. Камерата може
да вижда и в лъчите на ултравиолетовата светлина, да разли-
чава цвят «по-черен от черния».
Ако се работн с апаратура за обемна телевизия, може от
няколко десетки метра, а ако е нужно и от километри бук-
вално да се вдене конец в
игла, като се използуват спе-
циални ме.ханични ръце — ма-
нипулатори.
Отцентралния пост за управ-
ление на огромна сортировъчна.
железопътна станция може с по-
мсщта на няколко десетки те-
левизионни уредби да се ръко-
води уверено движението на вла-
ковете, маневрите и операции-
те. за осъществяването на конто
при други условия биха били
необходими някслксстотин ра-
ботници. Изключва
ността за грешки,
се възмож-
задръжки,.
Фиг. 41. Телевизия в железопътния транспорт
168
загуби на скъпоценно време за двустранни разговори, сигнали.
потвърждения, отговори и проверки (фиг. 41).
Сега съвременният конструктор вече съвсем не се задово-
лява само да знае факта, че някакъв детайл се е разрушил в мо-
мента, когато броят на оборотите му или ускорение™, или си-
лата на удара са превишили допустимата норма. Конструкторът
иска да знае как е станало това, иска да види всичко с очите си.
Само при това условие той може да определи безпогрешно каква
трябва да бъде якостта на един или друг детайл.
Сляпото изчисление, което води до излишни запаси на якост,
«коефициентът на незнанието», а често и «коефициентът на
застоя» се премахват всеки ден все повече и повече от техни-
ката. Редица нови отрасли просто не могат да съществуват
и да се развиват, ако на това пречат всевъзможните «запаси»
и добавки.
Човек не може да застане до изложена на опасност от раз-
рушение машина, да прави пробни изпитвания с обречен на
гибел автомобил, самолет или ракета също както не може да
седи в среда на някаква неизследвана химическа или физическа
реакция или взрив.
Всичко това може да извърши скромната телевизионна
камера. Тя може да загине, но до последний си сигнал ще раз-
казва по най-убедителен начин — като гледа «със собствените
си очи» и разказва за всичко видено: къде, при какви условия,
точно в какво място и защо е започнало предателското разру-
шение, което отдели пълния триумф на бляскавата идея отней-
ното загиване. Тя наистина е в състояниеда покаже онази по-
следна сламчица. която според източната приказка, счупила
гръбнака на камилата.
Кой смелчага ще се реши да се спуске в кратера на събудил
се вулкан, в адската горещина на бушуващия пламък? Това
може да се направи само с помотцта на теливизионната камера.
В последно време погледът на телевизионния обектив се
обърна към дъното на морските бездни. Не е далеч времето,
когато човекът ще се спусне в най-дълбокия океан га света, те
разкрие всичките му чудни тайни.
За да не плати скъпа дан на случайността, грешките, про-
пуските и несъвършенството на първите апарати и прибори,
човекът може вече сега като стария магьосник от приказката
да извади окото си и да го хвърли на морского дъно. И неговият
верен, наблюдателен слуга ще съобщава добросъвестно всич-
ко, което вижда там. ако на дъното на океана бъде спуснат
заедно с окото и мощен прожектор.
169
Фиг. 42. Телевизионната ка-
мера може да бъде спусната
под водата.на дълбочина, коя-
то още дълго време ще бъде
недостъпна за чо века
На фигура 42 е пока-
зана подводна телевизион-
наапаратура, конструира-
на за работа на големи
дълбочини. Засега резул-
татите са ощескромни. Но
ще дойде ден, когато уче-
ните. ще имат възможност
да наблюдават подводния
свят в същите грандиозни
мащаби, в каквито са го
виждали героите на Жюл
Верн.
Известно е, че колко-
то по-дълбоко се спуска
водолазът, толкова по-
малко времеможе да оста-
не под водата. Времето на
престол му в най-големи-
те дълбочинисе изчислява
с минута. По-голямата час
онова, заради което е бил
170
ното (а това не се случва толкова често). той може да при-
стъпи към пряката си работа.
Телевизионният апарат, спуснат на морското дъно. може
да търси с часове, дни, седмици, като опипва с «погледа» си
дъното, квадрат след квадрат, без да изпуска нито една дребу-
лия на каквато и да е дълбочина и при каквато и да е темпе-
ратура. И само по негово указание водолазът ще се спусне на
морското дъно със сигурност право в нужната точка. Неговото
скъпоценно подводно време ще бъде използувано сета само за
полезна работа. А ако дълбочината е недостъпна за човека, на
дъното ще бъдат спуснати механически ръце, челюсти и апарати,
работата на конто може да се управлява с помощта на все
същото «всевиждащо око».
При подготовка на лекари и по-специално на хирурзи
огромно значение има личният опит на обучаващия се, продъл-
жителната практика под ръководството на опитен учител и
големият брой наблюдения.
Онези, конто са били в операцнонните зали, знаят, че само
малцина могат да наблюдават операцията достатъчно отблизо.
да следят всичките й тънкости. А и те я виждат ту отстрани,
ту под ъгъл, докато е важно да я виждат с очите на хирурга.
Останалите, включително и студентите-стажанти, присъству-
ващи на операцията, са принудени да виждат всичко само от-
далече, в общи черти, повече да благбговеят пред майсторството
на хирурга, отколкото да се учат. А пък те именно най-напред
би трябвало да видят целия ход на операцията с очите на хи-
рурга, да чуят от устата му спокоен разказ за това. какво и как
го прави той защо е така, а не иначе и т. н.
Понякога операцията е толкова отговорна, че не само вън-
шните хора, но и всяка дребулия пречи на хирурга —той не е
приказлив и чудният опит, който обогатява медииината, про-
пада за другите.
Тук може да се използуват много добре цветната и обемната
телевизия.
Без да пречи ни най-малко на хирурга, телевизионният
предавател може да предаде с най-малкп подробности всичко,
което става на «операционного поле». Ако е нужно, той ще пре-
махне излишните Цветове и багри на изображението, ще покаже
дори онова, което е недостъпно за окото на хирурга — попето
в невидими лъчи. И всичко това може да се наблюдава от вся-
какъв брой зрители — лекари, студента, научни работнини -
върху малки, големи и огромни екрани. Разбира се, не само
хирургически операция, а всякакви научни опита и изпитвания
171
в добре организираната и
авиационна служба.
могат да се видят с помсщта
на телевизионния предавател от
стотици и хиляди зрители.
Прилагането на телевизия-
та има и по-сложен характер.
Да предположим, че вие летите
на самолет и трябва да извър-
шите много трудно и точно ка-
цапе на летите, което е обвито в
мъгла. Има сигурна, но сложна
и скъпа аиаратура за тъй наре-
ченото «сляпо кацане» на самоле-
тите. Тя се прилага обикновено
уредена военна или граждански
На вашия самолет няма такава апаратура, но на него може
да се сложи телевизионен приемник, приспособен за нриемане
на сигналите от телевизионните предаватели, поставени в раз-
личии места на летателното поле. Тези камери следят непрекъс-
нато за приближаването на самолета към плогцадката за кацане и
вие виждате кацането си, каточе лисам се намирате на земята,
а кацането се извършва от никой друг. Тъй като добре виждате
Фиг. 43. Може ли летецът, който лети на самолет, да вижда самия
себе си от . . . Земята?
172
цялото летателио поле (телевизионният предавател може да ра-
бота *с инфрачервени лъчи, за конто мъглата е прозрачна), вие
можете непрекъснато да давате «от земята» на самия себе си
полезни съвети как най-добре да извършите кацането. Вие, както
се казва. се виждате отстрани! За тази цел една от камерите
може дори да се мести по площадката редом с приземяващия се
самолет (фиг. 43).
За да се види някой много дребен предмет, той трябва да
се освети, но така, че падащият върху предмета светлинен лъч
да се отрази и поладне в окото на наблюдателя. Всичко е повече
или по-малко наред, докато линейните размери на разглежда-
ния предмет са по-големи от дължината на вълната на падащата
върху пего светлина. Но щом стойностите им се изравнят, всичко
се прэваля. Вместо да се отрази от предмета светлинната вълна
го заобикаля и продължава нататък. Човешкото око не получава
никакви сведения за разглеждания предмет.
Човешкото зрение етака устроено, че различава само тесен
участък на светлинния спектър от най-дългите вълни — чер-
вените, конто са само 0,8 микрона (милионни части от метъра),
до иай-късите — виолетовите, с дължина на вълната около
Фиг. 44: Телевизиоината камера, съедпнена с микроскоп, позволява
да се вижда дори невидимого — микроби, осветявани от ултравио-
летови лъчи
173
0.4 микрона. И колкотои
сложни микроскопи да
строятучените, човешкото
око не може да види нищо
по-дребно от 0,4 микрона.
Ако пък предметътсе осве-
ти с ултравиолетова свет-
лина, чиято дължина на
вълната е да допуснем 0,1
микрона, също толкова го-
леми вълни ще се отрази -
ват, но окото, уви, няма
да ги види.
Тук може да помогне
фотографната плака, спе
ниално направена чувст-
Фиг. 45 Първи «пътници» на космическите кораби ще 61,дат
телевизионните уредби
вителна към ултравиолетовите лъчи. Но и чувствителността
на плаката има свои граници.
Какъв е изходът? Ако може да се освети наблюдаваният
предмет с още по-къси светлинни вълни, например с дължина
на вълната 0,01 микрона —- тогава светлинният лъч ще «види»
174
също толкова дребна частица. Така и постъпват, но вместо чо-
вешко око към окуляра на такъв свръхмикроскоп прилепват
телевизионна тръба, чувствителна към лъчи с такава дължина
на вълната. И тогава върху големия екран на приемника се
вижда с всички подробности дори «невидимого» същество
вирусът (фиг. 44).
Зеницата на телевизионния апарат може с еднакъв успех
да се насочикъм неизследваните дълбочини на микроскопичния
свят и към външния свят — към вселената, към космоса.
Може би в космичното пространство на няколко хиляди
километра височина ще започне да се върти около Земята нов
изкуствен спътник, в който учените ще успеят да поставятте-
лескоп, като пристроят към него дребна фотоапаратура и кино-
апаратура за снимане на Слънцето и на звездного небе, в което
няма атмосфера.
И нещо повече Вълшебниците на XX век се стремят да съз-
дадат малки автоматични телевизионни камери, конто би могло
да се «захвърлят» в океана на космичното пространство.
Такова «око» ще полети и ще полети непременно: то първо
(преди човека) ще извърши полета, за който със затаен дъх
мечтае цялото човечество — около Луната, на Луната и най-
после (най-съкровената мечта от всички мечти на човека) към
Марс, към Венера.
Поставените в различии места на космический кораб автома-
тични цветни и обемни телевизионни предаватели с повишена
чувствителност посредством насочени антенн ще предават на
Земята всичко, което попада в зрителното им поле: отдалечава-
щата се Земя, приближаващите се спътници, планетите, звезд
ното небе в различии посоки и нашего централно светило -
Слънцето (фиг. 45).
175
„ВТОРО ЗРЕНИЕ44
С такова мнсгозначително имечесто се нарича радиолокация-
та —много важна облает на съвременната електроника (пре-
ведено от латински: радио—излъчвам и локус—място). Неемъч-
но да се разбере, чедумата «радиолокация» означава средства и
методи за определяне посоката, разстоянието или местоположе-
нието на различии обекти посредством радиото. Но и това възеу-
хо, техническо и скучно определение засега още не говори доста-
тъчно на читателя за едно от най-интересните постижения на
съвременната наука и техника. Нека разкажем по-подробно
за него.
КОЛКО Е ВАЖНОПДА СЕ ОРИЕНТИРАМЕ ПРАВШО
Да определим от пръв поглед мястото, където се намира ни-
кой обект, като че ли не е толкова сложна работа. Ако това е
неподвижен голям обект — град, река, кула, дори отделна къща,
географската карта ще ни покаже с достатьчна яснота неговото
местоположение. Малките подвижни обекти, конто произвеждат
шум, издават някакви звуци, например локомотив или самолет,
можем да открием и да определим посоката на движението им,
а също и приблизителното разстояние до тях по слух.
Ако обектът не се чува, но се намира в границите на види-
мостта, неговото местоположение определимо значително по-
точно с око или с помощта на зрителни уреди.
Собственотоси местоположение в гора, сред пустиня или на
кораб в морето можем да определим по компаса, по звезтите и
по Слънцето.
176
Добре, но опитайте се да определите колко е далеч от вас и
къде именно се намира обектът, ако той не издава шум, не се
вижда, ако сам не свети и не изпраща никакви сигнали? Предста-
нете си също, че този обект непрекъснато и много бързо си мени
мястото и, което е съвсем лошо, че трябва да го търсите също
от движещ се обект — от кораб или самолет — при това нощем
или в мъгла.
Човешкото ухо и око, макар и въоръжени с каквито и да е
далекогледи и слухови уреди, са безсилни при такива условия.
На практика последиците от това са, че корабът в морето може
да не намери пристанището, за което е тръгнал, може да се
сблъска с друг кораб или да връхлети на скала и да загине. Само-
летът, като не открие летишето или срещнатия самолет, щепре-
търпи катастрофа.
Във военна обстановка това значи, че корабите, самолетите
и танковете на противника под прикритието на нощта и мъглата
могат да се съсредоточат и неочаквано да връхлетят върху нищо
неподозиращия мирен съсед и в резултат да спечелят сраже-
ние™.
Дълго време на хората се струвало, че нищо друго не може
да се измисли, освен максимално да се усилят естествените чо-
вешки сетива, изпълняващи задачата да откриват — слуха и
зрението. Затова учените и инженерите се опитвали макси-
мално да засилят зрението и слуха на човека, да отстранят сла-
бостите и недостатъците им. С помощта на мощни звукоуловители
се чували слабите звуци, стигащи до наблюдателя от много го-
леми разстояния. Почти невидимата поради далечината точка
се различавала с помощта на бинокли, далекогледи, гигантски
далекомери. Нощният мрак се опитвали да разпръснат с мощни
прожектори и с осветлителни ракета.
Но и тези мерки помагали до известно време. Хората се нау-
чили да създават силни заглушители, с помощта на конто ра-
ботата на двигателите почти не се чувала; неизмеримо нараснала
скоростта на самолетите. И всички уредби, засилващи зрението
и слуха на човека, ставали несигурни, а скоро и безполезни.
До Втората световна война като средства за откриване на
противникови самолета, особено нощно време, големи надежди
възлагали на твърде сложните, обемпсти акустични (слухови)
уредби, тъй наречените звукопеленгатор!!. Огромни концентра-
тори уши улавяли слабите звукови трептения, конто идвали от
самолета, летящ на 25—30 километра разстояние. Тези трепте-
ния, като попадали на чувствителен микрофон, съ давали в
него електрически сигнали. конто се усилвали стотипи хиляди
12 Що е радиоелектроника
177
пъти от многостепенни лампови усилватели. Две или няколко
такива уредби позволявали доста точно да се определят посоката..
височината и дори скоростта на приближаващия се самолет. За
нощно действие тези уредби се съчетавали с прожектори, включ-
вани когато самолетът се приближавал на достатъчно близко
разстояние.
Докато скоростта на самолетите не надминавала 250
300 километра в час, звукопеленгаторите криво-ляво действували
и в ръцете на опитни хора позволявали да се откриват летящи
самолета. Но когато самолетите започнали да летят със скорост
600—700 километра в час, всички тези обемисти и скъпи уредби
трябвало веднага да се изхвърлят.
Сега всеки знае, че когато над него прелита реактивен са-
молет, той се вижда на едната страна на небосклона, а изда-
ваният от него звук идва от другата страна. Докато звукът,
който'се разпространява със скорост 335 метра в секунда, стигне
до наблюдателя от изтребителя, летящ някъде на 10 километра
височина със скорост, да речем 1200 километра в час, самолетът
фактически вече ще се намира точно над главата му.
А има реактивни самолета, скоростта на конто надминава
скоростта на звука два и повече пъти, както и ракета, конто
изминават 28—30 хиляди километра в час. Тук не само че не
може да се определи посоката на летенето, скоростта и други
данни, но дори не може да се съобрази какво става. Освен това
съвременните летателни снаряди могат да се движат на такава
височина, че е вече невъзможно не само да се намерят на небето,
но и да се чуят.
В такъв случай какво остава да се прави? Да се отхвърлят
ли старите, вече негодни средства за откриване на обекта или
да се направи опит да се усъвършенствуват по някакъв начин?
Наистина всички велики откритпя и изобретения са се за-,
раждали и появявали обикновено след като човекът е започвал
да използува известните му явления и научни постижения по
необикновен начин, въпреки тъй наречения «здрав смисъл».
И ето, в един прекрасен ден обикновените представи и здра
вият смисъл, който подсказва, че само с помощта на своите се-
тивни органи човек може да открива далечни обекти, отпаднали.
Човекът намерил средство да открива, да определи посоката,
разстоянието и местоположението на обектите, без да прибягва
нито до слуха, нито до зрението. Намереното средство е много
по-чувствително, ио-послушно и по-бързо от ухото или окото.
Това е радиото и електрониката и тяхното своеобразно съчета-
ние — радиолокацията..
178
60 ГОДИНИ РАДИОЛОКАЦИЯ!
Помним, че през 1891 год. прочутият немски физик Хайнрих
Херц за първи път успял да излъчи в околното пространство и
да приеме от него електромагнитни вълни. При изследванията
на това чудно явление Херцоткрил, че излъчваните от вибратора
електромагнитни вълни се отразяват и менят посоката си, ако
на пътя им се постави като огледало голям метален лист.
Ранната смърт на Херц не му позволила да продължи опи-
тите си
С приемането на природния източник за електрически ис-
кри — разрядите на мълнията — се родило и започнало исто-
рията си съвременното радио, на което А.С. Попов посветил из-
цяло живота си. И когато неговата рожба — радиото, била в
разцвета на развитието си, учените си спомнили за едно явле-
ние, което било забелязано от А. С. Попов и неговите сътрудниии
оше през 1897 год. при опитите в Балтийске море
Случило се тъй, че при предаването на радиотелеграма от
един кораб на друг между тях случайно минал трети, военен
кораб. И когато той се намирал между двата кореспондиращи
кораба, приемането на сигналите в кораба, в който се намирал
приемникът, изведнъж рязко севлошило и дори се прекъснало.
А когато този трети кораб преминал, приемането на сигналите
се възстановило с предишната сила. Нещо повече, когато връз-
ката между двата кораба неочаквано се прекъснала, контролният
приемник, поставен в друга част на кораба, от който ставало
предаването, започнал да приема това предаване със значително
нараснала сила. Сякаш между двата кораба се спуснала огромна
стоманена завеса, вследствие на която излъчваните от предава-
теля радиовълни се отразявали в нея и били приети там, от-
където били изпратени. За такова препятствие послужил
именно стоманеният корпус на миналия между двата кораба
трети военен кораб. _
Като се убедил, че това явление не е случайно, а напълно
закономерно, А. С. Попов изказал предположение, че радио-
вълните очевидно могат да се използуват не само като евързочно
средство, но и за откриване и определяне местоположение™ на
различии обекти, например морски фарове.
Но учените трябвало да «откриват» това явление още веднъж
след 25—30 години. Защо?
Това се обяснява с обстоятелството, че радиовълните се от-
разяват и разсейватот различимте тела толкова по-добре, кол-
179
кото по-големи са размерите на тялото спрямо падащата върху
него дължина на вълната.
При своите опити Херц работал с много къси вълни от
6 метра до 60 сантиметра. Голям ламаринен лист бил достаточен,
за да ги отрази и насочи в която и да било посока. Първите
си опити А. С. Попов правел със също тъй къси вълни. Но след
като била установена закономерността: колкото по-дълги са
излъчваните от вибратора радиовълни, толкова по-далече
се разпространяват те и толкова по-добре се улавят от прием-
ника, самият А. С. Попов и всички други експериментатори за-
почнали да се стремят да получат все по-дълги и по-дълги вълни.
Най-после получената от тях дължина на вълната започнала
да се измерва с хиляди метри, а такава дължина не е могла да се
отразява дори от огромен броненосец.
Интересът към явлението, открито за първи път от А. С. По-
пов, ' се загубил за дълго време и то било забравено, още
повече, че през първите петнадесет-двадесет години след изна-
мирането на радиото не се чувствувала остра нужда от средства
за определяне местоположението на обектите. Тя се появила
и усилила с постепенното усъвършенствуване на радиотех-
никата. Минало доста време, докато били разработени нови на-
чини за създаване на твърде мощни източнини на радиовълни,
извънредно чувствителни радиоприемники и много други апа-
рати и устройства на съвременната радиотехника, включи-
телно дори телевизията.
Всички тези условия назрели приблизително към тридесетте
години на нашия век. По това време, след като еволюирала от
късите радиовълни към дългите и обогатила своя арсенал с
всички най-нови постижения, радиотехниката започнала да се
възвръща обратно към късите вълни (200—10 метра), а след това
и към ултракъсите (10—5 метра и по-малко). И тук неминуемо
трябвало да се открие отново свойството на радиовълните да се
отразяват и изменят посоката си от обектите, размерите на конто
отново започнали да превишават дължината на електромагнит-
ната вълна.
Резултатите не се забавили.
Учените вниквали все по-дълбоко в особеностите на отраже-
нието на радиовълните от различните обекти, размерите на
конто са съпоставими с дължината на падащата върху тях ра-
диовълна. И те извадили следното заключение: колкото по-малка
е дължината на вълната, толкова по-малки размери може да
има откриваният обект (фиг. 46).
Успоредно с бурно развиващата се радиотехника и електро-
180
Фиг. 46. Защо в радиолокацията е по-удобно да се използу-
ват къси вълни
вика на много късите радиовълни започнал да се развива и
онзи клон от радиотехниката, който след това напълно се отде-
лил в нов самостоятелен отдел — радиолокация.
Но не всичко вървяло тъй гладко и бързо, както е изложено
по-горе.
Обратно, създателите на радиолокацията често търпели
неуспехи и разочарования. Би отпело твърде много място, ако
разкажем как постепенно, едно след друго се появявали един
или други открития и нововъведения. Затова ще засегнем само
онези, конто са довели радиолокацията до съвременния й вид.
Но за това ще трябва да се върнем за минута още веднъж към
нашите сетивни органи — зрението и слуха.
Знаем вече главната причина, която пречи да се определи
по слух местоположението на звучащия обект. Тя е твърде
бавното разпространяване на звуковите вълни във въздуха:
335 метра в секунда, 21 километър в минута и 1260 километра
181
в час — скорост, която вече е надмината от съвременния ре-
активен самолет.
В това отношение човешкото зрение има решително предим-
ство. Видимата от окото светлина се разпространява със скорост
300 хиляди километра в секунда. Колко е далеч това от ско-
ростта на всичко, което е успял човек да приведе в движение на
земята, във водата или във въздуха! И какъвто и обект да види,
човек може да бъде уверен, че в даден миг обектът се намира
там, където го е забелязал, дори ако това е летящ снаряд.
Радиовълните, конто се разпространяват със същата скорост,
както и видимата светлина, запазват всички положителни ка-
чества на зрението, но в сравнение със зрението имат много и
сериозни предимства. Преди 800—900 години хората мислели,
че човек вижда, защото оточите му излизат невидими лъчи, с
конто той сякаш опипва разглеждания предмет. В резултат
на труда на арабския учен Абу-Али Ал Хайтам ибн Ал-Хазен,
живял към 1000-та година на нашата ера, станало известно, че
в същност става точно обратното. Като се отразяват от заоби-
калящите ни предмета, светлинните лъчи попадат в окото
и създават в него зрително впечатление за предметите.
Следователно, ако около нас никъде няма светлинен източ-
ник, нашето око няма да види нищо. И може би, за да вижда в
тъмнината, нямаше да бъде зле, ако човешкото око, както са
вярвали хората от древността, изпускаше свои невидими лъчи.
Светлинните лъчи, конто усеща човешкото око, не са в съ-
стояниеда проникнат през дъжд, мъгла, облаци, омара, прах и
непрозрачни предмета!. А радиовълните (също такива електро-
магнитни трептения като светлината, но с по-голяма дължина
на вълната), обратно, проникват лесно през всички тези препят-
ствия.
По такъв начин общото между радиолокацията и човешкото
.зрение е огромната скорост на разпространение на вълните, а
разликата е, че радиолокацията може да прониква през препят-
ствия, иедостъпни за светлината, че може да изпраща радио-
вълни и да ги получава веднага обратно.
Но, естествено, съвсем не е достатъчно само да се открият
най-важните предимства на радиолокацията. Те трябва практи-
чески да се използуват.
Има открития и изобретения, конто напомнят историята с
ловеца, който уловил мечка: «Да я водиш — не върви. Сам да си
идет — не пуска». Да се използуват веднага тези открития е
невъзможно — трябва да се направят още твърде много нови,
допълнителни открития. А да се откажат от тези открития, конто
182
обещават огромна полза на човечеството, учените, разбира се,
не могат.
И ето доброволните «роби» и «мъченици» на науката — учени,
инженери и изобретатели — падат в плен на овладялата ги
идея и понякога, обикновено след много години, дори и след
десетилетия, успяват да осъществят мечтите си. Така е било, е и
навярно така ще бъде, докато съществува науката.
Това отчасти обяснява защо между откритието на основния
принцип на радиолокацията и нейното внедряване в практиката
са изминали почти 40 години. Какви проблеми е трябвало уче-
ните и инженерите да разрешат за тази цел?
От само себе си се разбира, че при определяне на посоката
и разстоянието до различните обекти най-често става дума за
хиляди метри, за десетки и дори за стотици километри. Разбира
се, не са изключени случайте, когато трябва с голяма точност
да се определят разстояния, измервани с метри и дори със сан-
тиметри. Такава задача могат да имат например конструкторите
на уреди за определяне височината на самолет, който извършва
сляпо кацане.
Във всички тези случаи на първо място се поставя въпросът
за мощността, необходима за действието на радиолокационната
система.
РА ЗСЫИДЕНИЕ ЗА „КО М АРОВАТА СИЛА“
Писахме вече, че мощността на съвременните радиопредаВа-
телни станции достига хиляда и дори повече киловатт Обик-
новено радиовълните, излъчвани от такава станция, се разпро-
страняват равномерно във всички посоки. Частта от енергията,
която стига до приемната станция, намираща се например на
разстояние 100 километра, ще бъде при тези условия не повече
от енергията на . .. муха или комар. Но след като срещнат тър-
сения обект, тези вълни трябва да се отразят от него и да се
върнат обратно към предавателната станция. Тяхната енергия
ще се намали още толкова пъти и ще се върне вече «Комарова
част от Комарова сила». Нито един най-чувствителен радиоприем-
ник сега, в близко и в далечно бъдеще не ще бъде в състояние да
открие радиосигнали с такава енергия.
Какво да правим?
Простата логика подсказва, че няма нужда да изразходваме
безполезно енергията, излъчвана от предавателната радиостан-
ция във всички посоки, ако е необходимо да се приеме обратно
183
Фиг. 47. Причината, поради която мъчно ’ може да се
открие «комаровата част от комарогата сила»
184
само онази нейначаст, която ще се отрази от интересуващия ни
обект. Безполезно еда палим свещ под купола на огромно поме-
щение, зада намерим игла, паднала на пода. Няма да я намерим
(фиг. 47). Много по-голяма полза ще принесе светлината на
фенерче, събрана в тесен лъч. Точно по същия начин посредством
специални антенн или вдлъбнат метален рефлектор можем да
свием в тясно снопче радиовълните, излъчвани от радиостан-
цията. Това ще ни даде възможност да съберем в насочения лъч
голямо количество енергия.
Без да влизаме в техническите подробности на такива
устройства, можем да кажем, че колкото по-къса е вълната, из
лъчвана от предавателя, и колкото по-голям е диаметърът на
рефлектора, толкова по-тесен е лъчът на енергията, който идва
от антената. А това значи, че можем да изпратим повече енергия
в необходимата посока за сметка на онази нейна част, която се
разсейва без полза в други посоки. При тези условия количе-
ството енергия, която стига до обекта, се увеличава 10—
100 хиляди пъти и повече. Ясно е, че количеството енергия, от-
разявана от обекта, ще бъде съответно по-голямо, отколкото
при обикновено предаване (фиг. 48).
Но такова полезно усилване на енергията на радиовълната
не се дава даром. Някъде трябва да пожертвуваме нещо.
По-рано, когато вълните се разпространяваха във всички
посоки, тогава, където и да се намираше търсеният обект, част
чт отразените от него вълни се връщаше обратно и (по принцип)
юзволяваше да се установи, че този обект се намира някъде в
обсега на действие на станцията, която излъчва радиовълните.
Чрез доста прости приемки антенн с насочено действие можеше
да се узнае много бързо посоката на връщането на тези вълни.
Като съберем вълните в тесен лъч и увеличим по този- начин
многократно силата им, можем вече да търсим обекта така,
както го търсим с помощта на светлинен прожектор. Атова е
много мъчно, защото светлинното петно на обикновения прожек-
тор обхваща площ, която е приблизително 10 пъти по-малка от
една милионна част от небосвода. В замяна на това, като нани-
паме обекта, можем да определим много точно посоката на место-
нахождение™ му.
И така ние увеличихме мощността на излъчваните радио-
вълни, като ги събрахме в тесен лъч и добихме възможност да
насочим точно лъча към обекта, но изгубихме възможността да
го открием веднага.
Трябва да компенсираме по някакъв начин този недостатък.
Докато «претърсва» нужния участък от пространство™, насоче-
185
Фиг. 48. Използуването на насоче-
ни рефлектори за много къси ра-
диовълни дава възможност да се
концентрира и пести енергията на
радиовълните и по този начинала
стане възможна съвременната -ра-
диолокация
ната антена на радиолокацион-
ната станция извършва още
много бързи трептящи и кръго-
ви движения, катообхваща зна-
чително голяма част от това
пространство (фиг. 49).
Но на практика тази систе-
ма не би могла да се приложи,
ако не се преодолеятоще много
други недостатъци, конто й са
присъщи. Главният недостатък
е, че мощността на предавателя,
дори усилена за сметка на кон-
центрацията в тесен радиолъч,
е съвсем недостатъчна. Обектн-
те на много близко разстояние и
с много големи размери все още
могат да се откриват. Но без-
надеждна работа е да се нами-
рат малки и далечни обекти
посредством предавател с обик-
новена мощност.
Освен това необходимо е да се определи разстоянието до
открития обект. А как да се направи това?
Във фотографията, за да се снеме някоя затъмнена сцена,
186
се постъпва така. Отварясе об-
тураторът например за 2—3 ми-
нута и се получавахубавасним-
ка, ако, разбира се, сцената е
неподвижна. Но понякога се
постъпваи другояче: отваря се
обтураторът на апарата и в съ-
щия миг се запалва малко магне-
зий. Изгаряйки за много късо
време, например за 1/1000 част
от секундата, магнезият дава
толкова силна светлина, че сним-
ката се получава такава, как-
вато би се получила при силна
слънчева светлина. В двата слу-
чая количеството светлина, коя-
тодействува върху фотографна-
та плака, е приблизително
еднаква. На едната действува
слаба светлина, но за по-дълго
време, на другата силна, но за
късо време.
Значи, за да осветим, а сле-
дователно и да видим обекта, не
е необходимо да го «гледаме»
дълго. Сиомнете си как всичко
иаоколо се вижда съвсем ясно,
когато блесне мълния през вре-
ме на буря. По същия начин мо-
жем да осветим с радиовълни
обекта, който искаме да открием
чрез радиолокацията. За тази
цел трябва да увеличим, напри-
мер хил яда пъти, «светването»
Фиг. 49. Като претърсва
пространств ото, лъчът
на радиолокатора опре-
дели разстоянието до
целта и иейиото место-
положение
на вълните на невидимата свет-
лина—електромагнитните треп-
тения, излъчвани отрадиопре-
давателя. Но можем ли да на-
правим това?
Оказва се, че можем. Ако
към обикновената електрическа
лампа с мощност 100 вата, светеща при иапрежение 127 волта.
да предположим 1000 часа, под а дем електрическо иапрежение
187
Фиг. 50. Мощността на радиопрсдавателя може също да се упе-
лпчи хиляди пъти, ако излъчваната от пего енергия се изпра-
ща не непрекъснато, а на много къси импулси
140 волта, силата на светлината й ще се увеличи два пъти, но
трайността й ше се намали приблизително 10 пъти. Вместо
1000 часа лампата ще свети едва 100 часа.
Можем да повишаваме напрежението, подавано на лампата,
още повече, докато тя почне да излъчва ослепптелпо ярка, не-
търпима за окото светлина, но само в продължение на няколко
минути.
Можем да постъпим и другояче. Вместо да заставяме лампата
да свети непрекъснато в такива невероятно трудни за нея
условия, можем да я претоварваме само за много късо време.
Например, когато претоварването се увеличи 100 пъти, дейст-
вието й се намалява също 100 пъти, с други думи казано, в
188
продължение на една секунда лампата ще свети само 1/100 част
от секундата. Тогава тя ще работи малко по-малко от определе-
но™ й време., да речем 700 часа, но само с всекисекундни свет-
вания, конто траят по Т1оо част от секундата. Подобии явления
срещаме доста често в съвремгнната техника.
В момента на изстрелването зарядът на малко оръдие раз-
вива мощност около 3 милиона конски сили — наистина само
за хЛооо—14эоо част от секундата. Оказва се, че приблизи-
телно същото може да се направи и с лампите на радиопреда-
вателя (фиг. 50).
Да допуснем, че при нормален работен режим те развиват
непрекъснато излъчвана мощност от 1 киловат. Но ако изведнъж
увеличим тази мощност 1000 пъти, но само за 1/i000 част от
секундата, нашият предавател ще изврати през това време такъв
рациоимпулс, който е по силите на радиостанция с мощност
1000 киловата. Енергията на импулса можем да увеличим един
милион пъти, като намалим обаче времето на действието му също
един милион пъти. и т. н. Такъв характер или режим на работа
на радиопредавателя се нарича импулсен за разлика от обикно-
вения, непрекъснатия. Разбира се, малко по-дълго съобщение
не може да се пред аде за 1/1000 или Vioooooo част от секундата.
Но в много случаи това време е напълно достатъчно, за да се
предаде къса информация.
За да се опрости обяснението на принципа, по който рабо-
ти предавателят, ние умишлено взехме неточни, закръглени
цифри. В същност всички изчисления са значително по-сложни.
Когато най-после събрахме в тесен лъч всички излъчени
радиовълни от радиостанция с мощност 1 киловат (т. е. усилих-
ме го 10 хиляди пъти) и я заставихме да работи още и в импул-
сен режим, усилен да речем още 10 хиляди пъти, ние получихме
радиолъч, който трае 1/10000 част от секундата, но в замяна
на това притежава моментна мощност, увеличена 100 милиона
пъти (ЮОООх 10000). Такава мощност се оказва вече достатъчна,
за да може на разстояние например 100 километра, след като се
отрази от повърхността на самолет, да се върне към предавателя
такава част от енергията на импулса, която би могла да задей-
ствува много чувствителен радиоприемник. Тук му е мястото
да кажем, че този приемник би могъл да работи само ако него-
вата антена бъде насочена и може да събира енергията на при-
стигащите сигнали в тесен лъч, като по този начин го усилва
също няколко хиляди пъти.
Ето каква е цената на наглед простата идея — да напипаме
189
в околното пространство интересу ващия ни обект посредством
отразени радиовълни.
Но при това ние не прахосваме безогледно енергията, из-
числявана с толкова големи числа. Ако читателят си спомня,
мощността на нашата предавателна станция беше и си остана
1 скромен киловат. Само я заставихме^неимоверно да се пресилва
за 1/ч0000 част от секундата и напълно да си почива в продол-
жение на останалите 8999/1ОСОо части от секундата, т. е. вземахме
със сметка. В замяна на това добихме нужния ни резултат:
сигналът стигна до целта и се отрази обратно със сила, необхо-
дима за работата на приемника.
Благодарение на тази сметка ние незабелязано се сдобихме
с още едно много важно оръжие — възможност да определяме
местонахождението на наблюдавания обект. Засега не ни е нужно
повече.
Онова, което по-преди изглеждаше недостатък — невъзмож-
ността да се работа в нужния ни режим с непрекъсната мощ-
ност— сепревърна изведнъж в голямо предимство. За да бъдем
справедливи, трябва още тук да посочим, че има радиолокаци-
онни системи с непрекъснато излъчване на радиовълни. За редица
цели те са по-удобни от имиулсните. За да не усложняваме по-
вече разбирането за същността на радиолокацията, ние няма да
се спи раме на тези системи.
БУМЕРАНГ И ЦЕЛ
Изпращането на импулсни радиовълнидаде възможностда се
разреши задачата за определяне на точното местоположение на
обектите и по друг начин. Да допуснем, че сме изпратили в
пространството импулс № 1. Едновременно с изпращането му
при нас върху движеща се лента или върху екрана на катодната
тръба (подобна на онези, конто се използуват в телевизорите)
се появява знак, подобен на остра гърбица или «пика». Сигналът
е стигнал до търсения обект, отразил се е и се е върнал обратно
Моментът на пристигането му се отбелязва също така върху
лентата или върху екрана на тръбата като втора, значително
по-малка гърбица. Скоростта, с която се движат имиулсните
радиовълни в пространството, ни е известна — 300 хиляди
километра в секунда. Като знаем скоростта, с която се движи
лентата на прибора или електронният лъч по екрана на тръбата,
можем да определим времето, изразходвано от импулс № 1,
за отиване до целта и връщане обратно. За това е достатъчио да
190
измерим разстоянието между двете гърбици на кривата. Като
разделим времето на две, ще определим точно разстоянието до
целта. Обпкновено това се прави значително по-просто.
Върху екрана на тръбата под кривата, изписвана от електрон-
ния лъч, се поставя или нанася скала, която показва веднага
в километри илиметри разстояниетодооткрития обект (фиг. 51).
Времето между импулсите трябва да се скъси не само з арадн
увеличаване на енергията, изпращана с всеки такъв импулс
Импулсът трябва да стигне до целта и да се върне обратно,
преди да тръгне на път следващият импулс. Те не трябва да си
пречат взаимно. Да допуснем, чедо нашата цел има 10 кило-
метра. Изпратеният към нея сигнал може да се върне обратно
само след 67 милионни части отсекундата. Значи сигналът трябва
да се заражда и да се прекъсва значително преди изтичането на
тези 67 микросекунди. В противен случай ние няма да видим
вече целта, която се е преместила на по-близко разстояние от
10 километра. Импулсите ще се смесят един с друг и първите ще се
връщат обратно, когато следващите ще поемат вече своя път.
Ако разстоянието до целта не надминава 1 километър, про-
дължителността на импулса трябва да се скъси до 5—6 микросе-
кунди, за да се избягнат всякакви грешки. Когато радиолока-
ционната станция е поставена на самолет, предназначен за от-
криване на други самолета на няколкостотан метра разстоя-
ние, продължителността на импулсите трябва дасенамали оше
повече — до 1 милионна част от секундата.
Какво ще представлява в такъв случай импулсната радио-
вълна?
Ако предавателната станция изпраща вълни с дължина на-
пример 1 метър, това означава, че електрическият ток в нейната
антена измени посоката си 300 милиона пъти в секунда. За 67
милионни части от секундата антената ще успее да излъчи 20 100
трептения — целия «пакет». През останалото време предава-
телят ще мълчи; той, както се казва, е «запушен».
Но няма нужда и много да се скъсява паузата между излъч-
ваните «пакета». Ако тя бъде твърде дълга, целта ще успее да се
премести между импулсите на такова разстояние, че ще бъде
твърде трудно да се наблюдава. Ако например се изпращат
«пакета» само веднъж в секундата, целта положително ще се
изгуби.
Следната таблица дава представа за това, как всички тези
величини зависят една от друга.
191
Брой на импулсите в секунда Интервал между импулсите (в микросекунди) Възможна далечина на действието (в километри)
5000 200 30
2000 500 75
1000 1000 150
500 2000 300
200 5000 750
Разбира се, един единствен импулс от радиовълни, особено
отразените обратно към предавателя, би бил недостатъчен, за
да създаде върху екрана на тръбата ярка и сочна следа. Но всеки
следващ импулс ще усилва началния знак. Ако целта се мести
иепрекъснато, отразените импулси се събират и създават върху
екрана ярък, но също местещ се знак.
Екранът на тръбата може да се раздели на две части. Горната
ще показва положение™ и местонахождение™ на търсения
обект, например самолет, като горният полукръг наекрана ще
означава видимия небосклон в съответен мащаб. А в долната
половина на екрана ще се помести скалата за разстоянията до
тази точка (фиг. 51).
Може да се постъпи и по друг начин. Ако например радиоло-
кационната станция е поставена на самолет и «гледа» точно на-
пред, да речем за предпазване от сблъсквания с други самолети,
положение™ на насрещния самолет се определя чрез мястото,
където се появява светеща точка върху екрана: по горе, по-на-
дясно, по-долу, по-наляво и т. н., а разстоянието до него — чрез
разстоянието от точката до центъра наекрана: колкото по-да-
лече е самолетът, толкова по-близо до края на екрана се намира
светещото петно.
По същия начин може да се наблюдава появата на друг кораб
в морето или на ледена планина — айсберг.
Още по-просто може да се определи височината на самолета
над земята. Тук кривата на екрана, като се поставп вертикално,
може да покаже веднага височината в метри. Може дори така да
се нагласи апаратът, че на големи височини (до 10 километра)
екранът да показва височина например в стотици метри, на ви-
сочина 1000 метра — в десетки метри, на височина 100 метра —
в метри и на височина 10 метра — дори в сантиметри. при което
променянето на мащабите върху скалата да става автоматично.
192
u.
Фиг. 51. Какво и при какви обстоятелства може да се види
върху екрана на радиолокатора
113 Що е радиоелектроника
193
РАДИОЛОКАЦИЯ ИЛИ ТЕЛЕВИЗИЯ?
Съвременната, силно разраснала се и твърде сложна страда;
на радиолокацията се изгражда на три принципа. Това са:
отражението на радиовълните от отдалечени обекти, възмож-
ността да се концентрират радиовълните в тесен лъч и много-
кратного мигновено увеличаване на енергията, излъчвана!
от радиопредавателя, който работа в импулсен режим.
Прилагането на тези принципа е свързано с многобройни
и сложни практически изисквания. Не е възможно да ги изброим
тук. Ще се спрем само на някои по-важни усложнения, пред-
извикани отпрактическата необходимост, без конто представата
за радиолокацията би била непълна.
Не може ли чрез радиолокатора да се вижда търсеният
обект също така, както в телевизията, особено когато той е
недостъпен за окото: нощно време, зад облани, в мыла, на да-
лечно разстояние?
Такъв въпрос навярно вече са си задали някои наши чи-
татели.
Тук трябва строго да се различават възможностите на те-
левизията и радиолокацията.
В телевизията сигналите на изображението се изпращат
от предавателната станция, за да могат всички, конто имат те-
левизор, да приематтези сигнали и да видят предаването изо-
бражение. Предаването става само в една посока — от предава-
теля към приемника. Ако предавателят не работи, никаква сила
на света нещепозволи да се види изображение вър.ху екрана на
приемника.
В радиолокацията става обратного: възможността да се
види обектът зависи изцяло от това, кой приема изображението
на облъчвания обект, дори ако обектът няма никакво желание
да се показва.
Разбира се, възможността да се види върху екрана на тръ-
бата дори една условна точка, която показва точного местопо-
ложение на обекта и разстоянието до него, е огромно постижение
на науката и техниката. Но възможно ли е да се види самият
гьреен обект?
Оказва се, че е трудно, но възможно, макар и не винаги и
не във всички случаи. Представете си, че пилотът на самолет,
който лети над дебел пласт облаци,. би пожелал посредством,
радиолокационната уредба не просто да определи височината на
летенето си над Земята, но и да вижда тази Земя, дори само,
за да определи местоположение™ си по картата.
194
Фиг. 52. Радиолокаторите с панорамно действие позволя-
ват да се вижда непрекъснато картата на околната местност,
ако се лети на самолет или се плава на кораб
195
Как би могло да се осъществи това?
По-горе вече споменахме, че радиовълните се проявяват
различно, като попадат върху различии препятствия. Метал-
ните повърхности и предмета, като кораби, самолети, големи
резервоари за гориво или газове, а също така и водната повърх-
ност отразяват много добре радиовълните, почти като огле-
дало. Повърхностите на земята, гората, посевите, пътищата,
сградите и т. н. отразяват тези вълни нееднакво, приблизително
така, както отразяват светлината. Някой повърхности и пред-
мета поглъщат силно радиовълните, без почти нишо да отразя-
ват обратно.
Нека си представим, че антената на самолетната радиоло-
кационна уредба, която определя височината на летенето, из-
праща лъч от радиовълни не право надолу, а го върти по по-
степенно намаляваща се спирала, като обхваща доста голям'а
земна площ. По такъв начин тя по принцип разлага тази
площ така, както се разлага изображението в предавателната
телевизионна тръба. Като падат върху различии участъци от
земната повърхност, радиоимпулсите се отразяват от нея раз-
лично и се връщат към самолетния приемник ту по-силни, ту
по-слаби, ту съвсем не се връщат (фиг. 52).
След това тези сигнали се подават на решетката, управля-
ваща електронния лъч, който се движи по екрана също по спи-
рала и всеки миг минава през онзи участък от повърхността
на екрана, през който минава лъчът радиовълни по земната
повърхност. Ако проведем доста бързо цялата тази операция,
например,когато лъчът радиовълни обиколи «преглежданото»
от него земно пространство един-два пъти в секунда, а екраиът
на тръбата продължи да свети през това време, върху екрана
ще видим изображението на местността, над която прелита са-
молетът, което прилича малко на географска карта, със светла
точка в центъра. Именно тази точка ще изобразява нашия
самолет.
Може да се на рави дори така, че върху екрана на тръбата
да се появи одновременно изображението на мрежата — кон-
центрични кръгове и линии, конто ще означават разстоянцята
между отделяйте места на земната повърхност. Разбира се,
това няма да бъде точна карта. Онзи, който не е свикнал, не ще
може да узнае всичко. Ио опитното око на пилота ще види онова,
което му е нужно, понякога дори много точно.
Има възможност да се улесни още повече работата на летеца.
Чрез обикнзвен пртжекционен апарат постепенно местещо се
изображение на прозрачна, но затова пък подробна и ясна
196
карта на участъка от местността, над която лети самолетът,
може да се мести по екрана така, че двете изображения да съв-
падат през всичкото време едно с друго. Тогава означеното на
екрана местоположение на самолета над земята ще бъде макси-
мално точно, допускащо дори сляпо кацане в мъгла и нощ-
но време, а при военни действия — прицелно хвърляне на бомби
през облак, мъгла и в пълен мрак.
Естествено, яснотата на изображението зависи от дължината
на вълната, на която работи радиолокационният предавател.
Колкого по-къса е тя, толкова в по-тесен лъч се концентрират
радиовълните. А с тесен лъч вълни е много по-удобно да се
«опипа» предметът, отколкотосширок. Като се използуват сан-
тиметрови вълни, могат да се открият очертанията дори на от-
делно дърво, също както в живописта е много по-лесно да се
нарисуват най-дребните подробности на картината с тънка лет-
чица, отколкото с широка.
С такава уредба, само че с обърната нагоре антена, дежурният
в аеропристанището може да наблюдава непрекъснато какво
става над летището: какви самолети отлитат. какви и откъде се
приближават, на каква височина. Той ще види очертанията на
обикновените и буреносните облацщ конто в това време закри-
ват небето, а самолетите ще бъдат видени дори и през тях.
Подобна уредба може да има и на кораб. Тогава върху ек-
рана на приемната уредба ще се вижда всичко, което става нао-
коло по водата или на брега, ако например корабът влиза в
пристанище. ,
Има случаи, когато корабът трябва да премине по много
тесен, кривуличещ и опасен за плаване канал или река с
много препятствия. А получаваното изображение на местността
изглежда бледно, разлято и не осигурява нужната точност за
прекарване на кораба.
Тогава по пътя на кораба се поставят от двете страни радио-
локационни показатели — метални ъгълници, конто отлично
отразяват падащите върху тях радиовълни.
Читателите са виждали навярно не веднъж «котешките
очи» — огледалните предуп редител ни знаци по шосетата при
опасните места, или сигналите на велосипедите. Щом лъчът от
фара на приближаващо се превозно средство падне върху тези
знаци, те започват да светят и то толкова по-силно, колкото
по-близо до тях е превозното средство.
Приблизително същото става върху екрана на радиолока-
тора. Тук върху фона на неясното изображение на местността
тези показатели —• метални ъгълници ще блестят като ярки
197
Фиг. 53. Радиолокаторът позво-
лява да се видят буреносните об-
лачи на приближаващ се ураган
светли точки, между конто корм-
чията ще преведе средната ярка
точка на екрана, която озна-
чава положението на кораба му.
Просто, нали? Но зад тази
простота се крие дългогодишен
труд на учени, инженери и ра-
ботници, конто изработват край-
не сложната радиолокационна
апаратура.
Едно време пътниците на
презатлантическите параходи са
предпочитали да заобиколят хи-
ляда мили и да губят няколко
денонощия, но да не плават в
райони, където се появяват айс-
берги, сблъскванията с конто
много често са завършвали
трагично. Достатъчно е да си
спомним загиването на прочутия
«Титаник». Мореплавателите
не са имали тогава сигурни
средства за откриване на айс-
берги, особено в мъгла или
нощно време.
Сега айсбергите и други та-
кива препятствия не са страш-
ни за корабите, на конто има
радиолокационна апаратура. С
подобна апаратура се съоръжа-
ват сега и самолетите от граж-
данската и военната авиа-
ция.
Започналас големи метални,
добре «опипваеми» от радио-
лъча обекти, радиолокацията
почна да пристъпва към изелед-
ване на сложни процеси и явле-
ния, конто често не севиждат от
човешкото око. Например ста-
на възможно да се изеледват за-
раждането, развитие™ и преми-
наването на ураган и силни дъж-
198
дове над наблюдавана местност, образуването на облаци, на
въздушни течения и т. н. (фиг. 53).
Много метеори и дори метеорни потоци прелитат в земната
атмосфера толкова високо, че при всичкото си желание човек
не може да види изгарянето им с просто око. А радиолокацион-
ната уредба лесно открива такива метеори, тъй като при изгаря-
нето си в атмосферата те оставят след себе си голяма опашка от
йонизирани частици, от конто радиовълните се отразяват
добре.
Не веднъж учените са успявали да изпращат на Луната и
да приемат обратно на Земята не само радиолокационни сиг-
нали, но и цели телеграфии съобщения, а при последните опити
дори говор и музика. Тези сигнали изминават за 2,5 секунди
пътя дотам и обратно. По този начин достаточно може да се опре-
дели разстоянието между Луната и Земята. Теоретически та-
кива сигнали могат да се изпращат и на други планета, тъй като
някои участъци н.а ултракъсите вълни се поглъщат твърде
слабо в земната атмосфера и почти съвсем не се поглъщат в кос-
мичното пространство. Доста наскоро такива сигнали бяха из-
пратени на. . . Венера и след като се отразиха от повърхност-
та й, бяха приети на Земята. Получените по този начин сведе-
ния са много важни за бъдещите космични полети. Междупла-
нетният кораб, конто ще бъде изпратен на Луната, ще се намира
иепрекъснато в лъчите на радиолокационните станции, чрез
конто ще може да получава сигнали, управляващп полета,
особено когато се изпрати в полет кораб без хора и той трябва
да се управлява от Земята.
Полетът на изкуствени спътници около Земята може също
така да се управлява чрез голям брой радиолокационни станции,
разположени на необходимите интервали около земното кълбо
по пътя на спътниците. Посредством такива сигнали, изпратени
от Земята, апаратурата, поставена в Съветската автоматична
междупланетна станция, в точно определено времефотографира
успешно невидимата част от повърхността на Луната и предаде
получените изображения на Земята.
Въпреки огромните постижения радиолокацията е в същност
-още в началото на развитието си. Сегае трудно да си представим
всичките й възможности дори в най-близките години, да не го-
ворим за далечното бъдеще. Тук можем само да фантазираме.
199
НОВ „ПРОЗОРЕЦ" КЪМ ВСЕЛЕНАТА
«ГЛко да види» — подобен израз съществува почти у всички
^-таароди. «Една картинка е по-добра от десет хиляди думи» —
гласи китайската народна мъдрост. Човекът е най-любозна-
телното същестово на света, което винаги се стреми да узнае
колкото се може повече, да види с очите си онова, което е скрито
зад своеобразните и сложни ключалки на природната съкро-
вищница.
Хората още не са познавали нито парата, нито електричест-
вото. Химията и физиката са били в зачатъчно състояние. А ге-
ниалните представители на науката Г. Галилей, а по-късно
А. Левенхуквече насочили погледите си — единият към много
далечните звездни светове на заобикалящата ни вселена, а дру-
гият — в неизвестния дотогава и много близък свят на най-дреб-
ните живи същества и частици. Но и Галилей, и Левенхук си
служели с много несъвършени (от наша гледна точка) оптически
увеличителни уреди. Телескопът и микроскопът широко раз-
творили границите на човешките знания за космоса и микроско-
пичния свят.
През изтеклите почти четири века от изнамирането на
тези чудни инструмента човешкото око успяло посредством
свръхгигантски телескоп с увеличително огледало, имащо диа-
метър 5 метра, поставено на планината Паломар в САЩ, да над-
зърне в далечните светове, конто се намират от Земята на главо-
замайващо разстояние — 2 милиарда светлинни години!
Съвременният електронен микроскоп, който увеличава.
200—300 хиляди пъти, позволи да се видят най-големите моле-
кули. Неотдавна изнамереният протонен микроскоп дава
200
възможност да се види дори атома, а снопче електрони, ускорено
до енергия 1 милиард електронволта, позволява да се «опина»
дори структурата на атомного ядро! Но учените никога не се
задоволяват с постигнатото. Те мечтаят да построят още по-
мощни телескопи и микроскопи, за да проникнатколкото се
може по-дълбоко в тайните на познаваемата природа.
Тази задача като че ли не е вече трудна. Просто трябва да
се построят телескопи с още по-голям диаметър на огледалото —
10, 20 и повече метра — за да може в случай на нужда да се
видят например най-малките подробности на Луната.
Разбира се, науката и техниката ще се развиват. ще се съз-
дават и нови, свръхгигантски телескопи. В тази насока без-
спорно може да се направи нещо. Но уви, далеч не всичко,
каквото бихме пожелали.
Хората са навикнали да съдят за далечните светове по това,
което могат да наблюдават с око или да снемат на фотографна
плака. Колкото по-голямо увеличение дава телескопът, с по-
мощта на който изучаваме Слънцето, Луната, някои планета,
съседните гигантски галактики и мъглявини. толкова по-под-
робно виждаме небесните тела. Но повечето видими звезди са
разположени толкова далеч, че дори и с най-мощните съвременни
телескопи те се виждат като съвсем дребна светеща точка, която
не говори почти нищо на наблюдателя. Други не бихме могли
да видим дори с най-свръхмощните телескопи на близкого и
дори на далечното бъдеще. А изучаването на тези извънредно
отдалечени от Земята небесни тела е една от най-главните задачи
на астрономията.
Човешкото око може да възприема само видимия спектър на
слънчевата светлина, която е електромагнитно трептене с
много къса дължина на вълната — от 0,4 микрона (милионни
части от метъра) до 0,8 микрона, т. е. от червепите до виолето-
вите лъчи — незначителна част от обхвата на електромагнит-
ните трептения, конто съществуват в природата. Но дори само
слънчевата светлина съдържа огромно количество най-разнооб-
разни вълни, включително инфрачервени лъчи, простиращи се
до радиовълните, и ултравиолетови лъчи, граничещи с рентге-
новите лъчи. Целият този богат спектър от излъчвания е недо-
стъпен за окото. Човек не може например да «види» дали е
студен или горещ разглежданият от него предмет, дори такъв
прост като обикновената ютия, макар студените и горещитетела
да излъчват електромагнитни вълни с различна дължина. Той
усеща инфрачервените лъчи с кожата си като топлина, а ултра-
201
Фиг. 54. Човешкото око може да вижда само незначителна
част от излъчванията, пристигащи на Земята отдалечните заез-
ди, светове и галактики (светлината). Всичко останало инфра-
червени, ултравиолетови, рентгенова и космични лъчи и ра-
диовълни са невидими за него. Към просторите на вселената
за него е отворена само тясна пролука
202
виолетовото излъчване открива обикновено със закъснение —
във вид на загар.
Прозорецът, който се отваря в безкрайното пространство
на вселената, за човешкото око е само тясна пролука, макар то
да е въоръжено с най-мощните и най-съвършените телескопи
(фиг. 54).
Но и това не е всичко. Когато астрономът наблюдава звезд и -
те, негов най-зъл враг е атмосферата, която заобикаля земното
кълбо. Денем слънчевата светлина се разсейва толкова силно
в атмосферата, че небесните светила стават невидими в лъчите й.
Дори нощем въздухът, нагрят през деня от слънчевите лъчи, се
намира в непрекъснато движение, от което звездите сякаш бле-
щукат и през всичкото време серазливат в зрителното поле на
наблюдателя. Дъждът, облапите и мъглата съвсем прекъеват
наблюдението. Много малко места има на Земята, където атмо-
сферата е по-дълго време спокойна, чиста и прозрачна и където
през голяма част от годината небето е свободно от обикновени
и буреносни облаци.
Получава се така, че проникващото навсякъде и наглед все-
силно човешко око е принудено в края на краищата да се съгласи
на почетна капитулация и да сложи оръжие в краката на при-
родата.
РАДИОСВЕТЛИНА
Изникват въпросите трябва ли непременно да виждаме
всичко с очите си? Достатъчни ли ни са за опознаване на при-
родата сведенията, доставяни от зрението?
Трябва да кажем, че не. Вече доста отдавна и с голям успех
мястото на окото при окуляра на телескопа се заема от фотограф-
ните плаки, спектрометрите, фотометрите и фотоелементите —
особено чувствителни към различните участъци от светлинния
спектър, конто са невидими за окото. За изучаване на вселената
се използуват най-прецизни оптически уреди и електронни апа-
рати, а също така и косвени методи за наблюдение.
Слабият светлинен лъч, който пристига на Земятаотдребната
неразличима светеща точка, която почти нищо не говори на
окото, издава на тези уреди и апарати много от своите големи и
малки тайни. Той разказва от какво се състои небесното тяло,
каква е температурата му, къде и как се движи и много други
неща. Не случайно в обсерваториите има астрономически уреди,
през конто човешко око не е надниквало никога в небесните
далечини.
203
Фиг. 55. Радиотелескоп»'j
Неотдавна науката удържа още една много важна победа над
природата. Открит е нов «прозорец» към вселената, и то в съв-
сем друга облает на спектъра от едектромагнитни трептения —
в областта на радиовълните. Сега герои на този научен подвиг
бяха не астрономи, а радиоинженери и физици. Тяхното главно
оръжие бяха не огледалата и обективите, тъй характерни
за обикновените оптически телескопи, а чувствителната радио-
приемна уредба, съединена със специални радиолокационни
антенн, подобии на огромни решетести чаши. Грамадното съоръ-
жение, дадено на фигура 55, е най-новият и необикновен тип
астрономически уред, наречен радиотелескоп.
Вместо слабого блещукане на видимата светлина или вълните
на невидимата светлина тези уреди приемат радиовълни с раз-
лична дължина, конто, както се оказало, излъчват много уча-
стъци на нашата Галактика, Слънцето, другите галактики, извън-
галактичните мъглявинп и дори планетите.
Най-силни вълни излизат от Млечния път, особено от онези
204
участъци, където има големи натрупвания на видими звезди.
Тези излъчвания носят толкова постоянен и закономерен ха-
рактер, че астрономите ги смятат също тъй важни и ценни за
опознаване на вселената, както и видимите светлинни лъчи.
Наистина радиовълните не се «внждат» от нас в пълния
смисъл на думата, но както ще узнаем по-нататък, често пъти
това не е и нужно.
За разлика от видимата светлина радиовълните с дължина
приблизително от 1 сантиметър до 15—20 метра проникват лесно
през космичния прах и мъглявините, през облаците, праха и
мъглата на земната атмосфера. Те ни носят сведения за участъци
от вселената и за небесни тела, конто никога не бихме открили
дори с най-силните оптически уреди.
Известно е, че най-голямото натрупване на звезди, от което
се състои центърът на нашата Галактика, е закрито плътно
от космичен прах и газове. Затова ние не виждаме над 90%
от тези звезди. За науката би било голяма победа, ако се получи
дори най-малко известие за тях.
Изключителни трудности са свързани с изучаването на Млеч-
ния път. Млечният път, който виждаме нощем на небето, е
крайне разредена и най-отдалечена от центъра част на Галакти-
ката, нейната «покрайнина». Създаването на радиотелескопа е
оказало неоценима услуга на науката при опознаването на всички
тези извънредно отдалечени от Земята тела на вселената.
Все пак какво представлява радиотелескопът?
Главен работен елемент на това огромно съоръжение е малка
радиоантена, дълга няколко сантиметра или десетки санти-
метра. Тя е съединена с твърде сложен и чувствителен радио-
приемник, който позволява да се определи много точно дъл-
жината на приеманата радиовълна, да се отдели тя от твърде
силните и многобройни смущения, да се измери силата на кос-
мичните сигнали, а ако е нужно, и да се запишат те.
Грамадната решетъчна чаша, дпаметърът на която се из-
мерва с десетки метри, е, колкото и да е чудно това, огледало
за радиовълни. Тя ги събира и концентрира в малката антена.
Как така, ще попитат някои читатели, наглед решетка,
а се оказва огледало? Не прилича ли това на гребане вода с
решето? Съвсем не.
В обикновения оптически телескоп повърхността на рефлек-
тора — много фино пзработено вдлъбнато огледало — трябва
да бъде полирана с най-голямо съвършенство. Това огледало
трябва да отразява и концентрира светлината — електромаг-
20.5
нитни вълни с дължина само части от микрона (милионни части
от метъра).
Вдлъбнатото «огледало» на радиотелескопа трябва да отра-
зява вълни, дължината на конто е равна на сантиметри и дори
на метри. Затова и неравностите по повърхността на «огледа-
лото» могат да се измерват със също такива величини. Това дава
възможност «огледалото» на радиотелескопа да се изработи
като решетка — гигантска вдлъбната паяжина, покрита с ме-
тална мрежа с доста големи клетки. За радиовълните повърх-
ността на такава мрежа ще бъде също тъй гладка, както обикно-
веното огледало за светлинните вълни.
Рефлектор с много големи размери е необходим, за да се
улови и фокусира в антената максимално количество енергия на
електромагнитните вълни. Дори малкото огледало на оптическия
телескоп е милиони пъти по-голямо от дължината на улавяните
от него светлиннп вълни. А гигантската чаша на радиотелескопа
иадминава в най-добрия случай стотици пъти дължината на
радиовълните. Но и това позволява да се усилват приеманите
сигнали стотици и хиляди пъти в сравнение с онова, което би
могла да улови само антената без рефлектор (фиг. 56).
Рефлекторът трябва да бъде по-голям и по друга причина
Точного насочване на радиотелескопа към най-малката възможна
точка, или както се казва, неговата разрешаваща способност,
която обикновено се измерва в дъгови градуси и минути, зависи
до голяма стелен от размерите на рефлектора, т. е. от ъгъла на
обхващането му спрямо антената. Поради малката дължина на
светлинните вълни разрешаващата способност на оптическите
телескопи е много голяма. Дори за малък 20-сантиметров огле-
дален телескоп разрешаващата способност е около 0,1 секунда.
Под такъв ъгъл човешкият косъм се вижда на разстояние 300
метра! А разрешаващата способност на радиотелескопа засега
е още доста ниска — дори в най-големитетя рядкое по-малка от
1 градус. Затова в онезислучаи, когато е трудно или по някакви
съображения нежелателно да се направи много голяма антена,
радиотелескопът се съставя от голям брой рефлектори с малки
размери, наредени на сравнително голямо разстояние един
от друг.
Може да се стори, че радиовълните за разлика от светлинните
лъчи не ще могат да разкажат много нещо за космичното
тяло, което ги излъчва. Собственото око, както се казва, е по-
сигурно. Но не е тъй. Като се използуват редица сложни устрой-
ства, от радиовълните могат да се получат не по-малко сведения,
206
Фиг. 56. Колкото по-голяма е чашата на огледалото на ра-
диотелескопа, толкова в по-остър лъч може той да свие ра-
диовълните. Радиотелескопът може да се състои и от голям
брой малки «телескопи»
отколкото от наблюдаването на съвсем дребна светеща точка
през оптически телескоп.
Обяснението на тези устройства би отнело твърде много
време. Но за да покажем по какви понякога сложни и оригинални
пътища учените получават твърде точни и много важни
данни, ще приведем само един характерен пример.
Известно е, че свиренето на бързо отдалечаващ се влак се
понижава, а същото свирене на приближаващ се към нас влак
207
става по-високо, отколкото е в същност. Обяснението на това е,
че в първия случай скоростта на отдалечаващия се влак се из-
важда отскоростта на разпространението на звука. По този начин
дължината на достигащите до слуха ни звукови вълни. създавани
от свиренето, се увеличава, а височината на звука (честотата на
Фиг. 57. По височината на звука на свирката можем да
узнаем накъде се движи влакът, а по дължината на
пристигащите радиовълни — накъде се движи далечна
звезда или галактика
208
трептенията му) се понижава. Във втория случай скоростта на
разтространението на звука се събира със скоростта на дви-
жението на влака, дължината на достигащите до нас звукови
вълни, създавани от свиренето, се намалява, а височината на
звука се повишава (фиг. 57).
Същото можем да наблюдаваме и при приемането на радио-
вълни, излъчвани от звездите. Честотата на вълните явно се
мени в зависимост от това, дали звездата се движи срещу на-
шата Галактика, дали се отдалечава от нея или пък има друго,
по-сложно движение. По такъв начин, като изследват честотата
на вълните, излъчвани от звездите, учените определят пътищата,
по конто се движат в космичното пространство безкрайно отда-
лечените от нас космични тела.
АТЗВУЦИ ОТ КОСМИЧЕСКИ КАГАСТРОФИ
Сега учените в много страни изследват грижливо с радиоте-
лескопи всеки участък на небето, звезда след звезда, мъглявина
след мъглявина, като нанасят на карти всички точки, конто из-
лъчват радиовълни. Получени са вече твърде интересни и много-
обещаващи резултати. Например установено е, че нито една от
«радиозвездите» — звезди, излъчващи радиовълни, обикновено
не съвпада по своето местоположение с ярките звезди, видими от
окото. Само много грижлпвото наблюдение на небесните уча-
стъци с най-силни оптически телескопи дава възможност да се
открие в местата с радиозвезди присъствието на много отдале-
чени галактики и едва забележими звездички и мъглявини.
Чудни резултати са получени при изучаването на онези уча-
стъци от вселената, откъдето идат най-мощните от откритите до-
сега радиоизлъчвания
Едно от тези места е крабовпдната мъглявина в съзвездието
Телец. Оказало се, че това са остатъци от колосален космичен
взрив на тъй наречена «свръхнова» звезда, която според старин-
ните записи на китайските астрономи внезапно пламнала на
небето още през 1054 год. След взрива тя светела на небето
известно време по-ярко от Венера. Сега това е непрекъснатои
с голяма скорост разширяващо се сгъстяване на газообразна
материя, която се намира в енергично движение. Сгъстяването
може да се види само с много мощни телескопи (фиг. 58).
Най-силните радиосцгнали се излъчват от онова място в
съзвездието Касиопея, където в 1572 год. избухнала друга
«свръхнова» звезда, наблюдавана от прочутия датски астроном
Тихо Брахе. Изключително по сцлата си радиоизлъчване идва
Н Що е радиеолектроника
209
Фиг. 58. Първата открита «радиозвезда» е крабовидната мъг-
лявина
до нас от съзвездието Лебед, където според астрономите става
непредаваемо с думи величествено природно явление — сблъс-
кване на две гигантски галактики!:
Известно е, чевъпреки огромного количество звезди в’нашата
и другите галактики всичкитеса разположени много нарядко
впространството. Разстоянието помежду им е огромно — средне
50 милиона пъти по-голямо от размерите им. Предстанете си, че
вали «дъжд», капките на който падат на 50 километра една от
друга! Разбира се, тези капки не могат да се сблъскат една с
друга. Друго нещо са разстоянията между галактиките в местата
на най-голямото им натрупване. Те са само няколко десетки
пъти по-големи от размерите на самите галактики. На галакти-
ките им е доста «тясно» във вселената.
Затова в продължение на милнард години почти на всяка та-
кава преуплътнена галактика е писано поне веднъжда се сблъска
с друга такава съседка. Но и в тези случаи повечето удари ще
бъдат коси — плъзгащи, под различии ъгли. Преките — «чел-
ните» — сблъквания се случват изключително рядко.
Както видяхме по-горе, разстоянията между звездите в га-
лактиките са много големи и затова при сблъскване на галакти-
210
ките звездите няма да се сблъскат помежду си. Твърде малка е
вероятността за'таковасъвпадение. Галактиките просто щеминат
една през друга, без да си окажат особено влияние. Но освен
звездите във всяка галактика има огромни натрупвания на
междузвезден газ. И макар че този газ е извънредно разреден,
все пак той представлява един вид плътна среда.
И ето, когато два гигантски облака газ, конто се носят един
срещу друг със скорост 1000 километра в секунда, се сблъскат,
става катастрофа от космически мащаб. Масите материя се
нагряват до огромна температура. В тях възникват ударни
вълни (вълни на натиск) с чудовищни размери, конто се разпро-
страняват с огромна скорост и изпускат наравно със светлин-
ните вълни мощни радиоизлъчвания.
По такъв начин първите резултати от наблюденията с радио-
телескоп показали, че най-мощни излъчвания на радиовълни
се появяват в онези места на вселената, където стават извън-
редно големи катастрофи — загиване на звезди в грандиозни
взривове и сблъсквания на цели звездни галактики.
Било изказано предположение, че остатъците от космиче-
ските катастрофи — взривътна «свръхнови»звезди — сесъстоят
от грамадни маси газообразен водород, който се намира в
силно движение. Именно те служат като източник на радиоиз-
лъчвания.
Но радиовълните са не само вестител за загиването на да-
лечни светове. Още през 1945 год. холандският астроном Ван де
Холст и независимо от него съветският учен И. С. Шкловски
предсказали, че много разредени маси от водородни атоми, из-
лъчващи радиовълни, могат да се намерят не само близо до
звездите, гдето те, естествено, са възбудени и светят, но и в от-
далечени от звездите студени пространства на вселената. Тези
водородни атоми в резултат на измененията на енергийното им
ниво вследствие на движението и огромното натрупване
трябва да излъчват радиовълни. При това учените точно посо-
чили, че дължината на вълната на такова излъчване трябва
да бъде 21 сантиметра (1420 мегахерца).
Предсказанието на учените се потвърдило бляскаво. През
1951 год. било установено с радиотелескопи, че всички точки на
вселената, гдето се наблюдават натрупвания на огромни маси
студен и извънредно разреден водород, излъчват радиовълни
именно с такава дължина.
Защо става това? Единственият електрон, който се върти
около атомното ядро на водорода, може да има две посоки на
въртене около собствената си ос. Едната от тях съответствува на
211
Фиг. 59. При какви случаи изпраща своя «радиоглас» во-
дородният атом
по-голямо енергийно ниво на атома, другата — на по-малко
При известии условия водородният атом самоволно преминава
от по-високо енергийно състояние в по-ниско, т. е. измени по-
соката на въртенето си. В такъв случай освободилатасеенергия
трябва да напусне атома като излъчване — радиовълни, дъл-
жината на конто е именно 21 сантиметра.
Такова преминаване на водородния атом от по-високо енер-
гийно състояниевпо-ниско се случва извънредно рядко — веднъж
в 11 милиона години. Но тъй като в гигантските натрупвания
на газ се наброяват трилиони и трилиони водородни атоми, в
много от тях едновременно се извършват такива «преобръщания»
на електрони, доказателствата за което стигат до Земята във
вид на непрекъснато радиоизлъчване с честота 1420 мега.херца
(фиг. 59).
Силата на тези сигнали позволила да се установи, че плът-
ността на водородните натрупвания в междузвездното про-
странство не е повече от един-два атома в кубически сантимет'ър.
Но количеството на този газ в галактиките и междугалактичните
простори е огромно и заради това сега мнозина учени не без ос-
нование смятат, че цялата достъпна за нашите наблюдения все-
212
лена и иелият заобикалящ ни материален свят е произлязъл
от безбройни комбинации на водородни атоми. А огромните му
натрупвания в много места на вселената показват, че тук стават
процеси с невиждан размах и сила, в резултат на конто след
десетки, стотици, а може би и хиляди милиарди години ще се
появят нови галактики, натрупвания на галактики, десетки
хиляди звезди, планети и живи организми.
На времето си извънредно голямо постижение било да се
установи точната дължина на вълните на светлинните спектрал-
ни линии, излъчвани от различките елементи при нагряването
им дотемпературана светене. Използувайки спектралния анализ,
учените успели да определят състава на далечните звезди, а по
движението на някои линии в спектъра — накъм долната му
част—да съдят за движението (отдалена ването) им спрямо
Земята.
Установявапето на първата много точна спектрална линия
при радиоизлъчванията с честота 1420 мегахерца дава в ръцете
на учените още една възможност да съдят и за относителното
движение на иевидимите радиозвезди във вселената.
Изследванията на вселената с радиотелескоп открили и
други важни закономерности. Например с положителност
могло да се установи, че нашата звездна система — Галактиката,
има ясно изразена спирална структура, в единия от ръкавите
на която е разположено Слънцето. За оптическата астрономия
това е било непосилна задача. Централното ядро на нашата
Галактика е плътно закрито от гигантски натрупвания на кос-
мичен прах и газ, през конто не проникват никакви лъчи от
видимата част на светлинния спектър, с изключение на много
малкия, и то силно поглъщания участък на дългите — инфра-
червените лъчи. Следователно никакви оптически инструмента
на настоящего и бъдещетонеса в състояние да проникнат през
това крайно досадно препятствие.
За строежа на наши я собствен «дом» можем да съдим само като
наблюдаваме някои други галактики, сходни по размери и
форма с нашата, а също така, като получаваме с постепенного
усъвършенствуване на радиотелескопите всепо-точни ипо-точни
очертания на централната част на нашата звездна спирала и
някои данни за нейното движение, плътност, температура и ха-
рактер на излъчване, а по този начин и за състава на различните
й участъци. Можем да кажем без преувеличение, че сега вече в
редица случаи радиоастрономията вижда по-далече, по-добре
и по-точно от окото ни, въоръжено дори с най-мощните оптически
уреди. И навярно хармоничното съчетание на оптическите и
213
Фиг. 60. Радиоизлъчваието на Слънцето. Различимте атмо-
сферни Пластове на Слънцето излъчват радиовълни с различна
дължина, поради което може приблизително да се установи
пластовият строеж на нашето светило: «изглед» на Слънцето в
най-къси (сантиметрови) вълни; в по-дълги (дециметрови); в
още по-дълги (метрови) вълни (отляво надясно)
214
слектронните телескопи и апарати ще донесе на човечеството още
доста вълнуващи и големи открития.
Твърде голям интерес представлява изучаването на радио-
•вълните, излъчвани от нашето Слънце. Поради неговата близост
могат да се открият твърде важни за астрономите особености
и по-специално различният характер на излъчванията от раз-
личните участъци и Пластове на нажежената слънчева атмосфера
!(фиг. 60).
Съвсем наскоро се установило, че и нашият спътник —
Луната — излъчва радиовълни. При това се открили различии
видове излъчвания не само от повърхността на Луната, но дори
от различните вътрешни Пластове на планетата.
Всичко това, взето заедно, послужило за основа на съвсем нова
наука — радиоастрономията, която в къс срок стана едно от
мощните оръдия за опознаване на природата. Вървейки успо-
редно, ръка за ръка с оптическата астрономия, тя дава въз-
можност да се проникне още по-дълбоко в най-съкровените
тайни на вселената.
Има ли радиоастрономията практическо значение?
Безспорно. Фактът, че радиовълните могат да стигат до Зе-
мята от най-отдалечените кътчета на вселената, че могат да се
откриват, да се отделят една от друга и да се усилват, свидетел-
ствува за обратната възможност. Също такива вълни могат да се
изпращат в космичното пространство и от Земята!
Естествено в зависимост от «получателя» за тази цел трябва
да се създават в отделни случаи генератори с колосална мощ-
ност, но в ръцете на човека има средство, което значително
улеснява тази задача. Като се използуват много големи насочени
антени, както в радиотелескопите, излъчваните от радиопредава-
телите електромагнитни вълни могат да се концентрират в
много тесен насочен лъч, който лесно сеотправя към всеки уча-
стък на небосвода. А това е много важно за полета на първия
космичен кораб към Венера, Марс и другите планета.
Първите ракети-разузнавачи ще полетят отвъд границнте
на нашата Земя без хора, съоръжени с всевъзможни автоматични
прибори: телевизионни камери, автопилота и измервателни
уредби с най-различни предназначения и конструкции. Всички
тези многобройни прибори ще бъдат управлявани от Земята
посредством насочени радиовълни — с твърде много честоти
или канали (понякога по няколко канала за всеки прибор)
И колкото по-далече от Земята са планетите, към конто ще се
отправят ракетите, толкова по-необходима ще бъде връзката с
тях посредством радиоастрономията. особено когато се стигне
215
(наметила в доста далечноот нас бъдеще) до експедиции в най-
близките до Земята звездни светове.
Има още една човешка мечта, може би не тъй далечна, както
може да се стори на пръв поглед. В хаоса от радиосигнали,
пристигащи при нас от всички краища на вселената, конто още
не сме се научили да приемаме и дешифрираме, както трябва,
може би има и сигнали, изпращани от разумни същества, конто
населяват другите планети или звездни светове. Може би тези
сигнали са изпратени специално в пространство™, за да търсят
също такива населени светове с надеждата да се получи сигнал-
отговор.
Отде да се знае! Ами че сигналите на нашите мощни теле-
графии, радиопредавателни и телевизионни станции, от конто
буквално гъмжи земното кълбо, пронизват в непрекъснат по-
ток земната атмосфера и излитат в космичното пространство.
И някъде, на някоя далечна планета учените отдавна приемат
тези сигнали, като не умеят или не се досещат да ги различат
от другите радиоизлъчвания, контостранствуват по безкрайните
простори на космоса.
Като съпоставят, сравняват и анализират приеманите на
Земята сигнали, специални сметачно-решаващи машини на
бъдещето ще могат да отделят от тях вест, изпратена ни от
други съзнателни същества.
Може би ще минат още няколко години или десетилетия и
учените на нашата планета ще бъдат пионери в такова наистина
фантастично, но много важно в историята на човечеството съби-
тие. Към далечните звездни светове в редовни интервали ще по-
летят мощни радиосигнали, свидетелство за могъществото на
разумното същество на Земята — човека!
ОПТИКА БЕЗ СВЕТЛИНА
Оптика се нарича онзи дял от физиката, който борави със
светлината. Във всекидневния живот под оптика обикновено
разбираме всевъзможните уреди и устройства, конто усилват
зрението: очила, увеличителни стъкла, микроскопи, бинокли,
телескопи и др.
Затова на някои читатели може да се стори абсурдно твърде-
нието, че многофункции на изброените по-горе уреди, например
наблюдаването на микроскопични обекти, могат да се извършват
с някаква друга оптика, а при това и без да се използува каквато
и да е светлина — видима и невидима. Ние знаем добре, че могат
да се отразяват, събират и разсейват не само светлинните
лъчи, но и например отскачащите стоманени топчета, конто
падат върху гладка, вдлъбната или изпъкнала твърда повърх-
ност. Но на никого няма да мине през ума да разглежда нещо с
помощта на такава оптика.
Все пак в тази глава се каким да описваме именно такива
«оптически» явления, в конто съвсем не участвува светлина
и конто до известна степей са сходни с действието на стоманените
топчета. Ще стане дума за тъй наречената «електронна оптика»,
гдето се отразяват, пречупват, събират и разсейват не светлинни
лъчи, а електрони — незначително малки «топчета» с диаметър
5,6.10~13 сантиметра.
Поради тази «намеса» на електрона стана възможно да се
увеличават микроскопичните обекти от 100 до 250 хиляди и по-
вече пъти. А пък най-силните светлинни микроскопи увеличават
не повече от 2—2,5 хиляди пъти.
А каква е тази «оптика без светлина»?
217
УВЕЛИЧАВА ЛИ У ВЕЛ ИЧИТЕЛНОТО СТЪКЛО
За да види човешкото око нещо, необходими са поне три ус-
ловия: наблюдаваният обект да бъде осветен, да отразява пада-
щите върху него светлинни лъчи малко по-другояче от околната
среда и най-после видимите размери на обекта или ъгьлът
на зрението, под който го вижда окото, да не бъдат по-малки
от определена големина.
Ъгълът на зрението има толкова важно значение, защото
изображението, силно намалено от кристалина на окото като от
фотографен обектив, трябва да обхваща върху повърхността на
ретината малък участък, който включва във всеки случай по-
вече от една колбичка. А това ще стане само ако окото вижда
предмета под ъгъл, по-голям от 1 минута. Иначе светлинните
лъчи ще се съберат в ретината на окото в точка, която обхваща
само една колбичка или пръчица, и мозъкът ще получи впечат-
218
ление не на разглеждания предмет, а на неопределена, безфор-
мена точка (фиг. 61).
Под ъгъл 1 минута можем да видим от 25 сантиметра раз-
стояние две отделни малки светли точки, конто стоят на 0,1 ми-
лиметра разстояние една от друга. На по-далечно разстояние
ъгълът на зрението става по-малък от 1 минута и двете точки се
сливат в една.
Тук читателят с право ще попита: в такъв случай защо с уве-
личително стъкло можем да разглеждаме и по-малки предмети?
«Увеличителните» стъкла не увеличават нищо. Те самораз-
ширяват по изкуствен начин ъгъла на зрението, под който окото
вижда предмета, т. е. сякаш го приближават към ретината на
окото.
Скоростта, с която се разпространява светлината, е 300 хи-
ляди километра в секунда само във вакуум. Във вода, стъкло и
други пропускащи светлината вещества тя се намалява.
Като попада от една среда в друга под различии ъгли, свет-
лината се пречупва. И колкото повече се различава скоростта
на светлината в една среда в сравнение с друга, толкова повече
се пречупват светлинните лъчи. Увеличителните (пречупващите)
стъкла — лещите — се правят извити, за да пречупят падащите
върху тях светлинни лъчи в нужната посока .Лъчите от две светли
точки, конто се намират на 0,1 милиметра разстояние една от
друга, могат да се насочат така, че минавайки през лещата, да
се съберат в точки, конто стоят на 1 и повече милиметри една от
друга, или пък запазвайки видимо разстояние 0,1 милиметра,
да направят видими точки, конто фактически се намират на
0,01 милиметра разстояние една от друга (фиг. 62).
Колкото повече се увеличава видимата площ на изображе-
нието, толкова по-малко светлина естествено се пада на всяка
точка от повърхността му. Следователноразглежданият предмет
трябва да се осветлява толкова по-силно, колкото повече се
увеличава изображението му.
Тъй като техниката на израбогването на оптического стъкло,
на шлайфването на лещите и на производство™ на уредите е
постигнала значителнп успехи и непрекъснато се усъвършен-
ствува, основателно изниква още един въпрос: защо не расте
увеличението, получавано в съвременните микроскопи, да
речем 3, 5, 10 и повече хиляди пъти?
За това има редица сериозни причини. Например неможе да
се увеличава безкрайно изпъкналостта на много малки лещи.
Невъзможно е да се получават по известните досега методи по-
гочни повърхности на стъклото. Максимално са използуванп
219
Фиг. 62. Какво виждаме с увеличително стекло
пречупващите свойства на съществуващото оптическо стькло
със специална чистота, а рецепта за изработване на по-съвър-
шено стькло още не са намерени, и т. н.
Но главната пречка не е в уреда, не е в качеството на стък-
лото, а в свойствата на самата светлина.
Пътят на светлинните лъчи, показан на фигурата с прави
линии, в същност би трябвало да се изобрази с вълнообразни
линии, защото светлината е особена форма на материята, която
се разнространява във вид на електромагнитни вълни. Вече
знаем, че при всеки вълнов процес вълните не се отразяват от
препятствията, а ги заобикалят, ако диаметърът на тези препят-
ствия е равен или ио-малък от половината дължина на вълната.
Това явление се нарича дифракция.
Светлинните вълни с дължина от 0,41 до 0,65 милионни части
от метъра ще се отразяват само от предмета, на конто диаметърът
е по-голям от тези размери. Препятствие, което е по-малко от
половината дължина на вълните, няма да отрази тези вълни и
те ще продължат пътя си. Следователно човешкото око няма
да го види.
Биха могли да се използуват ултравиолетовите лъчи, чиято
дължина на вълните е по-къса от 0,41 микрона (приблизително
220
.до 0,01 микрона) истяхна помощ да се наблюдават също такива
дребни предмета. Има микроскопи, в конто разглежданият
предмет се осветява с ултравиолетова светлина, но човешкото
око не вижда този предмет. Наблюдаването се вършиотфото-
графната плака, но и тя не разширява твърде много възмож-
ността за наблюдаване, тъй като позволява да се получи увели-
чение 2—2,5 хиляди пъти.
Много изобретатели били блазнени от примамливата мисъл
да използуват за изучаване на микроскопичния свят рентгено-
вите лъчи: техните вълни са значително по-къси дори от най-
късите ултравиолетови вълни (от0,001 доО,000001 микрона ипо-
малко). По такъв начин, разсъждавали тези изобретатели, ще
могат да се разглеждат дори молекулите и атомите на екран,
който свети под действието на рентгеновите лъчи.
Но. . . ние още от началото на книгата установихме, че не
съществуват нито средства, нито вещества, конто биха могли да
изкривяват, т. е. да пречупват рентгеновите лъчи. Те се разпро-
страняват праволинейно през каквато и да било среда.
По такъв начин сякаш самата природа поставя граници за
проникването на човешкия поглед в тайните на материята.
ДОЛУ СВЕТЛИНАТА!
И тук си спомняме за съвсем дребния електрон с неговите
забележителни свойства. За такава частица, летяща праволи-
нейно, сякаш не е страшна дифракцията, която поставя граница
на увеличаването чрез микроскоп, използуващ светлинните
лъчи. Движението на електрона може сравнително лесно да се
измени и отклони, като се поставят на пътя му положително
или отрицателно заредени електроди или магнита.
Сега да се върнем към онова, от което започнахме — към
стоманените топчета.
Ние знаем отлично как да използуваме източници на силна
светлина и по този начин да получим «китайски сенки» —
ясно, но сенчесто изображение на задържащ светлината
предмет.
Представете си, че сме успели да заменим светлинните лъчи
с поток от ситен пясък. Колкото са по-ситни песъчинките,
толкова по-ясен ще бъде създаваният от тях силует.
Ако успеем по някакъв начни да заставим песъчинките да
летят с голяма скорост и под различии ъгли, бихме могли, като
поставим разглеждания предмет близо до мястото, откъдето
221
Фиг. 63. Може ли чрез пясъчна струя да се получи увели-
чено изображение на никой предмет?
се разпръсват летящите песъчинки (фокуса), да получим вече
увеличен силует на предмета (фиг. 63).
Сега да видим какво ще се получи, ако заменим най-дребните
песъчинки с несравнимо по-дребните електрони.
В главата за телевизията ставаше дума за устройството и
принципа на действие на катодната или електронно-лъчевата
тръба. В нея има всички елементи, необходими за създаването
на съвсем нов по принцип оптически уред, но без светлина —
електронен микроскоп: «електрическо оръдие» — нажежеиа
жичка (която излъчва поток от електрони), ускоряващи аноди
(конто ускоряват електроните до огромна скорост) и най-после
екран, който може да свети под действие™ на падащите върху
него електрони. Колкото повече електрони падат в някоя точка
на екрана или колкото по голяма е скоростта им, толкова по-
силно свети тази точка.
Устройствата, в конто линиите на летенето на електрона се
изкривяват посредством електрически заредени електроди (плас-
тини, цилиндри и др.), се наричат (по аналогия с оптическите)
електростатични лещи. При движението си електронът може да
222
Фиг. 64. Как може да се събере и отклони електрон-
ният поток посредством:
1 — електростатична леща; II — комбинация от електростатични лещи;
III — магнитна леща
223.
бъде отклонен под действието на постоянны магнити или електро-
магнити — магнитни лещи.
Основната задача на тези лещи е да съберат разпръсващия
се поток от електрони, излъчвани от нажежената жичка, по
възможност точно в една точка, така че да се разпръсне потокът
колкото се може по-широко, след като премине тази точка
(фиг. 64) Близо до точката, където се пресичат пътщцата на
всички електрони, се поставя изследваният предмет. Естествено,
колкото повече се разпръсват пътнщата на електроните след тази
точка, толкова по-голямо увеличениеще даде такава леща.
От само себе си се разбира, че за получаване на големи
увеличения трябва да се поставят не една, а няколко та-
кива лещи.
На фиг. 65 е показан пътят на лъчите в най-първия тип елек-
тронен микроскоп, с който се разглежда повърхността на
тяло, излъчващо електрони. Това е тъй нареченият емисионен
микроскоп. Той се използува широко в случайте, когато е
необходимо да се узнае как изглежда повърхността на метала
или сплавта, нагрята до температура, при която тя започвада
излъчва електрони. Известно е, че при различии температури
атомите на различии метали излъчват нееднакво количество
електрони. Като се направи от изследвания метал катод, на ми-
кроскопа може да се получи доста нагледен «автопортрет»
на кристалния строеж на повърхността му.
Но тези възможности на микроскопа не удовлетворили уче-
ните, особено биолозите и медиците. Ако металлата пластинка
може да излъчва електрони, живите същества, бактериите и ор-
ганичните вещества не могат да се загряват и да излъчват елек-
трони. Затова следващият етап в усъвършенствуването на уреда
било създаването на микроскоп с преминаваща светлина.
Като преминават през тънък пласт от някакво вещество,
електроните се сблъскват непрекъснато с неговите атоми и се
разсейват встрани като светлинни лъчи в мъгла. Колкото
по-гьста е мъглата, толкова повече се разсейва светлината.
Същото става с електроните, когато се увеличават плътността
и дебелината на материята.
Ако в микроскопа се постави чиста ципа, еднакво дебела на-
всякъде, минаващите през нея електрони се разсейват съвсем
равномерно. Но ако върху повърхността на ципата се окажат
някакви материални частици, бактерии и др., за сметка на тези
чужди частици дебелината на ципата ще се увеличи на някои
места, поради което ще нарасне и разсейването на електроните.
В оптическия микроскоп всяко намаление на отвора, през
224
Фиг. 65. Пъ'1 на лъчйт* (електроните) в електронния еми-
сионеи микроскоп:
I — иагрята ггя ежена жичка; 2— междинно изображение; 3 — екран; I и П — изо-
•Сражения на крьсталнага повтрхност на нагретите метали, конто излъчват електрони
конто преминава светлината, намалява рязко яркостта на наблю-
давания предмет. В електронния микроскоп енергията на елек-
троните, конто летят през отвора, надминава милиони пъти
енергията на светлината, лзлъчвана от повърхност наСтьнцето,
равна по площ на такъв отвор. Поради това изображението
върху екрана може да се получи с желаната яркост.
Цялата електронно-оптичсска част на микроскопа е поместе-
на в кожух с много висок вакуум (фиг. 66).
Посредством електронен микроскоп може да се получи уве-
личение 40—50 хиляди пъти, а ако полученото изображение се
Що е ра диоелектроника
225
Фиг. 66. Външеи вид на съвременен електронен микроскоп
226
I
снеме на фотоплака и допълнително се увеличи още 10—20 пъти,
електронният микроскоп фактически ще даде увеличение
400—500 хиляди пъти.
Най-добрите образци електронни микроскопи позволяват
да се различават частици с размер от четири до две и дори до
една десетмилионна част от сантиметъра, т. е. да се виждат
някой едри молекули. Но било установено, че електронният
микроскоп има сериозен вроден недостатки. Всичко живо,
попаднало във високия вакуум и под обстрела на носещите се
с бясна скорост електрони, загива мигновено. При особени ус-
ловия оцеляват само никои спороносни бактерии.
Ето защо с него обикновено трябва да се разглеждат мъртвите
останки на бактериите и клетките. Но и това нее малко при бор-
бата на човека с неговите смъртни врагове — болестотворни
вируси и бактерии.
Изучаването на микроскопичния свят чрез електронния
микроскоп се натъква на още едно препятствие. Разсейването
на електроните от много малките частици, конто при това
се състоят от неплътна материя, малко се различава от раз-
сейването на електроните в участъците на ципата, конто зао-
бикалят частиците. А пък принципът на действие в нашия
микроскоп се базира именно на тази разлика.
Ето защо станало нужда да се усили по някакъв начин раз-
сейването на електроните от малки частици с много малка
плътност и по този начин да се направят видими в микроскопа.
И ето обикновената — непрозрачната сянка, която сякаш
била безвъзвратно бракувана още при първото зараждане на
електронния микроскоп, се върнала отново като едно от най-
важните и най-блестящите му усъвършенствувания.
Всички знаят колко рязко, релефно и ясно се виждат някой
предмети, когато са осветени от силна странична светлина.
Техните контури се засенят от дебела плътна сянка. Това на-
вело учените на следното откритие. Ако поток от атоми на
някакъв метал се насочи под известен ъгъл върху изследваната
повърхност, повече атоми на метала ще се наслагат по изпъкна-
лите места, отколкото по вдлъбнатините, и съвсем малко атоми
ще попаднат в мъртвото пространство зад изпъкналостите.
В резултат на такова опрашване на повърхността на изслед-
вания предмет се образува твърда метална коричка, която с
най-големи подробности възпроизвежда неговата форма. Това
се постига при изпарение във вакуум на метала (обикновено
злато), който се напластява буквално атом до атом. Металният
пласт усилва разсейването на електроните и създава нужната
227
Фиг 67. Що е «засенена» електронна микроскопия и защо
тя позволява да се виждат невидимите с никакьв оптически
микроскоп тъй наречепи филтриращи се вируси
разлика в разсейването между частициге и ципага. Контраст-
ността на изображението се подчертава още и от наличността на
плътни и дълги сенки,дори и у най-малките предмета (фиг. 67).
228
По подобен много остроумен начин била изследвана успешно
повърхността на лебеди образци от метал, съвсем непроницаема
за електронен поток.
Тъй като в дадения случай ни интересува повърхността на
метала, от нея се вади отнечатък. За тази цел металът се покрива
с пласт разтопен кварц, окис от същия метал, колодиум или
някакво друго вещество.Така се получава много тънка ципа,
която повтаря с всички подробности структурата на изследваната
повърхност. Ципата се сваля внимателно от метала и се пренася
в микроскопа. Тъй като поради неравностите в повърхността на
метала ципата добива различна дебелина, разсейването на елек-
троните от р-азличните й точки ще бъде различно. Ето защо
върху екрана на микроскопа ще видим много релефно и ясно
изображение на строежа на металната повърхност.
Макар че електронният микроскоп е в ръцете на учените едва
от около 20 години, с иегова помощ са вече направени много и
твърде важни открития, особено в областта на биологията и
медицината.
Доста нови и извънредно интересни сведения са получили
бактериолозите.
С обикновения светлинен микроскоп се виждат само външ-
ните очертания на бактерията. Затова дълго време учените
не знаели дали клетките на бактерията съдържат протоплазма и
ядро също като всички други живи клетки. Електронният ми-
кроскоп позволил да се види съдържанието на клетките на бак-
териите и да се открие тяхното ядро.
Те успели дори да наблюдават как протоплазмата на бакте-
рията напуска своята обвивка, как се дели, т. е. размножава
микробът, как действуват върху него различимте медика-
мента и т. н.
При увеличение повече от 35 хиляди пъти електронният мик-
роскоп дал възможност на учените да видят за пръв път някои
филтриращи се вируси, конто преди това не могли да се видят и
с най-силен оптически микроскоп. Те минавали безпрепятствено
през най-малките пори на порцелановите филтри.
Учените успели не само да видят бактериофагите — най-мал-
ките поглъщачи на бактериите и вирусите, но и да проследят
как те се нахвърлят върху бактериите, разтварят и разрушават
възбудителите на дизентерия, холера, чума и много други бо-
лести (фиг. 68).
Но за съжаление електронният микроскоп не позволява за-
сега да се наблюдават живи бактерии и клетки; учените успяват
да определят само отделни стадии — неподвижни картини на
229
Фиг. 68. Увеличено изображение на бактериофагите, конто
унищожават бактерията
много важни, непрекъснато развиващи се и бързо нзменящи се
пронеси.
Нека се надяваме, че след време учените ще могат да създа-
дат електронен микроскоп, който не убива живите клетки.
Изучаването на металите и сплавите особено напреднало с
помощта на електронната микроскопия. Нека се ограничим
само с един интересен пример.
Известно е, че стоманеният предмет, ако не е защитен от
боя, лак или друго покритие, може след време да се превърне
изцяло в ръжда. Ръждата, този «тих разбойник», отнася всяка
година до 10% от всичката стомана, която се употребява от чо-
вечеството. Ако хората не вземаха предпазни мерки, всички
машини, уреди и всичко, което е наиравено от стомана, би
могло за десет години да се превърне в пръст. А изделие от алуми-
ний не се разрушава изцяло. Бързо се разрушава — превръща
се в окис - - неговият много тьнък повърхностен пласт. След това
окисляването спира, пластьт от окис става предпазно покритие.
Каква е работата тук, каква е разликата между окисляването
на стоманата и алуминия?
230
'Отговор иа това дал електронният микроскоп
Пластът от двуалуминиев триокис се оказал съвсем плътен,
без най-малки отвърстия. Молекулите на кислорода не могат
да проникнат през тънкия пласт и само атомите на повърхност-
мия алуминиев пласт се окисляват, т. е. се съединяват с кис-
лорода.
Съвсем друг е строежът на пласта от двужелезен триокис.
Той е покрит като решето с дупчици, през конто лесно проникват
молекулите на кислорода, разяждащи стоманата пласт след
пласт до най-последната му молекула.
ПРОТОНЫ ЗАМЕСТВА ЕЛЕКТРОНА
Въпреки всички забележителни качества на електронния
•микроскоп опитите да се видят с иегова помощ частици, по-
мадки от 10 8 сантиметра или сгъстявания от молекули, съ-
ставени приблизителноот Г00—200 атома, нямали успех. Елек-
тронният микроскоп имал същия враг, който направил сляп
и неговия оптически събрат — дифракцията на елгктроните.
Още през Г924 год. френският физик Луи де Бройл открил,
че всяка много бързо движеща се матерпална частица — еле-
•ктрон, протон, неутрон и др. — се проявява едновременно и
като частица, и като вълна.
Светлината е едновременно частица фотон и електро-
магнитна вълна. За разлика от нея вълновите свойства на
електроните, протоните, неутроните и другите частици не
винаги носят електромагнитен характер. Те придобиват свой-
ства на електромагнитни вълни само когато се движат със ско-
рост, близка до скоростта на светлината. Но при минаването
ей през много тесни отвърстия снопчето от електрони или други
частици проявява също такива дифракционни свойства, както
и светлинните вълни: те заобикалят препятствията, без да се
отразяват от тях.
Колкото по-бързо се движи електронът, толкова по-къса е
свойствената му дължина на вълната. Затова напълно логично е,
че учените започнали да търсят начинидаповишат ускоряващото
напрежение в електронните микроскопи, да речем до 250 хи-
ляди, 500 хиляди и повече волта. Но това било свързано с
огромни трудности: сложна работа е да се изработват лещи,
трудно еда се управлява електронът при много голямата му ско-
рост, невъзможно е да се поддържа много точно толкова високо
>нанрежение и т. н. По тази причина не случайно работното
231
напрежение в електронните микроскопи много рядко надминава
100 хиляди волта. Но пътят, по който са тръгнали учените, не
е безнадежден и те усилено търсят възможности да заобиколят
или преодолеят многобройните трудности.
Учените се насочили и на други страни при търсенията си.
да усилят действието на електронния микроскоп.
Във формулата, изведена от де Бройл, дължината на вълната
на частицата се намалява не само с увеличаването на скоростта
й, но и с постепенното нарастване на масата й. Това значи, че
при една и съща скорост на частицата дължината на вълната
ще бъде толкова по-къса, колкото по-тежка е самата частица.
Например в протона, който е почти 2 хиляди пъти по-тежъкот
електрона, при скорост, съответствуваща на енергия 100 хиляди
електронволта, дължината на вълната трябва да бъде по-къса,
отколкото при електрона, също почти 2 хиляди пъти. Следова-
телно -в поток от протони могат да се разгледат предмета, конто-
са 2 хиляди пъти по-малки, т. е. да се види отделният атом.
И ето протонът идва да замести електрона в микроскопа.
Като се разделяме с «обидения» електрон, ние сякаш вече
излизаме извън границите на електрониката. Обаче ще продъл-
жим малко нашия разказ, защото пътят на протона в оптиката
на бързите частици се продължава по еъщите методи на електро-
никата.
На първо място не всичко при протона тръгнало тъй гладко,,
както по-рано при електрона. Работата е там, че да се управлява
частица, 2 хиляди пъти по-тежка от електрона, се оказало и тол-
кова пъти по-трудно. Затова съвременният протонен микроскоп
позволил да се повиши увеличение™ засега само 3—4 пъти в
сравнение с електронния, т. е. до 600 хиляди пъти. Но главното-
препятствие — дифракцията — се изместило много по-дълбоко-
в микроскопичния свят. Безспорно бъдещето принадлежи на
протонния микроскоп, макар, разбира се, едновременно да съще-
ствуват по-гъвкави, по-послушни и прости електронни микро-
скопи. Сега учените умеят да създават много малки, удобни
за работа и евтини за произвеждане електронни микроскопи,
увеличаващи от 10 000 до 50000 пъти, което обхваща по-голямата
частот практическите приложения на този чуден уред.
ФОТОСНИМКА НА АТОМА
Съвсем доскоро във всяка книга или статия по физика мо-
жете да се прочете след ноте: атомът е толкова малък, че едва ли.
човек ще успее да го види направо.
232
Професорът по физика от Пенсилванския университет (САЩ)
доктор Ървин Мюлер за пръв път успял да фотографира отделни
атоми с помощта на новия, тъй наречения йонен емисионен ми-
кроскоп, който увеличава 5—10 милиона пъти, т. е. 20—40
пъти повече от електронния микроскоп.
Разработеният от професор Мюлер уред се състои от колба с
двойни или тройни стени, между конто се намира течен водород.
Колбата напомня телевизионна тръба: дъното й е покрито със
светеща смес. В центъра на тръбата е поставен електрод, който
завършва с много тънка игла от волфрам. Острието на иглата е
насочено към екрана. Между иглата и екрана е приложено елек-
трическо напрежение от порядъка на 30 хиляди волта, което
създава в повърхността на иглата напрегнатост на електричес-
кото поле от порядъка на 500 милиона волта на сантиметър.
В колбата, след катосеизпомпа въздухът от нея, се вкарва
малко количество хелий.
Когато атомът на газообразния хелий «се допира» до острието
на иглата, огромного положително напрежение на иглата из-
тръгва от него електрон. Отблъскван от положителния заряд на
иглата, образувалият се хелиев йон се ускорява до огромна ско-
рост, удря се в екрана и предизвиква ярко светене.
Волфрамът има кристален — стъпаловиден — строеж. Около
всяко «стъпало» става именно «събличането» на стотици хиляди
атоми хелий. След това те отлитат в разширяващо се снопче към
екрана, където образуват картина, която възпроизвежда точно
стъпаловидната структура на повърхността на края на иглата,
увеличена два милиона пъти (фиг. 69).
Професор Мюлер смята, че голямото увеличение в микро-
скопа му се получава не поради това, че върху екрана на тръ-
бата се възпроизвежда изображението на самия край на иглата,
а поради това, че под действието на много силното електри-
ческо поле в края на иглата атомите на волфрама «се стичат»
от повърхността на най-близката до екрана точка на острието
като един вид продължение — свръхтънка «нитка» с диаметър
няколко десетки атома волфрам.
Може да изникне въпросът: защо е необходимо да се охлажда
иглата с течен водород? Работата е там, че като се приближат
до края на иглата, невсичкиатоми хелийсейонизират. При обик-
новена температура много от тях имат толкова високи скорости,
че отскачат от острието в различии посоки. И ако след отскача-
нето те все пак се йонизират, предизвиканото от тях светене на
екрана няма да съответствува на картината на онзи участък от
повърхността на острието, около който те са се йонизирали, т. е.
233
Фиг. 69. Как с помощта на йонния микроскоп на Мюлер
успели за първи път да видят атома. Всяка бяла точка е атом
в кристалната решетка на волфрама
234
общата картина на разположението на атомнте в кристала щ
бъде изкривена до известна степей. Когато пък иглата се охлажда
до температурата на течния водород, движението на такива атоми
хелий се забавя рязко и те сякаш прилепват до атомите на мате-
рията на иглата, а като отскочат от тях, не веднага попадат
в зоната, където могат да бъдат йонизирани, както попадне.
На дадената по-горе фигура е показано изображението на
пласт волфрамови атоми, намиращи сев самия край на иглата.
Всяка светла точка представлява атом на волфрам с диаметър
малко по-голям от една стомилионна част от сантиметъра.
МОЖЕ ЛИДА СЕ ВИЖДА В ТЪМНИНАТА?
Ние вече знаем, че целият заобикалящ ни свят буквално
искри, сияе от преливащи се вълни силна светлина. Тя се из
лъчва от всяко вещество, всякотяло, температурата на което се
различава о >- абсолютната нула. Всичко, от стръкчето трева до
безкрайно далечните галактики, излъчва светлинни вълни с
различна дължина и честота. Но човек вижда само незначи-
телна частот излъчванията,контосъществуват в природата.Може
би така е и по-добре. Всяка нагрята стена, тръба, покрив, авто-
мобил, самият човек, дори вътрешните клетки на окото излъчват
гоплинни вълни — инфрачервени лъчи. И ако окото беше чув-
ствително към целия този океан от светлина, човек щеше просто
да ослепее. За щастие природата му е отредила такъв участък
от спектъра на излъчванията, с използуването на който той може
да съществува, да се ориентира, да се наслаждава на багрите
в живата природа.Но природата явно се поскъпила и се излъгала.
«Любознателният човешки ум използувал средствата, извоювани
от него в борбата с природата, и започнал да надзърта там, където
сякаш било невъзможно да надникне с просто око. И тук явно
започнала да не му достига палитрата на боите на видимия
свят. Наложило се човекът да си създаде ново зрение, като го
разширява в две посоки — в крайната облает на дългите вълни
и в безкрайната облает на късите вълни.
Настъпило време, когато вече не му стигало само да открие,
измери и използува този недостъпен за окото свят. Той искал
да го види, макар лошо, несъвършено, невярно, но да го види. . .
И безспорно успял да постигне нещо в тази облает.
Няма да се впускаме в описване на всички многобройни уреди
и устройства, чувствителни към звуковите трептения, радиовъл-
ните и ултразвука, към инфрачервените, ултравиолетовите, рент-
235
Фиг. 70. Преобразувател на невидимого изображение, осве-
тено от инфрачервеии лъчи, във видимо
генрвите и гама-лъчите, към космическитеи другите невидими
излъчвания. Много от тях са известии на всички: фотоплаки,
фотоелементи, сметачни машини, специални уреди, конто поз-
воляватда се«виждаъ> и косвенода се наблюдават електрически-
те сигнали, показанията на апаратите, знаците.
Ще засегнем много малко устройства, конто могат да се при-
числят към приберите на зрението, т. е. конто превръгцат неви-
димого изображение във видимо.
Известно ни е, че предметът може да се вижда само ако са-
мият той свети или ако е осветен от някаква светлина. В това от-
ношение най-добре стой въпросът с инфрачервените лъчи, защото
се излъчват от всяко нагрято тяло: колкото е по-горегцо, толкова
повече са лъчите.
Инфрачервените лъчи с дължина на вълната 1,2—1,3 микро-
на (къси инфрачервеии лъчи) минават добре през мъгла, омара
и затова най-рано са проникнали в техниката на виждането в.
236
гьмнина, на първо място — във военного дело. Но за дасераз-
гледа нещо в инфрачервена светлина, то трябва дасепревърне
във видимо.
Във физиката съществува закон, според който при преобра-
зуването на един вид излъчване в друг се губи — разсейва из-
вестно количество енергия Светлината, квантите на която прите-
жават голяма енергия, може да се преобразува само в светлина,
квантите на която притежават по-малка енергия. Затова ултра-
виолетовите лъчи могат да се преобразуват във видими, види-
мите — в инфрачервеии, а инфрачервените. . . в какво? Във ви-
дими? Тогава по какъв начин?
Ясно е, че в дадения случай е необходимо да се изразходва
някаква допълнителна енергия. Най-добри за тази цел се оказали
все пак нашиятелектрон и средствата на електрониката.
На фиг. 70 са показани външният вид и схемата на устрой-
ство™, което преобразува невидимого изображение, излъчващо
само инфрачервена светлина (или осветено само от тази свет-
лина), във видимо.
Обикновен обектив фокусира невидимого изображение върху
фогокатода — пластина, покрита с вещество, чувствително
към инфрачервеното излъчване. Под действието на лъчите от
всяка точка на повърхността на такава пластина сеосвобождава
определено количество електрони — повече от най-светлата
точка, по-малко — от най-тъмната. С помощта на високо
положително електрическо напрежение (до 6 хиляди волта)
тези електрони се ускоряват силно и летят към екран, покрит,
както и екранът на телевизионната тръба, със смес. светеща под
действието на падащите върху нея електрони. Където падат по-
вече електрони, там по-силно светва екранът.
Тъй като обективът фокусира върху фотокатода твърде малко
изображение, зад него се поставя магнитна или електростатична
леща, която още веднъжфокусира изображението върху екрана
в увеличени размери (2---3 пъти). По такъв начин чрез допълни-
телната енергия на ускореннее електрони станало възможно
.да се заобиколи физическият закон и да се направи невидимого
в инфрачервените лъчи изображение видимо за окото.
Това е в същност всичко.
В природата има доста малко предмети и вещества, конто
сами излъчват инфрачервеии лъчи с дължина на вълната до
1,2—1,3 микрона, затова такива устройства-преобразуватели
грябва да се съчетават с прожектор за инфрачервеии лъчи. Обик-
новено за прожектор служи лампа с нажежаема жичка, светеща
237
с непълно нагряване. Тя се закрива с филтьр, който пропуска
само тези лъчи, например с тънка ебонитова пластина.
Далечината на действие на тези устройства зависи, естествено,
от мощността на прожектора, а тя от своя страна зависи от мощ-
ността на захранващия източник.
В обхвата на по-дългцте инфрачепвени лъчи (над 1,3 мик-
рона) свети буквално всичко. Затова необходимостта да се изпол-
зуват специални прожектори отпада. Ето защо тук трябва
да се създават твърде чувствителни устройства, а това често*
изисква доста мощни захранващи източници.
Един такъв апарат бил неотдавна конструиран в САЩ. Този
апарат, наречен евапорограф, дава възможност в пълен мрак
да се вижда човек на 20 метра разстояние или къща на киломе-
тър и половина. Първоначално евапорографът бил конструиран
за военнинужди върху принципа за приеманена инфрачервени
лъчи, излъчвани от нагрети обекти. Евапорографът прилича на
фотографна камера. Той събира инфрачервените лъчи, излъчвани,
от предмета, и ги фокуспра като намалено изображение върху
повърхността на маслен пласт. Маслото постепенно се изпарява
с различна скорост в зависимост от количеството на инфрачер-
вените лъчи върху всяка точка на пласта. Разглеждани в отразена
светлина, тези разлики в дебелината на масления пласт се виж-
дат в Цветове, подобно на дъгопветно нефтено петно върху вода.
По такъв начин се получава подробно «топлинно» изображение-
на предмети, конто се намират в зрителното поле на прибора.
Изображението може да се наблюдава непосредствено или да се
фотографира с камера, монтирана в прибора и представляваща
едно цялоснего. Приборът е конструиран така, че да възприема
лъчите, конто излъчват предмети, имащи температура от 0,5 до
няколко хиляди градуса Целзий. Температурата на разглежда-
ния обект може точно да се определи на око или по фотографен
начин.
Целият прибор има малки размери (46x36x28 сантиметра).
Инфрачервените лъчи постъпват през специална леща от едната
страна на камерата. На срещуположната страна се намира
малко око, през което операторът наблюдава изображението,
появило се върху нефтената ципа (фиг. 71).
Такъв прибор може да намери най-широко приложение.
С него лесно може да се определи температурата на цялата
площ на наблюдавания обектили на която и да е иегова точка.
Като се фотографира къща или покрив на къща зимно време,
не е мъчно да се установи къде и през какви пролуки бяга топли-
ната и къде е нужна допълнителна изолация.
238
Фиг. 71. Ние живеем сред предмети, иепрекъснато
излъчващи невидима светлина — топлинни лъчи, кон-
то могат да се видят с евапорограф — апарат за на-
блюдаване в тъмнината
239-
Евапорографът може да сеизползува и в медицината. Темпе-
ратурата на различните участъци от повърхността на човешкото
тяло обикновено не е еднаква и е непосредствено свързана със
състоянието на човешкото здраве. Тези разлики в температурата,
особено ако са достатьчно големи, могат да се видят подробно
посредством евапорографа. На дадената фигура е показан авто-
мобил, фотографиран нощно време. По-студените места се проя-
вават като по-светли петна на изображението. Много горещите
гуми и радиаторът показват, че колата се движи с голяма
скорост.
240
ЧУДНИТЕ КРИСТАЛИ
Съвсем доскоро, когато грябвало да се покаже най-чудното и
най-забележителното, създадено от съвременната наука и тех-
ника, посочвали електронната лампа. Тя е сърцето на безкрай-
ното разнообразие от прибори и устройства, конто позволяват
да се управлява сигурно самолет без допиране до лостовете му;
да сечува човешки глас, дошъл отдругия край на земною кълбо;
да се наблюдават най-дребните тела, увеличена стотици хиляди
пъти; да се вижда на разстояние нощем и през мъгла; да се управ-
влява от Земята ракета, летяща на няколкостотин километра
височина; да се обуздава сигурно най-мощната и най-страшната
сила в света —енергията на атомното ядро; да се управлява
всякакъв пронес, продължаващ дори милиардни части от се-
кундата.
Като че ли абсолютисте превъзходство на най-изпълнител-
ния човешки слуга — електрона, движещ се с огромна скорост
в безвъздушиа стъклена колба, няма да има край. И наистина
почти всеки ден ни носи нови, удивителни по своето остроумно
устройство и действие електронни лампи.
Но животът поставя нови задачи, конто сякаш не са вече по
силите на всесилната и безпогрешна електронна лампа. Нещо
повече, в нея билиоткрити редица недостатъци, конто биха могли
да бъдат преодолени само от принципно други прибори.
С една дума, появила се нужда наред с радиолампата да за-
стане и неин конкурент - принципно нов електронен прибор.
Развитието на съвременната наука и техника настойчиво и неот-
клонно изисква новият прибор да бъде здрав и издръжлив, дъл-
fi6 Що е р.адиоелектр.счшка
241
готраен и миниатюрен, икономичен и невзискагеле н,но в състоя
ние да решава всички онези задачи, конто не са вече по силите
на радиолампата.
Неочаквано този страстен зов не останал без отговор.
БОМБА, ГОЛЯМА КОЛКОТО ГРАХОВО ЗЪРНО
Както сполучливо се изразил един журналист, «пред» пет
години в електронно-вакуумната промишленост била открита
бомба със закъснител, голяма колкото грахово зърно. Тя се
нарича полупроводников (кристален) триод
Към бастионите, отбранявани с цялата мощ на съвременната
високоразвита електронно-вакуумна промишленост, започнали
настъпление полупроводниковите криетални прибори — герма-
ниевите и силициевите изправители и усилватели, потомци на
кристалните детектори, конто били сърцето на всички безлам-
пови радиоприемники през двадесетте години на нашия бурен
век. Те започнали уверено и бързо да изместват електронната
лампа там, където тя предавала своите позиции, и твърдо за-
ставали наред с нея там, където била силна.
Още през Втората световна война било установено, че радио-
лампите с голям труд изправят и усилват сигналите на радио
локационните станции, конто работят на много високи честоти,
и съвсем престават да действуват при опити да се използуват
още по-високи честоти. Обяснението за това било, че пристига-
щите електромагнитни трептения изменят посоката ей значи-
телно по-бързо от електроните, конто излитат от нажежената
жичка и не успяват да изминат дори половината от иътя си в
лампата към анода. Кристалните изправители от особено чист
германий, а по-късно и от силиций е чест преодолели появилото
се затруднение
Но това било само началото на гяхната победа. С постепен-
ного развитие на този още съвсем нов клон на електрониката
възникнало твърдото убеждение, че в близко бъдеще полупро-
водниците ще етанат основа на цялата електроника.
ЛОШИ ИЯОЛАТОРИ И НЕМНОГО добей
про водници
Почти всички знаят какво нещо са проводниците и изолато-
рите. На тези категории, грубо казано, могат да се разделят
всички материали от заобикалящата ни природа:, някои провеж-
дат електрическия ток,, други — не.
242
Ако всички известии ни материали биха се превърнали в
проводница, да речем такива като медта, нито едно тяло не би
могло да задържа електрическите заряди; те биха се изплъзвали
като вода през рибарска мрежа. И обратно, ако всичкиматериали
биха станали идеални изолатори, никаква сила не би задвижила
тези заряди и не би било възможно изобщо да се получи електри-
чески ток. Мъчно можем да си представим свят, лишен от елек-
трическа енергия, живеещ без светлина, телефон, радио, теле-
визия и много други съвременни постижения на човешкия гений.
Още от първите дни на практического приложение на елек-
тричеството учените и инженерите били най-много загрижени
за създаването на проводници и изолатори. съвсем противопо-
ложна по свойства и предназначение. Добрите проводники поз-
волявали да се пренася електрическа енергия на огромни раз-
стояния с най-малки загуби за безполезно нагряване на самия
проводник. Съвършените изолатори давали възможност да с&
насочва електрическият ток в нужната посока, запазвали про-
водника от допир с други проводници и позволявали да се уве:
личава твърде много напрежението на тока без риск, че той ще
пробие изолатора, ще се изскубне от сдържащите го «брегове»
и ще извърши такива разрушения, каквито правя неговият буен
сродник — мълнията.
Трябва да се отдаде справедливост на електротехниците: те
успели да създадат изолатори, конто осигуряват минималки
загуби и могат да издържат огромни напрежения, а също така
успели да намерят отличии метали и сплави за проводници.
В същото време от електротехниката премахвали по всякакъв
начин всички материали, конто не попадали в тези две противо-
положни категории, т. е. не могли да бъдат нито добри провод-
ници, нито сигурни изолатори. Тези материали били именно
полу проводниците.
ЧУДЕСА В КРИСТАЛНАТА РЕШЕТКА
Хората от по-старото поколение помнят добре първите радио-
приемници. Тогава говорът и музиката на радиопредавания та
стигаше до слушателите посредством детектор — кристал,
малко късче полупроводник. По-точно казано, дори не благода-
рение на целия кристал, а на малка точка от повърхността му,
в която се опира тънко стоманено острие. Нужно било голямо
търпение да се намери тази капризна точка, която дава възмож-
ност радиоприема не го да бъде най-силно и най-чисто.
243
Микроскопичният контакт на кристала с острието изправял
дошлите отдален и уловени от антената на приемника електро-
магнитни трептения, недостъпни за човешкото ухо, и по този
начин ги превръщал в пулсиращи трептения с вече доловими
звукови честоти.
По онова време нито една физическа лаборатория на света
не могла да отговори на въпроса, как полупроводниковият при-
стал изправя, т. е. превръща променливия електрически ток,
непрекъснато изменят, посоката си, в пулсиращ ток, течащ само
в една посока.
Въпреки идеалната чистота на приеманите предавания
кристалният детектор имал една силно уязвима страна. Без да
изразходва нито капка енергия, той сам не усилвал радиосиг-
нал ите, а само добросъвестно пропускал и преобразувал онова
количество електромагнитна енергия, което антената на прием-
ника можела да улови. От енергията на предавателя идвала не-
значително малка част. Да се правят опити за усилване на
сигналите от кристала било равносилно да се търси «вечен дви-
гателя .
Но онова, което не можело да се постигне от кристала с
никакви средства, се добивало като на шега от електронната
лампа. Тя усилвала радиосигналите стотици, а по-късно и хи-
ляди пъти. Нещо повече, било възможно да се поставят една
след друга няколко лампи и да се усилят сигналите милиони
пъти, като се възпроизвеждат чрез мощен високоговорител.
Лампата с еднаква лекота изправяла нроменливите токове с
висока и ниска честота, създавала свои собствени трептения.
Далечината на действие дори на еднолампов приемник надмина-
вала десетки и стотици пъти далечината на детекторния при
емник.
И ето неочаквано през 1922 год. по цял свят се пръснало съоб-
щеиието, че младият физик от Нижегородската радиолаборато-
рня О. В Лосев конструирал кристален детекторен приемник,
който само с една ба герийка от джобно фенерче усилвал приема-
ми ге сигнали също като радиолампата. Десетки големи учено
в най-различни части на света поголовно се заловили да повтарят
опитите на Лосев. В продължение на десетина години името му
не слизало от страниците на чуждестранните технически
списания.
Господствувалата дълго време научна истина, че кристалът
може да бъде само изправнтел и затова не може да усилва елек-
трическите сигнали, била опровергала. При известии условия
микроскопичного късче полупроводник — твърдо тяло, имащо
244
кристалла структура, можело не само да пропуска електричес-
кия ток. но и да изпълнява ролята на твърде сложно устроения
физически прибор — електронната лампа.
Тогава учените не могли да отгатнат напълно тайната на от-
критото от Лосев явление. Науката за полупроводниците едва
започвала да прави първите си и още плахи стъпки. Кристалът,
използуван от Лосев в радиоприемника, усилвал много малко,
но излъчвалсвоисобственитрептения, конто създавали нетърпими
смущения за другите приемники. При тези условия неочаквано
еоживелият,;- кристал, естествено не можел да бъде конкурент
на достатъчно усъвършенствуваната радиолампа. Борбата
била неравна и не след дълго лампата отново станала царица на
радиотехниката. Недостатъчно изученият и мъчно контролира-
ният в работата кристал напускал бойното поле. За него сякаш
забравили.
В електротехниката всичко било наред, докато ставало дума
за прости или относително бавни процеси. Но когато станало
въпрос за процеси, протичащи за милионни, милиардни и още
по-малки части от секундата, методите на старата електротех-
ника изпаднали в много тежко положение.
Като се изменят материалъти сечението на проводника, могат
да се създават по-леки и по-трудни условия за протичане на
електрическия ток през него. Но този ток може да се управ-
лява само като се прекъсва, т. е. като се разкъсва електрическата
верига чрез обикновен ножов или маслен прекъсвач — както
правим при изключване на л.-мпа, машина или цяла електри-
ческа централа.
Лесно е да се прави това десетки и стотици пъти в секунда,
трудно — хиляди пъти, а много трудно — по-бързо. Колкото
по-голям е токът и мощността му, толкова по-трудно е да се
прекъсне той. Всичко, което може да се направи при тези усло-
вия, е да се изпращат управляващи сигнали с много висока чес-
тота към такава машина или прибор посредством радиовълни
или по специални високочестотни свързочни линии.
Такъв сигнал, изпратен дори от свръхмощна радиопредава-
телна станция, ще пристигне съвсем слаб до местоназначението
си. Ето защо той трябва да се усилва десетки и стотици хиляди
пъти. Именно това станало причина да се появи и възцари елек-
тронната лампа в радиотехниката.
Колкото повече се усложнявали задачите на управление™
посредством лампи, толкова по-сложни ставали самите елек-
тронни лампи и прибори. Във всички тези процеси проводниците и
изолаторите играели важна, но много ограничена роля: някои
245
провеждали тока, други го насочвали в нужната посока. И кол-
кото по-трудно било да се създават електронни прибори с нуж-
ните свойства и характеристики, толкова по-съблазнителна из
глеждала мисълта: а не може ли да се управлява електрическият
ток с каквато и да е скорост, като се използува матер иалът на
самия проводник, твърдо тяло, което има кристална структура’
При това няма да бъде необходимо да се прибягва до по-сложни
електронни лампи и прибори. И тогава погледите на учените
се обърнали към отхвърлените по-рано полупроводници.
Тук веднага излезли на яве куп интересни неща.
Свойството на проводниците, главно на металите, да лровеж-
дат електрическия ток се обяснява с това, че в най-външната
електронна орбита на тези материали се въртят само 1 или 2
електрона. Дори при обикновена температура те са сравнително
слабо свързани със своите атоми и лесно могат да бъдат откъснати
от тях.'Затова количеството на свободните, вече откъснати от
своите атоми електрони е огромно. То е почти равно на количе-
ството атоми на веществото на проводника. Този «рояк»отелек-
трони свободно се движи в него, както атомите на газ. И доста-
тъчно е да се приложи към краищата на проводника дори най-
слабо електрическо напрежение, за да се устреми през него ог-
ромен поток от свободни електрони, т. е. да потече доста голям
слектрически ток.
При изолаторите външните електрони на атомите се задържат
на своите места много по-здраво, отколкото при проводниците.
В тях почти няма свободни електрони, откъснати отсвоите атоми.
и затова през изолатора не може да протича що-годе забележим
електрически ток.
Съвсем друга картина представляват полупроводниковите
материали, например кристалите на германия или силиция.
В своите външни орбита атомите на тези елементи имат по 4
електрона. Ето защо те се стремят еднакво енергично или да
присъединят към себе си други също такива атоми, или сами да се
присъединят към тях. Когато такива атоми се съединят един с
друг в правилна кристална структура, във външните обвивки
на всеки от тях се оказва пълен комплект от 8 електрона:
4 свои и 4 «заимствувани» от съседите.
Такава връзка е една от най-устойчивите възможни форми
на връзка между атомите на твърдото (кристалното) тяло.
В диелектриците енергията на свързването между електрона
и атома е 5—10 електронволта, докато в полупроводниците тя е
приблизително 10 пъти по-малка. Например в германия тяе
0,8 електронволта, а в силипия — около 1,1 електронволта.
246
Фиг. 72. По какво се различава материята на изолятора и про»
водника от полупроводника
247
Ако кристалът не сьдьржа никаким атоми от други елементи,
то при температура, равна на абсолютната нула (—273*’С)Г
той ще бъде идеален изолатор.
Но връзките между атомите на полупроволниковия кристал1
могат сравнително лесно да се нарушат, например когато той
се на гр ее.
В някои моменти движещите се под действиетона топлината
отделим електрони могат да придобият енергия, достаточна все
пак да гиоткъсне от техните атоми, след като преодолеят силите-
на свързването. Затова в кристала се появява известно количе-
ство свободни електрони, конто му придават проводимост
(фиг. 72).
Естественен колкото по-висока е температурата, толкова по-
вече са електроните, напускащи своите атоми, а следователно
толкова по-голяма е и проводимостта на кристалния полупро-
водник.
Но тази свобода не продължава дълго. Като проп ьтуват късо
разстояние по кристала, електроните се залавят от други атоми,
конто малко преди това по същия начин са изгубили своите
външни електрони.
В кристала могатда се появят свободни електрони с такава-
ограничена подвижност и в случайте, когато върху него бъде
насочена светлина с достаточно малка дължина на вълната,
например ултравиолетови, рентгенови или гама-лъчи.
Като се поглъщат от атомите, малките количества (кванти)1
светлина или гама-излъчвания придават на електроните доста-
тъчна енергия, за да се освободят те от задържащите ги връзки.
Обаче придобитата по този начин проводимост на полупро-
водника се различава силно от проводимостта на метала. Ако в.
металния проводник още при много ниска температура количе-
ството на свободните електрони е твърде голямо и те се премест-
ват в него като плътен поток, то в германия или. силиция при
стайни температури един свободен електрон се пада средно на
един мил ион атома.
Появата на всеки такъв свободен електрон овначава, че в
дадения момент в някой атом не достига един електрон, т. е
че във външната му електронна орбита се е образувала един
вид «дупчица» и по този начин се е нарушила една връзка със
съседния атом.
Като изгуби електрон, атомът придобива по този начин по-
ложителен електрически заряд. Той може да стане отново неу-
трален едва тогава, когато образувалата се «дупчица» се заеме-
от свободен електрон, избит, иди.откъснал се преди.това от съсед
248
ния атом. Като изгуби електрон, този съседен атом от своя
страна улавя електрона, прехвърлил се при него от по-далечния
атом, и т. и. Този ппоцес се разпространява все по-нататък и
по-нататък като в спортна щафета. Щом се възстановява едната
връзка, разрушава се съседната, разположена по-далече,
т. е. разрушението на връзките се движи сякаш срещу възста-
новяващите ги електрони.
В кристала се появяват премествания на електрическите
заряди или два вида проводимости: една — във вид на физи-
чески реално движение на електроните, прескачащи от един
атом към друг на свободните места на външните им орбити, и
друга — до известна степен условна, във вид на също такова
преместване на «дупчиците», вследствие на което се получава
напълно реално движение на положителен атомен заряд срещу
движението на електроните (фиг. 73).
Представете си, че в театъра, преди да започне представ-
лението, някъде на първия ред се освобождава един стол. Някой
зрител от втория ред забелязва това и сяда на това по-удобно
за него място. Зрителят от третия ред незабавно се премества
на свободния стол във втория ред. Примерът му последва зри-
телят от четвъртия ред. На мястото в четвъртия ред се пре-
мества желаещият от петия ред и т. н., докато и зрителят от
последний ред седле един ред по-близо.
Реалното движение на зрителите става напред, от задния
ред към сцената. Не по-малко реално, но в сравнение със зри-
телите, разбира се, условно движение на едно свободно място
става като че ли срещу движението на зрителите — от сцената
към задния ред.
При обикновено състояние на полупроводника такова на-
срещно движение на «носителите» на противоположил заряди
става самопроизволно, неуправляемо, тъй като в кристала
възникват във всеки момент равно количество свободни елек-
трсни и «дупчици» в електронните обвивки на атомите, пре-
Дизвикани от излитането на електроните. Външно това не се
проявява с нищо и в полупроводника не възниква електри-
чески ток.
Но в кристалите могат да се създадат изкуствено и други
условия, конто нарушават това едновременно появяване на
двойки свободни електрони и «дупчици» (фиг. 74). Това ще
стане, например ако към германия се прибави незначително,
но строго ограничено количество атоми от други елементи, във
външната орбита на конто се въртят не 4, а 5 електрона,
да речем, антимон или арсен. В получения кристал за сметка
249
Фиг. 73. Движение на електрони в най-
чист полупроводник (германий, си-
лиций)
Г/зТ
18^1
—f
на прибаьените атоми при същите
тези условия винаги ще се обра-
зуват малко повече електрони, от-
колкото освсбождаващи се «дуп-
чнци"'. Следователно поддействие-
то на еъншно електрическо поле в
кристала те се появи електричес-
ки ток, носител на който ще бъдат
тези излишни свободни електрони,
т. е. полупровсдникът ще има
електронна проволимост.
Ако пък към германия или си-
лиция се прибави също така не-
значително количество атоми, конто имат във външната си ор-
бита не 4, а само 3 електрона, например индий, галий и Др.,
в такъв кристал постоянно ще се чувствува недостпг от свободни
електрони. Това значи, че броят на едупчипите». конто се обра-
зуват в кристала за сметка на прибавените а гоми, ще надминава
всеки път броя на освобождаващите се електрони. Електриче-
ската проводимост на такъв кристал ще бъде по-добра за сметка
на движението на положителните заряди — «дупчики» — в по-
сока, обратна на движението на електроните, т. е. полупровод-
никът ще има вече «дупчеста» проводимост (фиг. 75).
Като се съединят заедно кристалл с две такива противо-
250
I
ГРУППА
•Фиг. 74. Какво става в кристалите на
полупроводниците, когато кьм тях се
прибавят елементи от V трупа на Мен-
делеевата таблица. Тяхната проводи-
мост става електронни
V 23
ВАНАДИЙ
50,98
33 As
Арсен
74,91
-
НИОБИИ
51 Sb
АНТИМОН
121,76
63 Bi
ВИСМУТ
jog.otj
положил проводимости, хаотично
то движение на електроните и «дуп-
чиците» във всеки от кристалите
може да се превърне в движение с
едностранна, желана посока.
Променливият електрически
ток, доведен до такъв прост при-
бор, ще преминава лесно грани-
дата между двата кристала само
в едната посока всеки път, ко
гато положителният полуперио.т
на напрежението се пада на
кристала с «дупчеста» проводи
мост, а отрицателният — на кристала
мост. В този случай електроните се стремят да преминат към по-
ложително заредената страна на прибора, а «дупчиците» ще поч-
с
елекгронна проводи -
нат да се преместват към отрипателната страна. Когато се про-
мени полярността на напрежението в пластцните, електроните
и «дупчиците» ще излпзат от съединителните граници на двата
кристала и никакъв електрически ток (движение на електрони)
251
Фиг. 75. Прибавяието към полунроводниците на елементи от III
трупа на Менделеевита таблица измени тяхната проводимост на
«дуп места»
няма да минава през гранииага. Приборы ще бъде «запушен».
Това е кристалният полупроводников изправител (детектор),
който преобразува ироменливия ток в пулсираш постоянен
ток (фиг. 76).
Тайната на действието на кристалния полупроводников из-
правител дълго време не могла да бъде разкрита, защото физиците
252
Риг. 76. Принцип на работа и устройство на полупроводни-
ков нзправител (детектор):
7 — в газ и носока не протича електрически ток; 2 — електрическият ток
протича лесно
253
и химиците не успявали да получат кристали от вещество с
голяма чистота. Онези, с конто те имали работа, били извън-
редно замърсени с примеси, чието влияние напълно скривало
истинските физически процеси, протичащи в полупроводниците.
Учените не знаели, че след получаването на «идеално» чист
кристал, в който на 100 милиона атома може да има само един
атом прямее, той трябва отново да се «замърси», но така, че
да се вкарат в него строго ограничени прибавки от само два вида
други елементи, имащи един електрон повече или един електрон
по-малко, отколкото например има в атомите на кристала на
германия или силиция.
„БОРБА НА ТИТАНЕ" В ЕЛЕКТРОНИКАТА
Като секонтролира премииаването на носителите на електри-
чески заряди между кристалите с електронна и «дупчеста» про-
водимост, може да се конструира и кристален усилвател.
За тази цел между две пластини, например с електронна про-
водимост, се поставя пластина с «дупчеста» проводимост. Към
едната кристалла пластина (да допуснем към лявата) и средната
кристалла пластина се присъединява електрическа батерия с
ниско напрежение, а към другата и средната, но в срещупо-
ложна посока — електрическа батерия с по-високо напрежение.
Сигналите, конто трябва да се усилят, се подават между ля-
вата и средната пластина, към конто е включена батерия с ниско
напрежение. За сметка на сигналите общото напрежение, което
действува на границата между лявата и средната пластина, се
измени — ту се усилва, ту отслабва. Това създава повече или
по-малко благоприятен условия за образуване и движение на
«дупчици» в средната пластина, а по такъв начин и условия за
възможно проникване през нея на част от електроните към вто-
рата граница в дясната пластина. Ето защо електронният по
ток, който минава през втората граница, ще се увеличава или
намалява. В резултат сигналите, лодавани към усилвателния
уред (триод), ще иараснат 10 хиляди пъти, ако се усилва напре-
жението, или повече от 100 хиляди пъти, ако се усилва мощ-
ността — това в редица случаи надминава усилването, което може<
да се получи от обикновената електронна лампа (фиг. 77).
Описаният по-горе процес е в същност по-сложен, отколкото
е изложено тук. Той може да се сравни с действието на висок
бент, задържащ пълното догоре водохранилище, от което при
обикновени условия през горния край на бента се прелива само
254
Фиг. 77. Трипластовата «баничка» от кристаллы полупроводники
дава възможност да се създаде чудно прост усилвателен прибор,
който замсства обикновената електронна лампа
малък поток вода. Ако сега започнем да спускаме или да повди-
гаме горния край на целия бент, непрекъснато изменящата се
водна маса ще почне да се прехвърли през него и при падането
сн от грамадна височина ще върти с различна скорост лопатите
на турбината, съедннена с електрическия генератор. В този
случай падащата вода ще създаде много повече енергия, откол-
кото може да се изразходва за такова последователи© повди-
гане и спускане на горния ръб на бента.
Всичко, което по-рано е било възможно само за електронната
25Ь
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
Фиг. 78. Значителни предимства на полупроводниковите прибори
пред електронпите лампи
256
.лампа и за сложимте електронни апарати: изправяне, усилване
и дори генериране на високочестотни радиосигнали, се оказало,
-че е по силите на късчето кристал, голямо 0,3 кубически мили-
метра!
Въпреки всички усъвършенствувания електронната лампа
е все още крехка, а съвременната техника изисква тя да може да
издържа колосални претоварвания, тласъци и удари. Полупро-
водниковият прибор много лесно издържа претоварвания там.
където електронната лампа се пръска на парчета. В него няма
какво да се чупи, да се къса, да се размества или прегаря. Той
може само да се смаже.и то с такъв труд, като че ли е късче метал
(фиг. 78).
к Дълготрайността на лампата в отговорните устройства не
надхзърля стотици и рядко хиляди часа. Много полупроводни-
кови усилвателни прибори работят над 70 хиляди часа и трудно
може да се каже колко време още ще служат. Всичко това е
много важно, защото много са ооластите за приложение на та-
кива прибори, където се налага те да работят без замяна десетки
хиляди часа Известно е например, че голям брой усилватели се
поставят на равни разстояния един от друг в кабелите, прокар-
вани по дъното на океаните. Но може ли да се повдига от огромна
дълбочина такъв кабел всеки път, когато в него прегори лампа?
Най-големият недостатък на електронната лампа е нейната
неикономичност. Дълго време той просто не бил забелязван.
Но когато станало нужда да се създадат такива апарати, като
например съвременните електронни сметачни машини, имащи
до 18 хиляди лампи и разход на енергия за тяхната работа със
стотици киловата,по неволя погледнали вече с други очи на
електронната лампа. Естествено възникнал въпросът: защо
съвременният радиоприемник трябва да изразходва най-малко
100 вата електрическа енергия а телевизорът — около 400 вата,
докато фактичеки за полезна работа в тях се изразходва значи-
телно по-малка мощност? Достатъчно е само да се умножат
тези цифри на милиардите използувани сега в целия свят елек-
тронни лампи и стотиците милиони радиоприемници и телеви-
зори, за да се разбере какво огромно количество енергия се
изразходва напразно в тези «най-съвършени» съвременни
апарати.
Зада може да работа, да речей, в продължение на една го-
дина най-малкият батериен приемник там, където няма източ-
ник на електроенергия, е необходим запас от цяла планина ба-
терии, конто надминават няколко пъти по тегло, обем и стойност
самия приемник. По-голямото количество от цялата енергия се
^7 Що е радиоелекгроника
257
изразходва само за да се нагрее жичката на лампата и да се
«изпари» от нея поток от електрони, за управлението на конто
след това се изразходва само 0т01 % от общата изразходвана
енергия. Тази незначителна част енергия извършва именно ця-
лата полезна работа на уредбата.
Като се използуват полупроводникови прибори, може ог-
рзмната електронно изчислителна уредба, заемаща сета площта
на пяла страда, да се направи голяма колкото писмена маса.
а разходът на енергия за нейното захранване да се намали до
няколко киловата. За да действува. полупроводниковият усил-
вател има нужда само от енергия за откъсване на електрон от
агома на германия или силиция. По този начин се еъздават усло-
вия за възникване на проводимост. Усилвателят може да работи.
ако управляващата го мощноет е само една милионна част от
вата! А тази енергия е десетки хиляди пъти по-малка от енер-
гията, изразходвана за същите цели в електронната лампа.
В миналото радиолюбителите са построявали «неистински»
радиоприемници, конто се побирали в табакера, кибритена ку-
тийка и дори в черупка от лещник. Макар и да работели, тези
приемници, естествено, не могли дори да се сравияват и с най-ло-
шите и най-слабите фабрични приемници.
Като се използуват полупроводникови прибори и някой
други постижения на съвременната радиотехника, например
«печатни» схеми вместо обикновения монтаж, може да се построй
«истински» многолампов приемник с размер на табакера.
Изобщо мъчно би било да се направи той е по-големи размери!
Също такава по обем батерийка би могла да захранва този
приемник в продължение на една година и повече
Съвременният телевизор, сглобен от полупроводникови усил-
ватели и из правители, вместо обикновените 300 -400 вата ще
изразходва най-много 10—15 вата (без да се смята разходът на
ток за захранване на самата тръба), а неговите размери, без да
се наруши качеството на приемането, могат да се намалят 2—
3 пъти в сравнение с обикновения.
Най-после полупроводниковите прибори са 10—20 пъти по-
малки и по-леки от обикновените дори много малки радиолампа
Физическият обем на полупроводниковия прибор може Да бъде
не повече от 0,03 кубически сантиметра.
Изброяването на всички предимства, конто имат тези чудни
джуджета по размер и юнаии по сила, би могло да отнеме доста
страници от тази книга-
258
ЕЛЕКТРИЧЕСТВО ОТ... ОГЪН
Всеки път, когато трупа хора се стягат за дълга и трудна
експедиция или поход, в конто всеки излишен килограм е голямо
бреме. почти винаги може да се види една и съща сцена.
След дълги спорове и колебания с въздишка на съжаленце
се слага настрана походният радиоприемник. А колко приятно
е след труден ден, когато се отсяда за почивка, да се включи ра-
диото, което носи последки новини, да се чуе ободряващият
глас на Москва, хубава песен, музика.
г- адио. . . ьсеки член от колектива е готов да прибави към
своя и без това не лек товар няколко килограма скъпоиенен
товар. Но дори най-страстните радиослушатели не се решават
да носят още 5—6, ако не и повече килограма батерии. И не-
полно през ума им минават всевъзможни проекта. Ами ако. . .
Един от тях, както ще видим по-нататък, се оказал многообе-
щаващ.
През 1882 год. немският учен Зеебек открил, че ако пръстен,
съставен от два или няколко полупроводника, се нагрява в ме-
стата на спойките, в него се появява електрически ток. От тогава
гермоелементнте — спойка на два метала или полупроводника —
намерили широко приложение в науката и техннката, главно за
измерване на високи температури. Изключително ниският кое-
фициент на преобразуване топлинната енергия в електрически
ток, който за металите не надминава 0,5%, не позволявал те да
се използуват за други цели.
Неделима принадлежност на всяка експедиция е огънят.
Та чудно хубаво е, като окачи човек наред с котлето достатъчно
мощна термобатерия. да се наслаждава на радиопредаваннята.
Но дори за най-малкия радиоприемник е необходима термоба-
терия, още по-тежка от запаса сухи елементи.
Изпада се в неприятно положение. Има технически изход от
затруднение™, но не може да се използува — нисък е коефициен-
тът на полезно действие на термоелементите. Какво да се
правя?
Помощта дошла пак от същите полупроводници. Колкото
повече се разкривали тайните на фнзическите явления в полу-
проводниците, толкова повече се повишавал и к. п. д. (коефициент
на полезно действие) на полупроводннковите термоелементи.
Сега той вече достигла 7—10% . Ако си спомним, чек. п. д. на най-
съвременния локомотив не превишава 6—7%, а на обикновения
бавноходен двигател с вътпешно горене— 10—12%, трябва да
259
Фиг. 79. Когато се нагрява спойката на два метални проводника,
в тях се появява електрически ток. Използуването за тези цели на
полупроводници дава възможност да се получи много прост топ-
линен източник на електрически ток
260
признаем, че учените и инженерите са постигнали големи
успехи.
Предстанете си голяма газена лампа, на която вместо абажур
се слага термобатерия. Обърнатите към стъклото спойки се
нагряват до 350—380°, а противоположните краища на полупро-
водниковите елементи, направени във вид на радиатори, се
охлаждат от външния въздух на стаята и тяхната температура
не надминава 60°. Получената разлика или пад между темпера-
турите е напълно достатъчен, за да се получи от такава батерия
напрежение 100 волта и ток. достатъчен за захранване на обик-
новен батериен приемник. За радиофикация и телефонизация
на отдалечени области такива батерии са истинско съкровище
(фиг. 79). Те могат да се използуват и за редина други цели,
например медицински.
Не е вече тъймъчнода се направи батерия, която да работи
от исходен огън, но. . като по преди, теглото й е много голямо.
Обаче ние знаем, че за полупроводниковите усилватели, замест-
ващи радиолампите, е необходимо незначително количество
електрическа енергия - батерийка с напрежение 20—30 волта,
с разход на ток до 1—2 милиампера, която може цяла година да
задоволява нуждите на приемника. А това съществено измени
работата. Походният приемник с полупроводников!! усилватели,
в който се използува печатна схема вместо редица детайл и, ще
тежи не повече от 200—250 грама, а термобатерията към него
от 250 до 500 грама. Теглото е доста съблазнително, за да се
вземе такъв приемник в най-трудния поход или най-трудната
експедиция. Да не говорим какво значение има това за жи-
телите на райони, в конто няма източници на електрическа
енергия.
Навярно след време термобатериите ще бъдат значително
по-добри, защото по отношение на конструкцията им и на
к. и. д. учените съвсем не са казали още последната си дума.
Но ако приложението на полупроводникового термоелектри-
чество се ограничаваше само с дадените по-горе примери, едва
ли би заслуживало да се пишат тези редове. Неговото народно-
стопанско значение е далеч по-голямо.
Ако човек можете да вижда инфрачервените лъчи или въл-
ните, излъчвани от нагретите тела, неговият живот би минавал
в цяло море от светлина. Ослепително биха светили фабричните
комини, автомобилите, локомотивите пещите. Поради силната
светлина не би било възможно да се гледат мартеновите и осо-
бено доменните пещи -— толкова много топлина губят те, която
се разсейва в околното пространство. За една година ние изга-
261
ряме над 500 милиона тона и дори повече гориво. Но само 20%
от енергията на това горнво отива за топлнна, а и от тази част
още цели 75% буквално се разпиляват във вид на инфрачервено
излъчване. Но представете си, че всичко топло около нас, от
тръбите на централното отопление до високите пещи, е покрито
от всички страни с евтини, удобни за монтиране термобатерии,
конто без особени разходи непрекъснато произвеждат електри-
ческа енергия. Милиарди киловатчаса—море от енергия би
могло да се върне на хората за по-продуктивно използуване.
И не е тъй далеч времето, когато тази огромна и важна задача ще
бъде разрешена от кристала — скромния, незабележим полупро-
водник.
МОЖЕ ЛИ ЕДИН И СЪЩИ ПРЕДМЕТ ДА БЪДЕ
ЕДНОВРЕМЕННО И СТУДЕН, И ГОРЕЩ?
Прочутият английски физик Джеймс Максвел мечтаел да
разполага със същество, което да може да раздели всички моле-
кули на даден газ на две групп: бързодвижещи се и бавнодви-
жещи -ее. Тогава от един и същи съд би могло да се получават
едновременно две струи газ: много горещ и много студен.
Работата е там, че молекулите на газа в съда се движат
безредно по всички посоки назад и напред с известна средна
скорост — около 380 метра в секунда. Топлинната енергия на
газа — топлината — е именно сборът отенергиите на движението
на всички молекули. Но молекулите не са в състояние да запа-
зя г една и съща скорост на движение, защото взаимните им стълк-
новения стават хаотично и в най-различни комбинации.
В резултат на това енергията на една част от молекулите се нама-
лява и те се движат значително по-бавно, а другата част от
молекулите, обратно, придобива по-голяма енергия и се движи
значително по-бързо. Затова, ако такива молекули се отделят
една от друга, температурата на два такива обема газ ще бъде
различна.
Още по-рано, през 1843 год., френският учен Пелтие обърнал
внимание, че в границнте на спойката на два различии метала,
когато се пропуска през тях електрически ток, се забелязват
различии температури: единият от тях става по-горещ. а дру-
гият — по студен. Като проверявал това, петербургският акаде-
мик Ленц успял през 1888 год. дори да замрази капчица вода на
мястото, дето се съединяват двата метала. По-късно се устано-
вило, че ако през спойката се пропуска ток в обратна посока,
262
Фиг. 80. Студът, който се образува в спойката на два метала,
жогато през нея се пропуске електрически ток, позволява да се
.построй много прост хладилник, без да се използуват движе-
щи се части и охлаждаща течност
263
студените и горещите участъци си разменят местата.
Но разликата в температурите, създавана от всички известии
метали проводници, дълго време не позволявала да се използу-
ват тези открития за практически цели. Появата на полупро-
водниците рязко изменило цялата картина.
Ето например пластина от такъв полупроводник, представ-
ляващ сплав от антимон и бисмут. Към нейните краища са за-
поени медни пластинки. Ако през нея се пропуске постоянен,
електрически ток и топлината от нагряваната спойка непрекъс-
нато се отвежда (като спойката се обдухва с въздушен поток,
като се охлажда с вода и т. н.), другата спойка, поставена в
закрито пространство, ще почне също тъй енергично да отнема
топлината от затворения в този обем въздух. През последннте-
години успешно се създават такива полупроводникови сплави,
при конто разликата в темпратурите между спойките стига
до 60°С.
Сравнително малка батерия от такива полупроводникови
елементи позволява да се конструира ледник или хладилник,
който няма никакви движещи се части, охлаждаща течност
и други, понякога твърде сложил съоръжения. Като се съединят
последователно редица такива батерии. може да се получи тем-
пература —60° и дори по-ниска (фиг. 80).
Простотата на конструкцията, безопасността в работата и
значителната икономия на електрическа енергия дават осно-
вание да се нарече този прибор хладилник на бъдещето. Може
би изучаването на явлението, на което се базира работата му,
ще позволи да се създаде също тъй успешно и «демон», сортиращ
бързите «топли» и бавннте «студени» молекули за конто в шего-
вита форма и същевременно сериозно е мечтаел Максвел..
СЛЪНЧЕВА БАТЕРИЯ
Атомът даде в ръцете на човека източник на неизчерпаема
енергия и мощ. Да се разтопят ледовете на Арктика и Антарк-
тика, да се затепли поясът на вечния мраз, да се даде енергия
и най-отдалечените кътчета на земното кълбо, да се «напоят»
изобилно горещите пустини, да се извлекат от водата на океана
разтворените в нея огромни количества полезни вещества, да се
изпрати в рейс към звездите космически кораб — ето може би
само началният списък на задачите, конто подобават на този
нов вид енергия.
Но излиза, че има източник на по-голяма и по-мощна енергия
264
от атомната, макар че често хората просто не го забелязват —-
толкова са свикнали с него. В продължение на милиарди години
земното кълбо се къпе буквално в океан от енергия, която всяка
секунда идва от Слънцето. Тази енергия надминава над 1,5 ми-
лиона пъти количеството енергия, скрито във всички известии
ни изкопаеми запаси от гориво на Земята. Наистина човек от-
давна прави опити да използува и този дар на природата. Из-
вестии са слънчевите електроцентрали, конто дават топлина и
електрическа енергия в южните области на земното кълбо. Но
всичко това е буквално пясъчно зрънце сред пясъка на пу-
сти ня та.
Ще дойде време, когато опиянението от притежаването на
чудната мощ на атомната енергия ще премине и човек ще насочи
вниманието си и към този безплатен, навсякъде разпространен
и приказно щедър източник на слънчева енергия. И предугаж-
дайки това време, учените вече създадоха много прости и
ефективни прибори за преобразуване енергията на слънчевите
лъчи направо в електричеки ток. Тези чудни прибори са все
същите полупроводници.
Вече знаем, че под действието на светлинен квант или гама-
лъчи в полупроводниците възниква електрическа проводимост.
Един квадратен метър много тънки двойни пластини, кристали
от силиций или германий с различии проводимости, т. е. полу-
проводников фотоелемент с голяма работна повърхност, ако
бъде облъчван от слънчева светлина, може да дава непрекъснато
до 100 вата електрическа енергия. Доскоро к. п. д. на такива
фотоелементи не надминаваше 1%. За сравнително малко време
учените го повишиха до 10— 11 % и се «заканват» да го увеличат
пене още 2—3 пъти (фиг. 81). Сега вече са създадени слънчеви
батерии, конто захранват слуховите апарати за недочуващи
хора. Тези батерии са толкова малки, че ги поставят в горния
край на рамката за очнла. Успешно работят портативни радио-
приемници, големи колкото дамска чанта, слънчевата батерия
на конто е монтирана в дръжката. При дневна или при силна
електрическа светлина слънчевите батерии не само захранват
тези прибори с електрическа енергия, но едновременно зареждат
и малки акумулатори, от конто могат да се захранват тези
прибори през тъмното време на денонощието. Слънчеви батерии,
поставени на външната повърхност на тялото им, захранват
с енергия радиопредавателите и многобройните измервателни
апарати на изкуствените спътници. През светлого време на дено-
нощието тези слънчеви батерии захранват едновременно преда-
вателнте и апаратите на спътннка, зареждат и акумулаторите
265
Фиг. 81. Устройство на слънчева електрическа батерия, сгло-
бена от най-фипи пластини полупроводникови елементи. Така-
ва батерия нозволява да се получават от всеки квадратен ме-
тър иа нейната повърхпост около 100 вата електрическа епер-
гия. Покрив, покрит с такива елементи, може напълно да осигу-
ри нуждите от електрическа енергия на жителите в една къща
му, а през тъмното време на денонощието захранването става
само от акумулаторите.
Един хектар от пустинята, покрит с такива батерии, може да
замести електрическа централа с мощност хиляда киловата, а
266
един квадратен километър - - централа с мощност 100 хиляди
киловата!
Една хилядна от площта на пустините в нашата страна, по-
крита с такива слънчеви централи, би позволила да се обезсоли
толкова морска вода, която би могла да «напои» предостатъчно
останалите 999 части от тези пустини. Покрив, направен от та-
кива пластини, напълно би задоволил всички нужди от електри-
ческа енергия на живеещите в ецна къша!
АТОМНА БАТЕРИЯ
При верижната реакция на делението на урана в ядрения
реактор над 85°6 от енергията се отделя във вид на топлина.
Затова атомната енергия трябва да се използува засега в то-
плинна електрическа централа с неизбежните загуби на енергия
при превръщането на топлината в пара, парата — в механически
•енергия за въртенето на турбината, а движението на турбината—
във въртене на електрическия генератор. В най-добрия случай
к. и. д. на такава уредба не надминава 30—35%. Очевидно .хо-
рата още известно време ще трябва да се примиряват с това, че
най-мощният в природата източник на енергия е впрегнат за-
•сега още в «стара талига». Но учените търсят вече отдавна на-
чини за превръщане на атомната енергия непосредствено в елек-
трическа, като избягват всички «вредоносни» услуги на меж-
динните посредница. Поради краткого време те не са успели да
направят много нещо, но някои пътища, може би не главните,
са вече набелязани.
Тласък за такива търсения било и това, че при работата на
ядрения реактор от всеки тон изразходван делещ се уран или
плутоний се получават малко по-малко от един тон силно радио-
активна отпадъци, от конто само незначителна част отиват за
научни и производствени цели. Това са така наречените радио-
активни изотопи. Всичко останало трябва да се сложи някъде,
да сезаровн, но така, че да не нанася вреда на никого, а това се
оказало крайне трудна, сложна и досадна работа.
Тогава се появила такава идея. Ако пластина от радиоакти-
вен елемент, например стронций 90, която излъчва чисти бета-
лъчи (електрони), сесъедини с полупроводников изправител, всеки
излетял от нея електрон, като мннава през полупроводниковия
кристал, по пътя си ще избива от него най-малко 200 хиляди
вторични, третични и по-нататъшни «поколения» отелектрони.
Едновременно кристалът изправя този поток отелектрони, като
267
Фиг. 82. Устройство на един елемент от атомна батерия на бъдеще-
то, в която радиоактивният стронций 90 излъчва непрекъснат по-
ток от електрони
ги пропуска само в една посока. Така се получава батерийка,.
която може да дава електрически ток иепрекъснато около 24 го-
дини! Поради простоте й устройство едно елементче от нея
може да има размер не повече от 0,3 кубически сантиметра,
да развива иапрежение до 0,5 волта и ток от няколко микроам-
пера. Такива елементчета, събрани в големи батерии, ще слу-
жат като източник на енергия, който може да развива вече зна-
чителна мощност (фиг. 82).
Поради това, че бета-частиците нямат голяма проникваща
способност, за такава батерийка е напълно достатъчна една за-
щитна алуминиева обвивка, дебела най-много един милиметър-
Значително по-мощна батерия ще се получи, ако вместо бета-
излъчвания се използуват радиоактивнивещества, конто отделят
силно проникващи гама-лъчи. Всеки квант от тези лъчи може
да създаде по-плътен електронен поток от бета-частиците. Но
такива батерии трябва да се закриват с дебели бетонни стени
за защита от гама-лъчите. Там, дето става дума за стационарни
източници на ток, това обстоятелство не играе особена роля.
По такъв начин вместо да се чудим де да денем радиоак-
тивнитеотпадъци на реактора, представя се възможност да из-
268
ползуваме допълнително най-малко 2—3% от цялата енергия
на разлагания уран.
Най-мощен източник на излъчване е самият ядрен реактор.
Затова се появила мисълта не може ли да се заобнколи реактора
и цялото му спомагателно устройство с батерии от полупровод-
никови изправители вместо с бетонни стени. В този случай из-
лъчваните от реактора гама-лъчи и другите частици биха могли
да се улавят от полупроводника и непосредствено да се пре-
врыцат в електрически ток, като увеличават по този начин к. п. д.
на използуване енергията на реакторе.
ЧЕТИРИ ХИЛЯДИ КОНСКИ СИЛИ В ЕДИН
БЕЛ ЕЖНИК.
Поради по-нататъшната широка електрнфикация на народ-
ного стопанство и транспорта, набелязана в седемгодишния
план, особено нараства ролята на полупроводниковнте силови
изправители. Известно е, че всеки най-ефективен преобразувател
на променлив ток в постоянен изразходва напразно голямо
количество енергия, като се нагрява безполезно. Такива прёоб-
разуватели имат много големи размери и тегло. Изправителят
на електрическия локомотив заема значителна част от целия му
обем. За разлика от всички тези, понякога много сложни при-
бори, германиевнят или силициевият изправител преобразува
променливия ток в постоянен с нечувана преди това ефектив-
ност — 98—99%, т. е. почти без да изразходва енергия за на-
гряване.
Това дава възможност да се намалят много размерите на из-
правителното утройство. Представете си, че кристал с площ 1 ква-
дратен сантиметър, може да изправи до 40 киловата променлив
ток в постоянен. Полупроводников кристален изправител с
площ само 100 квадратни сантиметра, т. е. колкото обикновен
бележник, може да осигури с изправен, постоянен ток електри-
чески локомотив с мощност 4 хиляди конски сили! За това е
нужно само да се отвежда достатъчно бързо и добре топлината
от него, защото полупроводниковнте кристалл, особено герма-
ният, са доста чувствителни към температури над 70°С. А тази
топлина се образува от онази част на енергията (1—2%), която
се изразходва за нагряване на самого вещество на полупровод-
ника при протичане на електрически ток през него. В дадения
случай това ще бъде около 40 киловата, което е все пак шце
269
Фиг. 83. Силовите полупроводникови изправители нозволяват да
се намяли десетии пъти обемат на изправителиите устройства в про-
миш.тените и транспортните уредби
твърде много, като се имат пред вид малките размери на из-
правителя.
Половин вагон и бележник — ето реалните перспектива за
рязкото намаляване на апаратурата, използувана там, гдето е
нужно да се преобразува променлив ток в постоянен, засега
още не с много високо напрежение — до хиляда волта (фиг 83).
МОЖЕ ЛИ ДА СЕ ВИЖДА ПО-ДОБРЕ НЕВИДИМОЮ?
Този въпрос звучи като известната гатанка за съня: «Какво
виждам, когато не внждам, и какво не виждам, когато виждам?»
Действително как може да се подобри видимостта на онова, което
е изобщо невидимо? Но още в предпишите глави се убедихме, че
наистина много невидими неща могат да се направят видими,
като се прибегне до помощта на електронни прибори. От загла-
вието на тази глава може да се разбере, че ще става дума как
да се подобри изображението на нещо, преди то да стане
видимо.
Огромна победа на човешкия ум и труд е, че можем да
видим прозрачно изображение на човешкото тяло, на ня коя
метална част или изделия върху светещия екран на рентгеновия
апарат. Но устройството на рентгеновия апарат стана вече обик-
новено. Има апарати, конто работят при напрежение 2 милиона
270
волта и могат да пронизват с лъчите си стоманен блок, дебел
почти половин метьр.
Все пак изображението, получавано върху светещия екран,
не е много добро. То е все още слабо, недостатъчно ясно, трудно
различимо. При това трябва да се разглежда на тъмно. На хи-
миците и физиците предстои още много работа, за да създадат
нови химически състави за екраните на новите апарати.
Сега твърде много о'бещават полупроводниците. Да се спрем
на един изключително интересен апарат — усилвател на неви-
дима светлина. Засега учените са получили дебри резултати с
опитите да усилят ултравиолетовите лъчи и обнадеждващи
резултати — за усилването на рентгеновите лъчи. Усилването
на светлината се постига, като се изразходва допълнително
енергия от външен източник, в дадения случай — от батерия.
Благодарение на нея в полупроводника стават сложни процеси,
конто позволяват да се получи силен електронен поток, управ-
ляван от слаб светлинен поток.
Усилвателят представлява слоеста пластина — «вафла», съ-
ставена отдвестъклени пластини, между конто е притиснат
плътно пласт от цинков сулфиД, направен чувствителен поради
обработката му с манган, и отделен с непрозрачен полупровод-
ников пласт от пласта на светещата материя (фиг. 84).
Едното стъкло е покрито с прозрачен пласт от титанов дву-
окне, който пропуска електрическия ток, а другото стъкло —-
със сребърен пласт. Между тези два пропускащи пласта е прило-
жено електрическо нарежение от порядък 700—800 волта.
Когато пластът на фотокатода от цинков сулфнд не е осветен
с ултравиолетови или рентгенови лъчи, електрическото му съ-
противление есравнително голямо. В резултатпо-голямата част
от приложено™ към усилвателя напрежение естествено се из-
разходва за това съпротивление, а на светещия пласт се пада
само малка част от общото напрежение. Ако пък върху никоя
точка на фотокатода падат повече или по-малко невидими лъчи,
съпротивлението на тази точка съответно се намалява, поради
което общото падение на напрежението върху фотокатода се
намалява. А щом е така, напрежението, приложено към тази
точка на светещия пласт, съответно нараства, а заедно с това се
увеличава яркостта на светенето й. Ето защотази точка ще свети
с видима светлина със значително по-голяма яркост, отколкото
би светила само под действието на ултравиолетовите или рент-
геновите лъчи.
По този начин може да се усили яркостта на виДимото изобра-
жение 100 пъти. При рентгеновите лъчн усилването на изобра-
271
Фиг. 84. Полупроводниците позволяват да се създаде апарат, който
усилва светенето на екрана на рентгеновия апарат:
жението върху такъв екран в сравнение с обикновен светещ
екран е засега само 25 пъти.
Невъзможно е да се изброят областите на науката и техни-
ката. в конто могат и ще се използуват полупроводниковнте
прибори с техните чудни свойства. Още първите успехи на наука-
та оправдават името на пашето време, което се нарича не само
атомен век, но и век на електрониката.
272
ЛО-БЬРЗО ОТ МИСЪЛТА
Главната особеност на съвременното развитие на техниката би
могла може би да се изразиседна дума: скорост! Човекът вече
е създал и иепрекъснато продължава да създава машини и
процеси. движещи се и работещи със скорости, конто нито един
от неговите сетивни органн не е в състояние да следи.
Когато в Америка се появила първата самодвижеща се ка-
ляска — първообраз на съвременния автомобил, почтените
граждани, изплашени от «безумната» му скорост, приели закон,
според който пред всеки такъв «демон» на бързината трябвало
да тича момче и да бне звънец, като предупреждава пешеходците
и пасеш.ия по ул идите добитък за заплашващата ги опасност.
Съвременният реактивен самолет изминава над 35 метра за
*/10 част от секундата — «едно мигване на окото». При такава
скорост летецът няма да чуе нито един звук, конто идва след
него, и няма да успее да избегне блнзката опасност, дори ако
я виДи. А ако тя се появи от него на разстояние, което самолетът
изминава за време, нужно за предаване на нервен импулс от
окото в мозъка, летецът «няма и да я види».
Изпратените от човека радиовълни изминават (отиване и
врыцане) за 2.5 секунди огромного разстояние до Луната —
около 400 хиляди километра.
Телевизионного изображение, което човешкото око вижда
като едноцяло,е съставено в сыцност от 500 хиляди следващи
едно подир друго светвания на отделни точки от светещото ве-
щество на екрана на тръбата, повтарящи се при това 25 пъти в
секунда!
1 3 Що € радиоелектронпка
273
Делението на урановите ядра във верижната реакция пр к
взрив на атомна бомба трае малки части от милионна част на
секундата.
Човек се е научил да снема на кинофилм бързопротичащи.
процеси със скорост 35 милиона и повече снимки в секунда.
При това стремително развитие на скороетната и евръхско-
ростната техника все по-често и по-често край лостовете за управ-
ление и контрол на машините и апаратите трябва да се поставят
вместо човек сложни и чувствителни, а най-главно — бързо-
действуващи машини. Те улесняват труда на човека, избавят го
от монотонна и уморителна работа и хиляди и десетки хиляди
пъти увеличават бързината на реакцията, скоростта и еилата,
Често изказваме недоволство от неверните предсказания
на метеорологичната служба. Но неточността на прогнозите в
същност зависи не толкова от прищевките на еамото време, от
несъвършенствбто на науката или грешкнте на метеоролозите,
колкото от това, че изчисляването на всички формули, даващи
действително правилна прогноза на времето за утрешния денг.
би отнело на колектив от няколко десетки души, дори и ако из-
ползуват изчислителни пособия — линийки, сметачни машини,.
табулатори -— най-малко две седмициЕ
Съвсем доскоро хората не се оплакваха, че не могат да мис-
лят бързо. Ученият-математик не смяташе, че върши непопра-
вима грешка, като погубва младостта си, ако отдели много го-
дини от живота си за изчисляване на някоя определена вели-
чина. Така постъпил например английският математик Шанкс,
който 15 години се занимавал с изчисляването на чнслото И —
отношение на дължината на окръжността към нейння диа-
метьр — с никому никога ненужната точност до 707-ия знак,
Сега тези времена минаха безвъзвратно.
Чуднат'а счетоводна електрическа сметачна машина може за
8 часа да извърши 2 хиляди аритметични действия — много-
наглед! Но борбата с големия брой цифри, конто буквално за-
сипват учения, когато се опитва да разреши някоя нова физи-
чески задача, отдавна вече е отпаднала от компетентността на
счетоводителите и се е преместила в кабинетите и лабораториите
на учените и в специалните изчислителни центрове и института,
А и онези скорости на изчисления, конто са поетигната там,
сега вече съвсем не са достатъчни. Те трябва да ее увеличат
десетки и стотици хиляди пъти.
Вецчко това налага да се конструират още по-сложни ма-
шини, в конто да се използува най-бързото на света — движе-
нието на съвсем. малкия електрон в електронната тръба със ско-
274.
рост, близка до скоростта, с която се разпространяват радио-
вълните.
Една от тези машини — голямата електронна сметачна
машина—е била конструирана още преди няколко години от
трупа съветски специалиста начело с героя на социалистиче-
ская труд академика С. А. Лебедев в института за фина механика
и сметачна техника при Академията на науките в СССР. Тя на-
пример може да извършва в една секунда — запомнете, в
една секунда — около 7—8 хиляди аритметични действия:
събирания, изваждания, умножения и деления с многозначна
числа, дори такива, конто имат девет знака, т. е. милиарди
или милиардни часта от единиците.
Сьздателите на новата машина твърдят сериозно, че в про-
чутата многовековна гатанка: «кое е най-бързо на света?» —
отговорът «мнсълта» смело може да се замени с израза: «работата
на електронната сметачна машина»! Разбира се, голям кораб —
голямо плаване. Машината има над 5 хиляди радиолампи, наис-
тина астрономично количество електрически части, тя има дори
така наречената «магнитна памет» и други чудни устройства на
съвременната електроника и радиотехника. През време на ра-
бота машината изразходва електрическа енергия около
300 киловата.
Една от сметачните машини, построена по-рано в САЩ,
имала 20 хиляди електронни лампи. Всеобщо учудване пред-
извикало не това, че тази машина светкавично извършвала
сложни изчисления -— това могли да оценят само малцина,
конто поне веднъж в живота си са седели достатьчно дълго над
изчисления, а броят на лампите в нея: 20 хиляди!
Сега по-съвременните машини могат да имат десетки пъти
по-малко лампи или изобщо да нямат лампи, но в замяна на това
са в състояние да извършват значително по-бързо също такива
или още по-сложни задачи.
Как смята такава машина?
ЕДНО, ДВЕ, МНОГО
Колкото по-дълбоко се замисляме над това, как смятаме,
толкова повече се учудваме каква удобна, лека, логична, сякаш
вродена, е нашата десетцчна система за смятане. А и пръстите
на ръцете ни са също десет и ние умеем ловко да използуваме
тази прнродна «сметачна машина» още о г детннство.
Но в историята на човечеството е имало и други системи за
275
Фиг. 85. Така изглежда табли-
цата на цифрите в двоичната и
десетичната бропна система
смятане: смятане на дузини,
т. е. система, в основата на която
лежи цифрата 12, смятане по 9,
по 5 и много други системи. Жи-
телите на някои острови в Ти-
хияокеан идосега броят така:
«Едно, две, много».
Ето защо заслужава да по-
мислимдали е толкова съвърше-
на и удобна наша та съвременна
десетична система за смятане?
Нека си спомним например
как събираме числата 15 и 17.
Най-напред събираме на ум еди-
ниците (като установим незабе-
лязано за себе си койот цифрите
са единици и кои десетици): 5+7.
Пишем 2, а цифрата 10 я помним
(като я превръщаме веднага в
«едно на ум»). След това събира-
ме десетиците (пак като едини-
ци): 1 + 1=2, прибавяме към те-
зи цифри единицата, която пом-
нехме, и получаваме сумата 3,
която пишем пред цифрата 2
(макар че става дума за десети-
ци, ние боравим с тях като с
единици). И получаваме край-
ний резултат на събирането:
15+17=32.
Въпреки обцчайната просто-
та на тази операция в същност
тя е много сложна. Ние просто
не забелязваме. че трябва пред-
варително да знаем, че5+7 е 12,
че трябва да помним десетиците
и временно да гисмятамеза еди-
ници, след това да Гц поставяме
пред сдиниците и т.н.
Можем да смятаме и друго-
яче, например както смятат де-
цата. Зада събератЗи2, те най-
напред отброяват и прегъват
276
3 пръста на ръката, после отново отброяват и прегъват още
2 пръста и едва след това преброяват вСичките прегънати пръсти
от самото начало. Получава се пет.
Разбира се, можем по-бързо да съберем писмено и дори на
ум числата 4999 и 6543, отколкото ако отброяваме най-напред
на обикновено канцеларско сметало подред 4999 топчета, а
след това прибавим към тях едно по едно още 6543.
Да допуснем, че за събирането на тези две числа е била необ-
ходима само една минута. Лесно може да се конструира елек-
тронна изчислителна машина, която дори като Събира «умиш-
лено» единиците една след друга, ще успее все пак да събере —
да изчука тези две числа за 1/10, ако не и за по-малка част от
секундата. Времето, което човек печели, като използува свой-
ствените на десетичната система начини, е много пъти по-дълго
от онова, за което машината ще извъпши същата аритметична
операция, като използува «прадядовския» начин за събиране на
числа по единици. А специална сметачна машина, която не при-
лага такъв първобитен начин, ще събере тези две числа за хи-
лядни части от секундата!
Ние умишлено разглеждаме тъй дълго този прост пример за
смятане, за да покажем по-нагледно трите най-важни части, от
конто трябва да се състои всяка сметачна машина.
Първата от тях е сметачното устройство за събиране (изваж-
дане) и умножение (деление).
Втората част е хранилището или «паметта». Това хранилище
има два «склада». В единия постоянно се задържат такива све-
дения като таблици за умножение, таблици на коефициенти и
др., а в другия временно се съхраняват частцчните, междинните
резултати на изчисленпята.
В последната част на машината се планира изпълнението на
цялото изчисление в определена последователност.
Листът, който използуваме при изчисленпята, е частица от
втората част на машината — място за временно съхраняване
на частцчните резултати, ценен помощник за нас през време на
изчисленията.
При дълги изчисления, особено при умножение и деление,
по никой начин не можем да минем без лист хартия. На него
нанасяме отделимте резултати от междинните операции, за да
ги съберем след това заедно.
Някои начини, конто помагат на човека да смята, се изпол-
зуват успешно и в сметачната машина.
Например можем да смятаме не по десетичната, а по тъй
наречената двоична система, в която основа е не цифрата 10, а
277
цифрата 2. Тази система има само две цифри: 0 и 1, но с тяхна
помощ можем лесно да запишем всяко обикновено десетично
число (фиг. 85).
Десетична 0 1 2 3 4 5
Двоична 0 1 10 11 100 101
6 7 8 9 10 11 12
ПО 111 1000 1001 1010 1011 1100
13 14 15 16
1101 1110 1111 юсоо
Ако се вгледаме внимателно в долния ред, ще забележим
лесно характерните закономерности на тази система за смятане:
в нея колкото повече се увеличава числото, толкова повече
непрекъснато се появяват, а след това се преместват единиците
отдясно наляво,
Да разгледаме следното стълбче цифри:
Двоично Десетично
смятане смятане
100 4
1000 8
10000 16
Ако разглеждаме лявото стълбче като цифри от десетичното
смятане, в тях единицата на всеки следващ разред (следващ
ред в таблицата) е 10 пъти по-голяма от единицата на предиш-
ния разред (10, 100, 1000 и т. н.). При двоичното смятане всеки
нов разред, т.е. преместването на единицата с едно място вляво.
увеличава числото не 10, а само 2 пъти (2, 4, 8 и т. н.).
Аритметичните действия при двоичното смятане са много
прости.
Трябва да се запомнят само четири елементарни правила:
а) 1 + 1 = 10 (също както 5+5 или 6+4=10, пишем 0, а 1
пренасяме);
б) 1+0=1;
в) 0+1 = 1;
г) 0+0=0.
Да съберем по тези правила две числа (фиг. 86).
1001 (9)
+ 1101 (13)
10110 (22)
278
Фиг. 86. Събиране на две числа (13+9) по двоичната система
Съвсем не е сложно .и умножението, ако запомним още по-
Епростата табличка-
а) 0x0=0;
б) 0X1=0;
в) 1X1 = 1.
Да умножим две числа:
1101 (13)
1001 (9)
1101 (първият множител, взет 1 път)
0000 (първият множител, взет 0 пъти)
0000 (първият множител, взет 0 пъти)
1101 (първият множител, взет 1 път)
1110101 (117)
Просто, нали?
Ст пръв поглед, ако сесъди от тези два примера, двоичната
система има два нсдоетатъка.
Първият и главният: ние сме навикнали на десетичните
«значения и не можем веднага да определим големината на полу-
чения резултат от събирането или умножението.
Вторият.: двоичните числа са значително по-дълги от съот-
ветните им десетични числа — средне 3 пъти. Необходимо е
твърде често да пренасяме разредите на числата (с едно място
звсеки път, когато се прибавя число, по-голямо от нула).
279
СМЯТАНЕТО ДО ДВЕ И МАШИНАТА
В замяна на това двоичната система за смята не е извънредно
удобна за машината.
Да речем, че конструираме машина за десетично смятане,
в която в зависимост от приложено™ към решетката на усил-
вателната лампа напрежение във волтове токът, протичащ през
нея (в милиампери), трябва да отговаря на цифрите от 1 до 10'.
Например отрицателното напрежение в управляващата ре-
шетка на радиолампата, което е минус 10 волта, предизвиква в
анодната верига на тази лампа ток 1 милиампер; напрежение'
минус 9 волта увеличава тока до 2 милиампера; минус 8 дава-
Змилиампера ит. н. По такъв начин всяка стойност на напреже-
нието в решетката на лампата ще се предава усилена и ще се
разпределя по-нататък, като същевременно е и цифра от нашата
десетична система.
Въпреки всички огромни постижения на съвременната елек-
троника и радиотехника много е трудно да се подберат усил-
вателни лампи и Други части — съпротивления, бобини, капа-
цитети, проводници — така, че те да бъдат идентични едйи на
Други. Жичката на едната лампа прекъсва емисията на електро-
ните малко по-рано от другата, съпротивлението може лекода
се прегрее и да се измени и т. н. При тези условия, когато се
подава в решетката на някоя лампа напрежение, например
минус 5 волта, отговарящо на цифрата 5, вместо нея може да се
появи ток, равен вече на цифрата 4 или 6. По такъв начин
резултатът от изчисленията няма да бъде верен.
А при двоичната система за смятане такива грешки са из-
ключени. Схема, която да смята до две, е много лесно да се
построй. Например прекъсвачът в обикновената лампа. Тя или
се включва, или се изключва. Средне положение няма.
В усилвателната лампа е много по-лесно да се подбере такъв
режим, при който подаването на голямо отрицателно напреже-
ние в решетката на лампата да прекъсва напълно тока в анодната
верига, а при подаване на каквото и да е положително напреже-
ние да предизвиква появяването на ток. В този случай никакви
обикновени експлоатационни колебания в напрежението, тока
и др.в различните вериги на схемата не са в състояние да изменят
основната функция на лампата: включено — изключено, да —
не, нула — единица. Важно е и това, че в положение «има ток»
или «няма ток» и лампите, и всички превключватели могат да се
намират неопределено време (фиг. 87). И всички тези стотици и
хиляди лампи, превключватели, релета и други смятащи еле-
280
Фиг. 87. Схеми за действие на тригерите (включвателите) —
основни устройства на всички електронни сметачни машини
281
менти в такава машина трябва да отговарят само на един въ-
прос: да или не, нула или единица, нищо или всичко. Такава
работа на лампата е в същност естествено двоично смятане.
Улеснява се и управлението на процеса на смятането. През
машината трябва да се пропускат само електрически сигнали,
конто напомнят знаците на морзовата азбука — точки и тирета,
например:
ток — няма ток — ток — няма ток. Ток — ток — няма
ток — ток. Ток — ток — ток — ток.
По двоичната система за смятане такива сигналы ще отгова-
рят на цифрите:
1010 1101 1111
или преведени в десетичната система, ще дадат
10 13 15
А тъй катс> цялата система за смятане в такава машина е
основана на комбинациите «има сигнал» и «няма сигнал», инже-
нерите имат възможност да създадат всякакви най-сложни схеми
за всякакви операции с такива сигналы. Сигналите могат да се
пускат в машината един след друг, паралелно или до никоя
цифра последователно; после всичко онова, което се получи,
се пуска паралелно или във всякакви комбинации. Трябва
само да се накара машината да прави с тези сигналы онова,
което е необходимо в хода на смятането.
С какво лоне приблизително може да се сравни това?
Например през време на вечерната почивка е уредена игра
за отгатване на числа и на онзи, който задава въпросите, може
да се отговаря само с «да» или «не». Намисленото число е 235.
Въпросите и отговорите могат да бъдат такива:
— Числото по-голямо ли е от 100?—Да!-—По-голямо от
1000? — Не! — По-голямо от 200? — Да! — По-голямо от
300? — Не!
Сега е ясно, че намисленото число е по-голямо от 200, но
по-малко от 300. Значи трябва да се търсят десетиците и след
като се намери числото на десетиците, трябва да се отгатват еди-
ниците. И на всички въпроси се дава отговор: «да» или «не».
Електрически вериги с такива механични ламповц, маг-
нитни или всякакви Други прекъсвачи могат да сесъединяват
във всякакви възможни комбинации.
Например: ако единият прекъсвач е включен, в това време
другият може да бъде изключен и обратното;
ако първият е включен, вторият също е включен;
ако е включен първият, включват се или се изключват, да
речей, изведнъж десет други.
282
Могат да се изброят извънредно много такива комбинации-
И най-важното — всяко такова превключване в електронните
машини може да се извърши със светкавична бързина, за ми-
лионни части от секундата.
МАШИНА ПОЛИГЛОТ (ПРЕВ О ДАЧ)
Ако се изследва грижливо съставътна два езика, законите
за образуване на думите, техните окончания и приставки, тех-
ният граматически строеж, ако се разработи грижливо програма
за съпоставяне на думите и изреченията, машината ще започне
също тъй бързо да превежда от един език на друг.
От единия й край ще се въвеждат изрязани на лента цифри,
конто ще съответствуват на буквите на думи, да речем, от ан-
глийски език, от другия й край ще постъпват цифри, конто ще
съответствуват на буквите и думите на руски език. Специално
преводно устройство ще превръща комбинациите от цифри в
букви на руски текст.
Точността на превода ще зависи от това, до колко умело
специалистите-езиковеди ще съставят система, която да позво-
лява по възможност по-точно да се предаде с думи цялото изо-
билие на форми в английския език. Може би за това ще бъде не-
обходимо да се изразходва трудът на голям колектив учени в
продължение на 5, 10, а дори и повече години. Но в замяна на
това, когато работата бъде завършена, машината ще влезе в
правата си. Тя, разбира се, не знае езицп, няма понятие от за-
коните за съчетаване на думите и техните елементи. Всичко,
което умее тя, е да сравнява две числа, като подбира колкото се
може по-близко второго към първото, и когато двете числа съв-
паднат или са най-близки, машината обявява резултата. Такова
сравнение тя може да направи за милионна част от секундата.
И в това се състои огромного й предимство. Безспорно това
си заслужава труда. Ето защо често срещаме във вестниците
такива изрази: «машина чете английски текст», «машина знае
чужДи езици» и т. н.
Има и още една, може би, по-важна причина, поради която
учените работят тъй упорито над създаването на машина-пре-
водач. От ден на ден прогресът на науката все повече се уско-
рява, фронтът на допира й с природата се разширява бързо и
човечеството не може да си позволи разкоша да пилее силите и
енергията на учените за разрешаване на онези проблеми. конто
вече са разрешени — и можеби отдавна — на Друго място. Харак-
283
терътна проблемите, конто предстоят за разрешение сега от уче-
ните,изисква продължителна работа на големи колективи,место на
много научни инстцтути. Всичко това е свързано между другого
и с изразходване на огромни парични и материални средства.
Ето защо, преди да се започнат такива работи, е необходимо да
се знае къде и какво се прави в тази облает, какви резултати
са постигнати, откъде е най-добре да се започнат по-нататъшните
изеледвания. А по такива извънредно важни съвременни научни
проблема, като атомна енергия, електроника, енергетика, маши-
ностроене и други, всяка година в целия святее издаватдесетки
хиляди книги, статии, монографии, отчети и рецензии. За да се
преведе цялата тази планина от литература, няма да стигнат
всички преводачи на която и да било страна. Освен това прево-
дът цзисква време, а в съвременната физика измененията стават
вече не с годнци, а с месеци и. седмици-
Да допуснем дори, че всички тези планини от научна литера-
тура в къс срок са преведени, отпечатана и сложени по рафто-
вете на библиотеките наред с милиони също такива книги, бро-
шури и списания, издадени през последните 10—20 години.
Представете си, че-трябва да изеледвате влиянието на бом-
бардировката с неутрони на сплав от цирконий и молибден, ©пи-
тайте се да се запознаете с онова, което е обнародвано по този
въпрос в световната литература. Въпреки добре разработената
класификация на научните обнародвания в съвременното би-
блиотечке дело вне ще се спрете смутенй пред купа статии, книги
и брошури, в конто се споменава за интересуващото ви явление.
Ще бъдат необходими години, за да изберете от тях нужните
данни за работа.
В това може да помогне все пак математическата машина.
Хората си я представят така. За всяка новообнародвана научна
статия се съставя картичка (лента); в нея освен общите данни
класификация на научния въпрос (отнасянето му към клона на
науката, групата, сектора и Др ), ще се отбелязва също така
какъв положителен или отрицателен резултат е дала работата,
по какво се различава тя от обща та постановка'на задачата,
кратко съдържание на работата и много други сведения.
Като определи по класификатора шифъра на интересуващия
ви въпрос, библиографът въвежда в машината задачата — да
подбере всичко, което е напечатано по този въпрос в световната
литература.
Най-напред по първите няколко цифри на шифъра (индек-
сите) машината ще отбере всичко, което е написано за бомбар-
дировката с неутрони изобщо на нещо. След това от подбраното
284
тя ще избере всичко онова, което се отнася до бомбардировката
само на сплавите. Като сравни останалите данни, тя най-после
ще обяви шнфрите на онези работи, в конто едновременно става
дума и за циркония, и за молибдена.
За късо време вие ще получите на ръка 20—30 работи,
конто се отнасят именно до тази тема, ако, разбира се, теизобщо
са напечатани някъде.
Естествено някои трябва да класифицира статиите, да на-
мери най-сполучливите и най-удобните формули за предаване
съдържанието на статията с ограничените цифри на шифъра,
някой трябва да следи световната литература — за всичко това
са необходими хора, средства, време. Но това е нужно да се
прави само веднъж за всяка работа, а от услугите на библиоте-
ките се ползуват милиони хора. Оттук е огромната икономия на
време и труд на учените, инженерите и производствениците.
Всички тези «чудеса» се намират още в началния стадий
на развитие, но и постцгнатите резултати дават възможност да
се решават много задачи, за конто досега хората не са се дори
залавяли, тъй като са сложни и обемисти.
„ЖЕЯЯЗНА ЛОГИНА"
Когато машината събира две цифри и показва техния сбор,
колкото и бързо да върши това, на никого и през ум не минава
мисълта, че машината «мисли» или «разсъждава». Но ако на
машината се постави задача с въпрос, на какво се равнява сбо-
рът от ъглите на триъгълника и веднага се получи отговор —
180°, на мнозина ще започне да се струва, че ако все така въ рви
работата, скоро може би ще се появят и «разсъждаващи» ма-
шини. Може да се състави програма на изчисленията по такъв
начин, че машината без никаква грешка да реши задачата как
да се прекарат през реката вълк, козел и зеле с лодка, която
може да побере само едно от тях. Ако оставит вълка и козела —
вълкът ще изяде козела, ако оставит козела и зелето — козелът
ще изяде зелето.
Този въпрос от гледна точка на задаващия го е задача за
разсъждение — логцческа.
Когато се съставя програмата за решаване на такава за-
дача, върши се не изчисление, а логическо разсъждение като:
«ако се направи така, ще се получи еди какъв си резултат и
ако той не удовлетворява законите на логцката, програмата се
измени дотогава, докато всички логически разсъждения не се
285
съгласуват със съответните закони. Програмата определи точно
в какъв ред се извършват едни или Други действия, с какво се
сравняват получените резултати и какво решение трябва да се
вземе в зависимост от резултатите на такива сравнения.
След като програмата се състави и в машината се вкарат
съответните изходни цифри, тя бързо и безпогрешно ще покаже
как да се прекара през реката нашият разнообразен товар,
като се запази и козелът, и зелето.
Със същия успех вместо вълк. козел и зеле могат да се вземаг
лъв, заек и морков или мечка, крава и сено и всякакви други
«аналогични» комбинации. Но опитайте се да ги замените, да
речем, с врана, врабче и кон, и нашата машина ще изпадне в
безизходно положение. Защо? Просто затова, че тя е била и Си
остава цифрова машина, която умее да извършва логически
операции само с числа, а логиката на тези операции може да
подскаже само човек, който съставя програмата.
В същност математиката е строго логическа наука, защото
във всяка дори най-дроста аритметична операция има елементи
на логически разсъждения, а, както е известно, всяка логическа
задача може да се раздели на серия последователни задачи, ре-
шавани с елементарния отговор: «да» или «не».
Сметачната машина може да решава най-сложната и запле-
тена задача, ако тя, разбира се, се подчинява на законите на
логиката и не води до абсурд. Нейна работа е непрекъснато да
сравнява, да сравнява и да сравнява, и при съвпадение най-
после на всички. зададени условия в определена последовател-
ност да отговори «да», т. е. да обяви получения резултат.
И ако в отговор се е получила някаква пълна безсмислииа,
виновна е не машината, а логиката на оператора, който е съста-
вил програмата за решаването на задачата.
С постепенного развитие на математическата логика усно-
редно щесе решават и основаните на нейните логически построя-
вания задачи, конто засягат всички области на естествознание™
и другите науки, стига те да подпадат под тези закони и построя-
вания. Но всеки път, когато хората, конто използуват такива
машини, ще се опитват да прехвърлят на тях функциите на
истинското «мислене» или «разсъждаване», те неизбежно ще пре-
търпят неуспех.
С постепенного изкачване на планината границата на виДи-
мостта се разширява, линията на хоризонта се отдалечава все
повече и повече. С постепенного усъвършенствуване на човеш-
ките знания ще се усъвършенствуват и неговите чудни машини.
286
БЪДЕЩЕТО НА СМЕТАЧНИТЕ МАШИНИ
Дори простоте изброяване на областите, в конто са намерили,
намират и могат да намерят приложение сметачните машини,
едва ли би се побрало в страниците на тази книга. Затова ще
разкажем само за най-важните области от работата, конто човек
нетърпеливо се готви да сложи върху «плещите» на тези машини.
В много заводи и фабрики са монтирани копирмашини,
конто по предварително изработени модели могат да произвеж-
дат всякакво количество точно такива части. Разбира се, такива
машини са много полезни и икономични. Но ако вникнем втях-
ната работа, лесно ще открием редица недостатъци и несъвър-
шенства.
Нацстцна, преди да накараме машината да произвежда
части със сложен профил, необходимо е да извършим инже-
нерно начисление на частта, да изработим процзводствения й
чертеж и вече по чертежа да направим модел или много модели,
ако в производството са заети голям брой машини. Освен това
от време на време трябва да подновяваме моделите, защото
през време на копирането частите на моделите се износват.
Значително по-удобна от този агрегат е фотокопирмашината,
в която вместо модел се поставя чертежът. Фотоелементът се
мести автоматично по чертежа и следещите движението му ус-
тройства управляват обработването на частта точно според чер-
тежа. По такъв начин отпада необходимостта да се изработва
модел; достатъчно еда се извършат изчисления и да се направят
чертежи.
Известно е, че всяка линия, окръжност, повърхност, всеки
обем могат да се предадат с абсолютна точност чрез математически
формули. Затова има възможност да се изобразят формата на
повърхността и размерите на частта във вид на формула, в която
точно да се покаже в какъв момент какво трябва да се прави,
къде и кога трябва да се прсминава от една операция към
друга и т. н.
Изпълняващата част на устройство™, монтирано в машината,
получава съответните импулси от управляващата машина и
точно следва чертежа, преобразуван в цифрови данни. Следова-
телно в дадения случай отпада необходимостта да се изработва
и самият чертеж, остава само математического начисление на
формата на частите. Тези цифрови данни могат да се нанесат на
управляващата (програмната) лента, да се запишат на магнитна
лента или магнитен барабан.
Една такава математическа моделираща машина може да
287
изпраща своите управляващи импулси не на една, а на много
машини едновременно, а ако е нужно, може да ги предава по
проводник или радио на голямо разстояние.
Приливите и отливите създават много грижи и безпокойства
на жителите в много страни, разположени по бреговете на океана
или морето.От технитеприщевки зависи корабоплаването, ри-
боловството, строителството в крайбрежната зона и развитието
на редица други важни клоновев стопанството. От своя страна
върху характера на морските приливи и отливи оказват влияние
движението на Луната и Слънцето, релефът на океанското дъно,
очертанието на бреговата линия, годишното време и редица
други променливи фактори.
Електронната сметачно-решаваща машина, ако се вкарат в
нея най-пълни Дании за закономерностите на това природно яв-
ление, може в продължение на няколко дни да определи харак-
тера на всички приливи и отливи, конто могат да настъпят по
всички крайбрежия на земното кълбо.
Може би е трудно да се измисли по-сложна задача от изчис-
лението на съвременен самолет или управляван снаряд, предна-
значени да летят със свръхзвукова скорост. Реактивният само-
лет започва да лети най-напред с дозвукова, след това със зву-
кова и най-после със свръхзвукова скорост. При кацане на апа-
ратите този ред естествено се изменя.
Законите за съпротцвлението на въздуха и динамиката на
летенето с различии скорости са съвсем различии. Те зависят от
височината, на която се движи самолетът, от годишното време,
атмосферните условия и т. н. Освен това през време на летенето
се изменят и данните на самия самолет, намалява се запасът от
гориво, изменя се разпределението на теглото му, при свръхзву-
кова скорост тялото на апарата се нагрява и т. н.
Всички тези иепрекъснато изменящи се условия и характе-
ристики зависятедна от друга и никога не могат да се свържат
всички заедно в максимално благоприятна комбинация, а и
принципно това е невъзможно.Всичко, което може да се направи,
е да се създадат някакви компромисни оптимални условия, да се
повишат един характеристики, като се намаляват до известна
стелен други.
Разбира се, цялата тази работа изисква безкрайно дълги
трудопоглъщащи изчисления с безброй променливи величини.
За да се извършат тези изчисления, биха били необходими де-
сетки хиляди работници и десетки месеци усилен труд.
Но всички тези променливи данни, колкото и да са на брой,
могат да се вкарат в моделиращата машина. Колкото повече са
2о8
тези Дании, толкова, разбира се, no-сложна и по-голяма трябва
да бъде такава машина. Програмата на действията й изисква
доста много труд, трябва да се установят логическите зависи-
мости на едни или Други характеристики от много други характе-
ристики, да се определи при какви условия много взаимно ану-
лиращи се данни могат да бъдат изключени от по-нататъшните
изчисления.
Такава работа може да отнеме и повече време, отколкото из-
числението на никой конкретен самолет. Но когато тя най-после
бъде извършена, моделиращата машина мигновено ще даде от-
говор на какъвто и да е въпрос па конструктора.
Искате да удължите крилете? Да измените формата на скося-
ването им? Заповядайте, моделиращата машина веднага ще
покаже на конструктора къде и какво той печели, какво губи,
какво не трябва да прави, иначе самолетът ще се разпадне във
въздуха. Нещо повече, като се вкарат в изчислителната машина
конкретни условия за мястото и времето, може да се застави из-
браният тип самолет да извърши «полет» от старта до приземява-
нето при най-разнообразнн условия, дори до бойни маневри, с
пълен показ на най-важните му характеристики «през време на
летенето». Такива «полети» могат да се повтарят безброй пъти,
като всеки път се изменят пзходните условия. Ако тези условия
са много,можете да заредите машината за цяла нощ и да си идете
в къщи, а на сутринта тя ще ви даде онези варианти, конто вне
предварително сте отбелязали с нещо на управляващата
програма.
Такива машини са вече построени, през време на работата
те иепрекъснато се усъвършенствуват и подобряват; тяхната
работа е да пестят огромен труд на учените, конструкторите и
инженерите.
Особено широко развитие намериха всевъзможните сметачно-
решаващи машини и уредби във военното дело, в създаването
на самонаправляващи се и самоуправлявани снаряди, в зенит-
ната артилерия, военната радиолокация и други области.
Във връзка с това ще опишем само едно интересно приложе-
ние на такива машини.
През време на война успехът на борбата с противниковата
артилерия зависи до голяма степей от това, дали могат да се от-
крият, да се нанесат на картцте всички без изключение артиле-
рийски батареи и отделимте неприятелски оръдия. Това позво-
лява в момент на решцтелно настъпление те да бъдат унищожени
или смазани. Иначе дори добре подготвената и успешно започ-
ната операция може да пропадне.
19 Що е радиоелектроника
289
Наред е обикновеното разузнаване войсковите части във
всички страни имат всевъзможни технически уредби за откри-
ване на противниковите ©ръдия, включително звукови и радио-
локационни. Големи над'ежди се възлагат и на фоторазузнава-
нето от въздуха.
Най-сигурен и най-добър начин да се скрие от противника
местоположение™ на оръдията, разбира се, е онзи, при който
тези оръдия биха могли съвсем да не стрелят. Но дори замаски-
рана батарея, предназначена за откриване на внезапен огън по
настъпващите, е принудена при приетрелването да даде пене ня-
колко изстрела. А това вече ще даде възможност на противника
да открие мястото, където тя е разположена. Друг© нещо е, ко-
гато стрелят едновременно твърде много оръдия. В обилия арти-
лерийеки гръм много мъчно може да се определи каква батарея
стреля и откъде.
Породила се мисълта: не може ли по долетелия снаряд да се
определи точно отк'ъде е бил насочен той и по такъв начин да се
узнае къде е разположено оръдието. Оказало се, че това е въз-
можно.
Умело насоченият лъч на радиолокационната уредба, която
има твърде подвижно антенне устройство, улавя снаряда в мо-
мента, когато той се намира във въздуха. Щом снарядът пепадне
в лъча на радиолокатора, антената автоматично започва да
следи летенето на снаряда в отделна дъга от траекторията му,
като се върти и наклонява според движението на снаряда.
В съеция момент заработва сметачно-решаващата машина,
която определи по непрекъснато изменящото се разстояние и
относителното преместване на снаряда неговата скорост, посо-
ката на летенето и други данни. След като снарядът е изминал
част от дъгата на своето летене и в машината са се натрупали
достатъчно точни данни за траекторията, една от веригите на
машината изчислява онази част от траекторията, по която е
летял снарядът, преди да го улови лъчът на радиолокатора.
Като я определи, уредбата отб'елязва точката на излитането на
снаряда върху картата и изпраща на своята батарея координа-
тите на целта и командата да открие огън, като всичко това ус-
пява да извърши преди снарядът, издал разположеиието на
батареята си, да е паднал на земята (фиг. 88).
Особено интересно бъдеще ще имат тези машини в ерата на
космическите пътешествия..
По всяка вероятност първото летене с кацане на Луната,
на Марс и Други планети ще бъде извършено не от хора, а от
ракети, пълни с всевъзможни апарати. Цялото летене на такава
2S0
Фиг. 88. Сметачната машина дава възможност да се открие место-
пол ожението иа противниковата минохвъргачка, начислено, като се
аиализира летенето на току-що пусната от нея мина:
1 — радиолокатор; 2 — сметачно и командно устройство
механизирана ракета ще се контролира в известии границиот
Земята, а поведението на ракетата през време на летенето —
от апарати, монтцранн в самата ракета. Никой не знае и не може
да знае абсолютно всички условия, в конто ще попадне косми-
ческият кораб, откъснал се от Земята. Изчисленията на летенето,
извършени на Земята от учените, могат да наложат сериозни
поправки и изменения през време на летенето. Могат да изник-
нат и непредвидени обстоятелства — среща с метеор, облаци от
космически прах, неизвестно засега влияние на космическите
излъчвания върху кораба н Др. Затова главен «водач» на та-
кава ракета ще бъде сметачно-решаващата машина с поставената
в нея програма за управление на летенето й с многобройните
варианти за поведението на ракетата при всички възможни
случаи: аварии, спирания на отделни механизми, апарати и
др. В определени момента на летенето машината ще включва
и изключва а паратите и уредбите, ще съобщава на Земята пока-
занията на апаратате, хода на изчисленията, а също тъй ще
приема сигнали, конто изменят програмата на работата й.
В заключение трябва да сеспрем на още една Страна от въз-
можното използуване на такива машини.
Тяхната способност да решават разнообразии логически
задачи и да управляват работата на Други машини накарала
291
учените да се заловят сериозно с разработването на теория за
управлението на различните процеси изобщо. Във връзка с
това учените започнали да изучават процесите на управление,
конто стават в живия организъм, включително и функциите на
най-скрития човешки орган — мозъка и мисловния процес.
Мисълта им била такава. Не може ли, като се изучава мис-
ловният процес в онези граници, в конто изобщо се поддава на из-
следване, да се изведат някой закономерности и зависимости,
конто биха могли да се внесат в логическите програми за дей-
ствието на машините, като се усложнят по този начин задачите,
конто те могат да разрешават.
Като изследвали жизнената дейност на живите организми,
учените открили, че в някой случаи процесите в тях са много
сходни и се подчиняват на също такива закономерности, както
и работата на всевъзможните автоматични системи и машини.
Оттук се породила мисълта: не могатли да се построятспециални
машини, които-да копират някой функции и закономерности на
живня организъм?
С помощта на такива машини биха могли не само да се изучат
тези закономерности, но и като се вкарат в машините нови ус-
ловия, да се получат някакви ббратни действия и реакции с
оглед да се предвиди дали ще се проявяват такива реакции в
живия организъм.
До голяма степей тук се имало пред вид да се направи опит
да се открият възможни аналогии в работата на човешкия мозък,
в неговите условии и безусловни рефлекси с най-сложните и
прецизни електронно-изчислителни логически машини.
Някой аналогии били установени и редица реакции, конто
стават в живия организъм, били възпроизведени успешно в
машините.
Опитите на изследователите да открият аналогии на висшата
нервна дейност на човека с работата на електронно-изчйсли-
телните машини породили сред учените в капиталистцческите
страни неправилното убеждение, че между поведението на живия
организъм и сложната машина няма непроходима граница.
Цялата работа е в съвършенството и развитието на машините,
твърдят такива «учени»; мислещият мозък се различава от съ-
временната сметачно-рещаваща машина главно по това, че в мо-
зъка има 10 милиарда клетки, а в машината — само 20 хиляди.
Виж, когато бъде създадена машина с 10 милиарда работни
клетки, тогава същите закономерности, конто съществуват в
дейността на човешкия мозък, ще заставят тази машина да съз-
дава самостоятелно връзки, непредвидени от вкараната в нея
292
програма, и да изработва рефлекси;тя ще започне да проявява
нещо като «мислене», «разсъждаване», способност към обучение
и Други присъщи на човешкия мозък функции.
Няма нужда да доказвамеползата отсериозното и всестранно
иЗучаване на функциите на живия организъм чрез прецизни,
специалист конструирани сметачно-решаващи машини. Но
силно се заблуждават онези изследователи, конто се опитват
да отъждествят живия организъм на човека и неговото мислене
със закономерностите, конто ще съществуват дори в най-слож-
ните и съвършени сметачно-решаващи машини на близкого
или най-далёчното бъдеще.
Подобии «научни» теории имат напълно ясна и определена
цел. Капптализмът осакатява науката и я превръща от средство
за увеличаване на обществените материални богатства в сред-
ство за разрушение, в оръдие за усилване на експлоатацията
на трудещите се. Подтиквана от страха за бъдещите социални
сътреёения, буржоазията се опнтва с бесни темпове да реали-
зира своята вековна мечта за машина, която би могла напълно
да замести човека в труда и във войната.
Желязно чудовище, без трепет унищожаващо всичко, което
му заповядват, машина, покорно и безропотно създаваща в
заводите принадена стойност, «лишена от опасни мисли» и склон-
ност към обединение в профсъюзи — какво по-привлекателно
за капиталистическите хищници!
Копнежът за механични роботи владее вече отдавна миелите
и чувствата на буржоазията. Като се прикриват с примамливи
разсъждения за общочовешкия прогрес на науката и на обще-
ството, буржоазните идеолози се стремят да докажат, че почти
всички полезни човешки функции са в същност само технически
и инженерии характеристики, конто не само се поддават лесно
на измерване и превод на езика на килограмите, метрите, секун-
дите и други единици, но и с no-голяма или по-малка прибли-
зителност могат да бъдат възпроизведени чрез средствата на
съвременната техника, особено на електрониката.
Тези «умозаключения» са много важни за империалистите.
Сред всички съвременни машини и механизми за изтребление
основни, решаващи остават онези, конто сё управляват непо-
средствено от човек. Колкото сложен и съвършен да бъде на-
пример съвременният реактивен самолет, край кормилото му
все пак трябва да седи жив човек -— летец. «Бездушната ракета»
се пуска също от човек. Ако тя се управлява по радиото, край
апаратурата за управление все пак седи човек. И колкото и да
комбивират буржоазните учени безбройните сметачно-решаващи
293
механизми, електронните схеми, елементите на паметта, фото-
елементите, релетата, серводвигателите, генераторите и хиля-
дите други усъвърш'енствувани прибори, колкото и умело да
работят понякога тези прибори — все пак те си остават меха-
низми, за управляването на конто в никой решаващ стадий
пак е нужен човек.
И именно това плати творците на подобии машини. Не всеки
човек може да се застави да сее смърт сред жени, деца и старци,
да унищожава градове и страни, да бъде изпълнител на подлите
и безумии планове на човекомразците.
И капитализмът се бори ако не за пълно заместване на
човека, поне за намаляване на хората при всички решаващи
лостове на управленнето в своята военна машина. Буржоазните
«пророни» в лицето на генералите и адмиралите на армията и
флота в САЩ подтикват своите учени и инженери, карат ги да
бързат, като им набиват в съзнанието, че сега бойна единица е
«човекомашината», а не просто човекът, не просто машината.
В края на краищата върши се покушение и върху мозъка,
и върху организма на човека. Вместо неизмеримо нара’стване на
средствата за борба на човека с природните Сили, като се из-
ползуват постиженията на съвременната електроника и кибер-
нетика (наука за управляване на най-сложните процеси в ма-
шините и човешкия организъм, за да се пренесат тези законо-
мерности в конструкциите на най-чудните машини на бъдещето),
буржоазните учени се опитват да създадат такива механизми
и системи, конто биха ги отделили от твореца на тези машини -—
човека. Но колкото и напред да отидат в своего развитие
всички най-съвършени, копирани от човека машини, в своя
про’грес човекът винаги ще изпреварва тяхното развитие.
И с течение на времето тази разлика само ще се увеличава.
ЕЛЕКТРОНИКАТА В МЕДИЦИНАТА
На 6 август 1753 год. след малък приятелски спор с великия
руски ученМ. В. Ломоносов «за цвета на искрите, извличани
от гръмотевичната машина», извести ня т учен професор Рихман се
възползувал от бурята и се опитал да извлече искра от меден
прът, поставен на покрива на къщата му. Разнесъл се трясък
и ослепително ярка искра поразила учения. Руската наука из-
губила един смел експериментатор, който с опит искал да до-,
каже твърдението на М. В. Ломоносов, че няма разлика между
природного електричество — мълнията и електричеството,
което досега получавали в лабораториите: и едното, и другото
са могыца природна Сила.
Човечеството се е за познало със страшната сила на мълнията
още от най-ранното си детство. Величествеността на това явление,
ослепителната яркост, трясъкът на гръмотевиците просто пла-
шели човека. Но още повече поразявала въображението му с
нищо несравнимата тайнствена Сила на мълнията.
За миг мълнията разцепвала грамаден вековен дъб. Тежки
каменни стени се отмествали, къщи и селища пламвали като
€арут и същевременно върху хората и животните, поразени от
мълния, често не намирали дори най-малко петънне, следа от
изгаряне или ранички. Хора, случайно незагинали от удара на
мълния, разказвали за преживените от тях необикновени усе-
щания. Имало дори случаи, когато след поразяване от мълния
парализирани започвали отново да се движат и неми придоби-
вали способността да говорят.
Също тъй отдавна хората се запознали с друга, не по-малко
тайнствена Сила, много сходна по усещане с действието на мъл-
295
нията. Допирът до някои породи риби причинявал толкова си-
лен удар, че човек изгубвал съзнание. Такива риби били, между
другого, електрическите скатове.
Още в най-старо време хората забелязали особените свой-
ства на тези неразбираеми за тях явления и се стараели да ги
приложат при лекуването на болестите. Например в древния
Рим при невралгични болки в главата лекарите привързвали
електрически скат към главата на пациента. Както е известно
сега, електрическите разряди на тази риба достигат напрежение
от няколкостотин волта.
Лекарят Уйлям Джилберт — един от първите учени, който
в средните векове започнал да изучава магнитните и електри-
ческите явления — толкова успешно ги прилагал, че през
1601 год. бил дори назначен за личен лекар на ангдийската кра-
лица Елизабет.
По онова време естеството на електрическите явления още
не било открито. Изучавало се само действието на природного
електричество, или така нареченото статично електричество,
получавано например при натъркване на стъклени пръчки
или късчета различии смоли с кожа или коприна. Именно с
опита си да докаже връзката между природного електричество —
мълнията, и статичного — «изкуственото» — електричество
професор Рихман заплатил е живота си.
През 1770 год. италианецът Галвани направил поразително
откритие. Като се стремял да докаже, че съществува животинско
електричество, което е причина за движението на организма,
той при някакъв опит окачил отрязани жабешки крачка с медиа
кукичка на металната ограда на къщата си. Ученият забелязал,
че в момента, когато се допирала кукичката до оградата, крач-
ката се движели. Заинтересуван от това явление, Галвани на-
правил едновременно две важни открития: намерил начин да
получи електрически ток, който се образува при контакт на
различии метали, и открил съкращаването на мускулите на
животного под действието на този електрически ток.
Сто години по-късно било установено обратного явление:
при съкращаване на мускулите на животного се появява елек-
трически ток, който може да бъде открит и измерен.
Впоследствие не е имало нито едно що-годе съществено от-
критие в областта на електротехниката, което любознателният
човешки ум да не се е опитал да приложи за целите на медици-
ната и за изследванията, свързани с функциите на човешкия
организъм. Все повече лекари се обръщали към електротехни-
ката с надежда да получат в най-новите й открития ключ към
296
разрешаването на медицински проблеми. За голямото значение
натозисъюз достатъчно говорят такива имена като Рентген,
открил лъчите, наречени наймете му, Д’Арсонвал, чийто методи
за лекуване с електрически ток се прилагат и досега, руският
учен Петров, открил волтовата дъга, и много други. Електрон-
ните прибори намерили особено широко приложение в науката
за живите организми и в медицината.
Без преувеличение може да се каже, че сега няма такъв
клон в биологията, физиологията и медицината, където в една
или друга степей да не се използуват електрониката и радио-
техниката. В същото време няма нито'едно що-годе съществено
откритие в областта на електрониката и радиотехниката,
което да не може пряко или косвено да бъде използуване в
медицината.
Едва ли може да се изложи в нашата книга дори най-интерес-
ното от тази облает на приложение на електрониката; затова ще
се спрем само на най-новото или най-малко известного
МОГАТ ЛИ ДА СЕ ИЗОСТРЯТ СЛУХЪТ И ЗРЕНИЕТО
НА ЛЕКАРЯ?
Някой човек заболява сериозно. Дошлият лекар нреслушва
най-напред сърцето и дробовете му с добре познатата на всички
слушалка. Опитният лекар ще се ориентира прекрасно във
всички тънкостц на шумовете и звуците, конто се появяват при
работата на сърцето и дробовете, и без особен труд ще установи
едни или други нарушения, характерни за различимте болести.
Но представете си опитен, заслужил лекар, който не чува добре.
За него незначителните изменения на шумовете, хвърлящи свет-
лина върху болестта, могат да останат незабелязани и Диагно-
зата на заболяването да бъде поставена приблизително или
дори неправилно.
И тук в помощ на лекаря идва съвременната техника. Вие
влизате в аудитория, пълна със студента и лекари. Професорът
демонстрира пациента, обяснява особеностате на заболяването
им, характерните признаци на болестта и методите за определя-
нето й.Той допира до гьрдите на един пациент капсула, съеди-
нена чрез проводници с малко устройство, и в аудиторията се
разнасят твърде силните и ясни биения на сърцето и шумът на
дишането; чува се всичко, дори най-слабите шумоления.
Но ето угасва светлината и след пауза, необходима за да
свикнат очите с тъмнината, върху голям екран се появява уве-
297
личено изображение на гръдния кош, който се вижда бла-
годарение на рентгеновите лъчи. Всичко, за което е говорил
професорът, се вижда на екрана. Електротехниката и радиотех-
никата са дали възможност да се пости гне това. В капсула та,
която професорът е долепил до гърдите на пациента, се намира
пластинка от сегнетова сол, единият край на коятое закрепен
към тялото на капсулата. Пластинката трептн под влиянието
на тласъците на мускулите и клапите на сърцето, а също така
и от по-силните и по-слабите шумове, произвеждани от дробовете
и потока от кръв. Дори незначителните трептения на пластин-
ката предизвцкват на повърхността й малки електрически на-
прежения, конто се засилват от мощен усилвател и се подават
на висококачествен високоговорител. Всичко изглежда много
просто, почти като възлроизвеждане на грамофонни плочи по-
средством звукоснимател. Но зад тази простота се крпят десетки
години упорит труд на химици, радиотехници и лекари, който
последователно разработват частите на устройство™ и метода
за приложение™ му. Благодарение на новите мощни рентгенови
тръби, снабдени с усилватели на светлината, стана възможно
да се демонстрира дейността на сърцето върху доста голям екран.
ВсцЧки приведени от нас примери съвсем не изчерпват по-
мощта, която съвременната електроника оказва на работниците
по здравеопазването.
СЬРЦЕТО И МОЗЪКЬТ - ГЕНЕРАТОРИ
НА ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ТОК!
Да се върнем в аудиторията, където се водят занятията на
лекарите и студентцте-медцци.Тук отново е запалена светлината,
демонстрацията е свършила и професорът е раздал на слушате-
лите листчета, на конто е нанесена лъкатушеща, периодично
ловтаряща се крива. Това е електрокардиограма — запис на
електрическите токове на сърцето, още едно от крайне чудните
постижения на електрониката.
Ние вече говорихме, че при съкращаване на мускулите се
появяват съвсем малки електрически напрежения. Тъй като
сърцето е мощен мускул, при всяко негово съкращаване, при
всяко движение на клапите му, дори при съкращаване на съ-
довете се създават микроскопични електрически заряди. Ако
трябва да се установи от какво е умрял някой, който се е оплак-
вал от болки в сърцето, постъпва се така: отваря се гръдният
кош и се изважда сърцето. Но ако трябва да се лекува този чо-
298
Фиг. 89. Електронната апаратура дава възможност да се от-
крият и запищат слабите електрически токове, създавани от
сърдечните мускули
век? Не може да се извади сърцето му,за да се изследва неговата
работа. И тук съвременната радиотехника дава в ръцете на ле-
каря гъвкаво и прецизно оръжие.
Напреженията, генерирани от мускулите на сърцето, трябва
да преминат през мускулите на гръдния кош. Като преодоляват
тези прегради, те толкова отслабват, че стигат до една хилядна
част от волта — миливолт. Освен това човешкият организъм
има и много други мускули, всеки от конто на свой ред генерира
собствени напрежения, при което някой от тези мускули са
разположени по-близо до повърхността на тялото, отколкото
сърцето. При тези условия е почти невероятно да се открият
напреженията, създавани например от работата на клапите,
намиращи се при това и в самото сърце, или напреженията,
създавани от съкращаванията на съдовете. Но и те могат да
бъдат измерена. Получените сигнали трябва да се усилят ми-
лиони пъти. За това се използува един много чувствителен апа-
рат — усилвател на сърдечните токове — електрокардиографът.
По такъв начин, като слуша работата на сърцето, като вижда
съкращаването му, размерите и положението му, като анализира
дейността на различните му участъци, лекарят може да си съ-
стави ясна представа за болестта на сърцето, да различи главного
от второстепенного, да види влиянието на един или други методи
за лекуване (фиг. 89).
Но всичко това е възможно, ако се извършва в клиника, в
научен институт. А какво трябва да прави лекарят, ако се на-
ложи да посети пациента в къщи? Цялата апаратура не може да
299
ЕЛЕНТ РОЕ НЦЕФАЛОГРА М А
Фиг .90. Енцефалограма на токовете, възбуждани от веществото на
мозъка в главата:
1 — записване на нормалям мозъчни токове: 2 — форма на тока при’якои психически;
ваболявания
се завесе при леглото на болния. Съвременната техника дава
възможност да се конструира джобен апарат за преслушване —
електрическа слушалка. Апаратьт позволява на лекаря да пре-
слуша болния също тъй, както се прави в клиниката, без опас-
ност да се изпусне нещо важно поради пречещи странички
шумове. През последимте години са разработени и портативки
електрокардиографи, конто позволяват да се снеме кривата на
сърдечната дейност при леглото на болния.
Любознателният човешки ум не се задоволил със създаването
на този на глед съвършен апарат. Учените разсъждавали така:
ако работата на мускулите предизвиква електрически напре-
жения, тогава не предизвиква ли някакви електрически процеси.
нашето мислене, на никого непознатата дейност на човешкия
мозък? Сега вече с положителност е установено, че и мозъчната
дейност предизвиква електрически токове с незначително напре-
жение от 15 до 100 микроволта, т. е. милионни части от волта.
Записването на мозъчните токове е гордост на съвременната
радиотехника и медицина и открива примамливи перспективи
300
за изучаване на най-сложната страна отдейността на човешкия
организъм (фиг. 90).
Още първите стъпки на тази нова наука, наречена електро-
енцефалография, позволили да се различават никои душевни
болести. Кривата, която записва мозъчната дейност на здрав
човек, се различава рязко от кривата на болен. Не само душев-
ните болести, но и Други силни душевни преживявания изменят
рязко кривата на мозъчната дейност.
Техниката на записването на такива криви е още сложна.
Пациентът се поставя в положение на пълна разслабеност в
екранирана електрическа стая. Тялото му се заземява на ня-
колко места. Тъй като най-малките признаки на пот нарушават
рязко показанията на апарата, въздухът в стаята трябва да
бъде прохладен, да има определена температура, влажност и
постоянно да се смени. Намного места върху главата на болния
се поставят електрически контакта.
Аларатът е много ценен и за откриване на мозъчни тумори.
Ако в никой участък на мозъка има тумор, той нарушава дей-
ността на дадения мозъчен участък — следователно изменя се
и кривата на електрическия ток.Апаратътпозволява да се открие
точно дори областта на тумора.
На същия този принцип е основана електромиографията,
301
т. е. записването на електрическите токове, създавани от мус-
кулисто влакно (фиг. 91).
Пред вас се намира човек, който е бил тежко ранен. С най-
големи усилия лекарите-хирурзи са успели да запазят ръката
му. Болният е избягнал ампутацията, но. . . крайникът е атро-
фиран, мускулите не действуват. Никакви усилия не помагат.
Лекарите опитват различии методи за лекуване, но често те не
могат да кажат с положителност дали има надежда да се върне
животът в този мъртъв крайник. Електромиографът уверено
дава такъв отговор. В мускулатурата се вкарват две игли, съе-
динени чрез проводници с апарата.
Обикновено дълго време преди ръката или кракът да при-
добият способността да се движат, мускулът залочва да живее
свой живот, незабележим нито за лекаря, нито за болния.
Но животът на мускула се проявява с почти незабележимия
електрически ток. Този ток, усилен милион пъти, показва на
лекарите, че усиленият им труд не е отишъл напразно: ще минат
няколко седмици или месеци и болната ръка щесе движи. Всичко
това е станало възможно пак благодарение на електрониката.
У ЛТ РАЗ ВУКЪТ Л ЕНУ В А
В медицината могат да намерят твърде широко приложение
и недоловимите от човешкото ухо трептения — ултразвуковите
вълни.
С какво те примамват медиците? Първо, ултразвуковите
вълни много удобно и лесно се концентрират в тесни снопчета
с почти също такива вдлъбнати огледала, както и при светлин-
ните лъчи. Второ, те могат да носят доста големи мощности и
следователно на онова място, където са концентрирани, дей-
ствието им е сцлно.
Ултразвуковите вълни се разпрострапяват различно в раз-
личайте среди. Като срещнат на пътя си някое препятствие, те
или ще се поглъщат, или ще се отразяват обратно, или ще се
отклоняват встрани. По силата на пристигащите обратно отра-
зени вълни може да се съди за плътността на средата, в която
те се разлространяват, а по време на пътуването им до целта и
обратно — за дълбочината, на която се намира препятствието.
Като се знае посоката на изпращаните във вътрешността на
предмета вълни и на тяхното отражение, може да се узнае точ-
ного местоположение на отразявашия ги участък, да се изясни
нееднородността на предмета.
302
С помощта на ултразвукови трептения много удобно се от-
криват твърди тела в никоя еластична или течна среда.
Точно това обстоятелство интересува твърде силно медицин-
ските работници. Например такива опасни за здравето, а често
и за живота на хората болести като образуването на камъни
в жлъчния мехур, бъбреците или пикочния мехур могат много
мъчно да се определят и още по-мъчно да се лекуват. Рентгене-
вият апарат не открива тези камъни, тъй като те са «прозрачни»,
за рентгеновите лъчи, а те могат да се отстранят от организма
само чрез сериозна коремна операция. Такъв камък се намира
обикновено в кухина, заобиколен или от меки тъкани, или от
течност, сравнително отдалечен от костите. Ето защо, ако много
тесен лъч от ултразвукови вълни се насочи към облает на тя-
лото, където се предполага, че има камък, то по отражение™
на тези вълни или по съпротивлението на минаването им през
този участък може не само да се открие камъкът, но и прибли-
зително да се определят очертанията му, а следователи) и
големината му.
Обикновено камъните, конто се образуват в организма, не
са много твърди.
Когато лъчът на ултразвуковите вълни е открил такъв ка-
мък, можеда се направи опит, като се усили енергията на треп-
тението, камъкът да се разруши и да се превърне ако£не в
пясък, ионе в дребни късчета, конто ло-лесно могат да излязат
навън по естествен начин. Само това вече е достатъчно, за да
облекчи състоянието на болния (фиг. 92). Бавното внедряване
Фиг. 92. В съвременната медицина започнаха да се нрилагат
широко ултразвуковите (недоловимите) вълни, създаваии с по-
мощта на сложна електронна апаратура. Снопчета от такива
вълни дават възможност да се открият и разрушат камъни в
бъбреците и тумори
303
на тези апарати в лекарската практика се обяснява със слабата
изученост на въпроса и с опасността, която се появява за окол-
ните тъкани, ако ултразвуковият лъч се концентрира не върху
камъка, а върху плътна тъкан или течност. Освен това засега
още не са намерени сигурни и прости начини за концентриране
на ултракъсите вълни в много тясно снопче, да речем с диаметър
като на молив.
С по-малък успех, но с по-голяма вяра в крайния положи-
телен резултат се правят опити да се открият и след това разру-
шат посредством ултразвукови вълни злокачествени тумори,
особено в мозъка, където в повечето случаи не може да проникне
ножът на хирурга. В много случаи болният с камък в бъбреците
или в други органи може да живее и работи дълго време; ту-
морът в мозъка води бързо болния към смъртта. Затова лекарите
следят с особено внимание успехнте на твърде далечната от меди-
цината облает — електрониката и на създадения въз основа на
нея клон — техниката на ултразвуковите трептения. Сега вече
е конструиран апарат, чрез който могат да се открият тумори с
диаметър около 1 милиметър.
РЕЦЕПТА ОТ XX ВЕК: ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ТОК ТРИ
ПЪТИ НА ДЕН ПО...
Говорихме вече за трагичната смърт на руския учен Рихман,
опитал се да улови мълнията, която се оказала не нещо друго, а
много силен, но краткотраен електрически разряд с напрежение
милиони и десетки милиони волта. Е добре, но какво ще стане,
ако се подложи човек на действието на електрически ток с по-
малка сила, която не представлява опасност за живота му?
Тази мисъл, зародила се в умовете на учените и лекарите
приблизително през средата на миналия век, се осъществи сега
и се превърна в голям арсенал отелектрически апарати и уреди,
с който лекарите разполагат. С тяхна помощ те откриват и ле-
куват болести, правят много точни и финн опити. В този арсенал
от година на година все по-голямо и по-голямо място заемат апа-
рати, основани върху постиженията на електрониката.
По-долу ще разкажем именно за два такива извънредно за-
бележителни апарата.
Около средата на двадесетте години от нашия век в един от
много мощните и големи късовълнови магистрални предавателни
радиоцентрове в чужбина, където непрекъснато действували ня-
колко десетки наскоро монтирани мощни радиопредаватели,
304
администрацията се натъкнала на такъв случай: радиотелегра-
фистите се отказали масово от работата. Всички те обяснявали
отказа си със заболяване. Не помогнали и стачкоизменниците:
след късо време те сами прекратили работата си, като се оплак-
вали от лошото си здравословно състояние.
Лекарите, конто специално дошли, за да изобличат «стач-
куващите», не могли да съберат никакви улики срещу тях.
Наистина, посред дежурството при лекаря идвали оператори
ту единично, ту по няколко наведнъж, конто се оплаквали от
силна отпадналост и виене на свят. Термометърът показвал 40"С
и повече. Но след един ден температурата на болния спадала и
признаците на болестта изчезвали.
Скоро започнали да «стачкуват» и самите лекари. Когато
те дежурили в станция та, температурата им се покачвала из-
веднъж до 41°. Но щом се връщали в къщи, температурата им
постепенно се нормализирала.
Неразбираемата «стачка» щяла да продължи още дълго
време, ако учените не открили наскоро, чемощните къси вълни,
като действуват върху организма на човека и животните, мо-
гат да повишат рязко температурата му — да го сгреят отвътре,
а като действуват само върху ограничен участък — да повишат
температурата. да сгреят само този участък.
Като минава през тъканите и съдовете на организма, изме-
нящото се с огромна скорост електромагнитно поле взанмодей-
ствува с атомите на веществата. от конто са съставени кръвта и
тъканите на човека, предизвиква усиленото им колебание, което
води до повишаване на температурата, и най-главно до ускоря-
ване на някой бпофизични и биохимични процеси в организма
Работниците от предавателния радиоцентър започнали да
«боледуват», т. е. да се сгряват ненормално поради това, че адми-
нистрацията в желанието си да намали максимално вредните
загуби на излъчваната енергия не поискала да затвори новите
предаватели в екранизиращи метални мрежи.
Сега почти няма нито една дори най-малка поликлиника или
болница, в която да няма апаратура с УВЧ (ултрависока
честота).
Генераторът на ултракъси вълни има много скромни размери
и сравнително малка мощност. Радиовълните се насочват към
две пластини, конто са част от самото трептящо устройство
(трептящ кръг) на генератора. Променливото електромагнитно
поле, което непрекъснато се създава и изчезва между пласти-
ните, пронизва болното място и предизвиква в него едни или
други изменения, нужни залечебния курс. В зависимост отнуж-
20 Що е радиоелектроникэ
305
дата се изменя и енергията на това поле, неговата честота и
продължителността на облъчването.
Болните, конто са се избавили от сериозни заболявания с
помощта на скромния електронен апарат, го наричат «лъч на
живота».
ЕЛЕКТРИЧЕСКА „ПРИСПИ В АЧК А“
Онзи, който някога е изпитал върху себе си действието на
електрически ток, помни добре лредизвиканото оттока неприятно
конвулсивно сътресение; колкото по-високо е напрежението,
толкова по-неприятно и по-болезнено е това действие. Като се
пропускат силни, но краткотрайни постояннотокови импулсц
през мозъка на човека, може да сепредизвика у него състояние,
което напомня много пристъп на епилепсия.
Продължителните изследвания за влиянието на тока върху
човешкия мозък довели трупа съветски лекари до съвсем неочак-
ван резултат. Оказало се, че въздействието на малки постоя нно-
токови импулси със строго определена форма и честота пред-
извиква продължителен, спокоен и дълбок сън.По-рано това не
могло да се постигне без странички вредни явления дори с най-
съвършени приспивателни средства. Дълбокият продължителен
сън е основно средство за лекуване на цяла редица сериозни
иервни и психически заболявания, повишено кръвно налягане
и много други. Малкият електронен апарат се оказал в състоя-
ние да създава такъв изкуствен лековит сън.
ЕЛЕКТРОНЪТ В ХИРУРГИЯТА
Електрониката намира голямо приложение в хирургията.
Влизате в хирургического отделение. Водят ви много бавно към
операционната зала най-напред по един дълъг коридор, после
по друг. Това започва да ви омръзва. Най-после ви обясняват.
че са ви водили определено време по коридор, осветен отултра-
внолетовн лампи, светлината на конто действува смъртоносно
върху микробите, за да не внесете в операционната зала ми-
кроби — те всички са загцнали по пътя. В самата операционка
иепрекъснато светят също такива лампи. Благодарение на
тях в нея дори въздухът става стерилен.
Когато се прави операция на органи, богати с кръвоносни
съдове, много важно е да се избягват загубите на кръв. При про-
дължителни операции загубата на кръв от тези органи заплашва
ЗЫ
живота на болния. В такива случаи се прибягва до помощта на
електрическия нож. Ние вече казахме, че електрическият ток
е опасен за човека. Но като се повишава честотата на променли-
вия ток, той все по-мъчно почва да протича не само през човеш-
кото тяло, но дори и през добри проводници. При честотите,
използувани в радиотехниката, токът, въпреки голямото на-
прежение вече не протича през цялого сечение на проводника,
а като че ли се плъзга по повърхността му. Ето защо проводни-
ците за тези честоти се изработват във вид на тръби. Когато
човек се подложи на ток с много висока честота, токът, въпреки
голямото иапрежение, само ще го обгори, без да премине дъл-
боко в организма. Ако единият проводник на генератора се съе-
дини с хирургичния нож и се направи разрез, няма да се появи
кръв. Под действието на тока с висока честота мястото на раз-
реза се нагрява така, че всичките му кръвоносни съдове мигно-
вено се затварят и не се показва кръв.
ЛЕКОВИТИ ЛЪЧИ
Съвсем доскоро лъчистата енергия заемала много скромно
място в медицината. Положението се изменило, когато се появила
кварцовата или живачната лампа, много богата с ултравиоле-
тови лъчи. Тези лъчи действуват чудотворно при лекуването
на костната туберкулеза, червения вятър, рахита и други
болести.
Кварцовата лампа се използува широко за заякчаване на
организма, като дава на тялото много траен и здрав загар. Спе-
циални мощни лампи се използуват за стерилизиране на въздуха
и водата, за увеличаване на витамините в храната, за дезин-
фекция.
Различните участъци на ултравиолетовото излъчване имат
свои особености. Един предизвикват светене на веществата,
други действуват смъртоносно върху микробите, трети дават
загар на кожата, четвърти създават изобилие витамини в храни-
телните изделия. Като се използуват лампи с различно налягане
на живачните пари и филтри, могат да се изберат онези лампи,
конто са необходим!!.
Човешкото око не вижда ултравиолетовите лъчи. Затова
светлината от лампата, затворена в стъклена колба, която
пропуска само ултравиолетови лъчи, е невидима, т. е. не свети.
Такава лампа се нарича «черна светлина». Но под влиянието
на «черната светлина» светят кожата, зъбите, зениците, ноктите.
307
Ако се освети наглед гладка и чиста човешка кожа, на нея
веднага се виждат следите от порязвания, драскотцни и нара-
нявания.
Преди войната се случило такова нещо. В един московски
завод трупа работници конструирала мощна живачна лампа
«черна светлина». През време на изпитването те неведнъж се
разглеждали един други под нейните лъчи. Понякога се полу-
чавали куриози. Например зъбите на всички светели, а на един
от тях изведнъж изчезнали: колкото и да криел другарят,
«черната светлина» го издала — той имал изкуствени зъби.
Друг работник, който имал идеално чиста кожа, бил извънредно
учуден от това, че под лъчите на «черната светлина» кожата му
се оказала гъсто покрита с петна, невидими при обикновена
светлина. На другия ден петната се увеличили. Другарите му се
пошегували с него и забравили това, а след известно време
узнали, че работникът заболял от шарка.
Когато докарали лампата да я покажат на един виден съвет-
ски детски лекар, той потвърдил предположението на конструк-
тора, че при болести, придружавани от изриви и рани по кожата,
тези изменения стават вндими в лъчите на «черната светлина»
дълго време, вреди да могат да се видят при обикновена свет-
лина.' Това може да изиграе важна роля в ранното откриване
на много болести. Професорът установил, че лампата е много
полезна и при по-късната диагностика, когато в много сложив
случаи е нужно да се установи от какво е болен някои човек.
Ултравиолетовата лампа се оказала много полезна и в други
области на медицината. Например установено е, че ако болен
от диабет (захарна болеет) се подложи на системно облъчване
с ултравиолетови лъчи, това ще намали почти наполовина за-
харта в кръвта. Болният ще трябва по-малко да приема твърде
дефицитного лекарство — инсулин, но в замяна на това ще се
усили действието на този препарат.
СЛУХ, ЗРЕНИЕ, ГОВОР... - ЕЛЕКТРОННИ
Ако поради болеет или нещастни случаи човек е изгубил
слуха си, на помощ му идва ламповият усилвател, в който прие-
манитеотмикрофона звуци се усилватк се подават на малък те-
лефон, поставен в слуховия канал на болния. Целият апарат с
всички батерии и принадлежности има размери на табакера и
почти не се забелязва при използуване. В някои случаи изпол-
зуването на полупроводникови прибори позволява да се по-
308
телефон
Слънчеба батерия
Фиг. 93. Слухови апарати за слабочуващи. Мал ките им раз-
мери се получили чрез използуването на свръхминиатюр-
нн полупроводникови усилвателни прибори и части
мести такъв апарат в рамката на очила (фиг. 93). В най-послед-
ните модели на тези апарати не са нужни дори съвсем дребните
батерийки — тесе заместватотминиатюрнитеслънчеви батерии,
поставени в лръжките на
очплата.
Интересен опит бил на-
правен през време на война-
та. Един войник, който ле-
жал в болница, намираща се
под шефството на радиоза-
вод, бил изгубил гласа си
поради раняване. За него
конструирали специален ди-
намичен високоговорител, в
който към звуковата бобина
вместо дифузьор (хартиен
конус)била прикрепена мал-
ка възглавничка от кор к.Това
малко «динамо» с възглавнич-
ка се притискало плътнокъм
гърлото на ранения на онова
място, където по-рано са би-
Фиг. 94. «Изкуствен» глас
309
ли гласовите връзки. На малкото «динамо» се подавали елек-
трически трептения с честота около хиляда, т. е. звуци на един
тон. Като правел говорни движения с устните, гърлото, устата
и езика, раненият можел съвсем ясно да приказва. Малкото
«динамо» замествало липсващите гласови връзки (фиг. 94).
Навярно всеки, като срещне на улицата сляп и види безпо-
мощността му, би желал да има някакъв апарат, който да замести
изгубеното зрение на слепня.
Опитите да се построй такъв апарат вече дават резултати.
Това е своеобразна светлинна локация. Светлинен лъч от малка,
но силна лампичка се насочва надлъж по повърхността на
земята. Като попадпе на някое препятствие отпред, той се отра-
зява под определен ъгъл обратно. На пътя на отразения лъч
се поставя въртящседиск, по окръжността на който, на различии
разстояния от оста, са наредени отвърстия. Зад диска е поставен
иродълговат фотоелемент, съединен с усилвател и телефон.
Оптическите системи на прожектора и приемника са устроени
така, че в зависимост от ъгъла на отражението на светлината от
някое препятствие, а следователно и от разстоянието от него
(стена, човек, машина), връщащият се лъч попада на строго
определен ред отвърстия в диска на апарата. Броят на отвър-
стията в диска се увеличава от центъра към окръжността. Като
прекъеват снопчето светлина, което пада върху фотоелемента,
тези отвърстия създават тон с определена височина. По този
начин слепият може на слух сякаш да разглежда целия път
пред себе си. Поради малките размери на частите целият апарат
заема твърде малък обем. Вместо видима светлина в него може
да се използува невидима инфрачервена или ултравиолетова
(фиг. 95).
В тази облает радиолокационната техника може да се из-
ползува също така с голям успех. Във всеки случай това е още
непокътнато поле за по-нататъшни изобретения.
Отдавнашна мечта на изобретателите и конструкторите е
апарат за четене на книги от слепи. Има специални книги, на-
печатани с изпъкнали знаци за четене с пипане. В последно
време сепоявиха сравнително прости апарати за звукозапис на
хартиена или магнитна лента, с помощта на която слепият
слуша записано четене. Тук му е мястото да се каже, че и това е
един от клоновете на съвременната електроника.
Но всички тези средства за помагане на слепите да четат са
доста сложни и скъпи. Необходима е широка мрежа от специални
библиотеки със звукозапис. От световната съкровищница на
литературата се записват само сравнително малък брой избрани
310
Фиг. 95. Схема за действието на възможен светлинен локатор за
слепи. Изменение™ на ъгъла между светлинния лъч и центъра на
диска измени височината на звука, създаван от неговото въртене
произведения; това е много полезно дело, но то още не разрешава
проблемата. Неотдавна бе конструиран нов апарат, който дава
възможност на слепня да чете всякаква книга и който работи
по съвсем друг принцип. В него съвсем успоредно с редовете на
текста се мести главичка със специално устроен фотоелемент.
Светлинен лъч от електрическа лампичка във вид на тясна
ивичка, широка колкото реда, се плъзга непрекъснато по реда и
като се отразява от него, попада през тясна пролука върху
фотоелемента. Всяка буква отразява строго определено количе-
ство светлина. С помощта на специален усилвател това промен-
ливо количество светлина се преобразува в звукови сигнали с
определен тон. Оказва се, че слепите могат да усвояват много
бързо този своеобразен код. Макар че някой букви звучат почти
еднакво, «читателят» все пак отлично разбира текста на книгата.
Ами и обикновено виждащите четат по цели думи и изречения,
като често не забелязват грешките. Например изхвърлените
букви от правописа не ни пречатда четем старите книги. Сега се
правят'усилени опити да се създаде автомат, който вместо пре-
даване на звуци с различна височина да превръща трептенията
на количеството светлина, отразена от всяка буква, в звучене
на тази буква, а думите и изреченията на текста — в човешки
говор, дори и да звучи той неестествено и неясно. Работата на
науката е да го направи естествен и ясен.
311
ЕЛЕКТРОНИТЕ СРЕЩУ ТУМОРА
Като най-силни средства за лекуване на рака досега са били
смятани радият и рентгеновите лъчи, но тези начини, много ефек-
тивни при лекуване на външни тумори, са неприемливи за ле-
куване на вътрешни тумори, защото излъчванията на радия и
рентгеновитё лъчи действуват вредно и върху здравите тъкани.
Изследванията на атомното ядро дадоха възможност да се
създадат устройства за ускоряване на електроните или прого-
ните, така наречените циклотрони и бетатронп. Праволинейно
снопче от електрони или протони действува върху рака също
така, както и радият. На електроните могат да се дадат такива
скорости на движение, че като преминат през тумора, да се дви-
жат по-бавно от известна критична скорост. И тогава електрон-
ният лъч вече ще бъде безвреден за другите, здравите тъкани.
Гама-лъчите, конто се излъчват от радиоактивните вещества,
се разпространяват във вид на снопче. Да се съберат в тесен
лъч е извънредно трудно, те действуват почти еднакво раз-
рушително и върху болната, и върху здравата тъкан. Те
могат само да се заслонят, но от това полезного действие на
лъчите ще се намали. А електронният поток може да се съ-
бере в много тесен лъч, който пада само хръув мястото на
самия тумор; за тъканите, конто лежат над или под тумора,
той ще бъде разсейващ се, а следователно и безопасен. Това
открива нови перспективи за лекуване на рака с помощта
на такива уредби.
ЕЛЕКТРОНЕН ЛЕКАР
Повечето лекари смятат, че иай-важното в медицината е дпа-
гностиката, правилнотоопределяне на заболяването или състоя-
нието на човешкия организъм. Съвременната медицина има
работа с много голям брой всевъзможни болести и с още по
голям брой симптоми и прояви на болестите. Но сравнително
малко заболявания имат явни. специфични признаки. По-голя-
мата част от тях имат общи прояви, сходни с много други боле-
сти. Дори при феиоменална памет и огромен опит често пъти е
мъчно да се определят веднага или в допустимия срок редица
опасни болести, което от своя страна води твърде често до пе-
чални резултати. А какво трябва да правят младителекари,
конто още нямат достаточен опит, обширни познания и, да ре-
чем, не притежават блестяща памет?
3 2
Успехите в създаването на електронни изчислителни, анали-
тични, моделиращи и логически машини още отдавна вълнуват
лекарите и биолозите. Наистина, защо да не се конструира
електронна диагностична машина? Нима не може да се събере
нещо като задочен консулт от няколко хиляди най-добри учени
и лекари в страната, а може би и в света, кой го да разработи из-
вънредно подробно класификация на пай характернпте признаци
и прояви на всички или повечето известии болести, а също
така на възможни и неочаквани отклонения и усложнения, ком-
бинации с Други болести, маскиращи основного заболяване
и други данни? Цялото това богатство от знания може да се
събере в машината като нейна основна «памет». Тогава, ако в
такава машина се вкара програма-задача с признаци на кон-
кретно заболяване, а също така обективни данни, получени
чрез всевъзможни анализи и изследвания на болния, машината
би могла, след като извърши с огромна скорост голям брой срав-
нения, обхващащи одновременно много показатели, да отхвърли
всички несъвместими признаци и да даде точна диагноза на за
боляването-или няколко други възможни диагнози.
Това би позволило на лекуващия лекар, без да омаловажава
собствената си диагноза, да намери по-сигурно и по-точно край-
ната причина на заболяването.
Има и такива случаи, когато там, където е заболял човек,
няма лекар и болният не може да се заведе в най-къс срок при
лекар, например при експедиция, зимуване в далечна местност
и др. Първата и най-необходима помошчрез запитване по ра-
диото можеда се получи от такава машина, която напомня много-
томна медици иска енциклопедия. Естествено, никога никаква
машина няма да замести истинския лекар, но тя непременно ще
окаже огромна помощ на медининската наука.
Например известии са два вида заболявания на сърдечните
клали, конто по много признаци са много сходни помежду си
В единия случай болният може да се спаси само с хирургична
намеса, а в другия, обратно, такава намеса ще доведе досмърт.
И преди да направи крайно отговорния избор, лекарят трябва
да иретегли всичко, дори най-малките данни и признаци, за да
разреши въироса положително. Как да не пожелае тук да има
на разположение толкова компетентен консултант като диагно-
стпчната машина?
Засега още няма големи диагностични машини, но машини
за частична диагностика, например за ня кои сърдечни заболя-
вания, са вече построени. Съществуващите апарати — енцефа-
лографът, който записва мозъчните токове, електрокардиогра-
313
фът, който измерва токовете на сърцето, апаратите за определяне
на кръвното налягане, ритмите и шумовете на сърцето и много
други са в същност един вид готови части на такива диагно-
стични машини.
Неотдавна учените разработиха и друга много интересна
машина, която наподобява (копира) работата на сърцето. Тя
не само възпроизвежда картината на здравото или болното
сърце, но и дава възможност да се създадат всякакви условия,
конто дори не се срещат в работата на истинското сърце Такава
машина дава възможност да се изучават всички скрити признаци
и прояви в работата на нашия най-важен орган, за да се ориентп-
раме безпогрешно в онези случаи, когато той заболява. Това
стана възможно благодарение на обстоятелството. че работата
на сърцето се подава на обективни измервания чрез електронни
апарати по-добре от другите човешки органи.
Без средствата на електрониката едва ли биха могли да се
построят съвременните механизми на изкуственото сърце и
белите дробове, конто позволяват да се прави операция в
спряно и изключено от кръвообращението («сухо») сърце, апарати
за автоматично регулиране дълбочината на наркозата при
операциите, всевъзможни прибори, конто контролират проявите
на радиоактивните изотопи в организма, и много други апарати
и уредби, с конто вече са се въоръжили учените и лекарите.
Поради използуването на полупроводникови генератори
за електромагнитни трептения стана възможно да се конструира
апарат за изследване на храносмилателната система, голям
колкото хапче. Болният поглъща такова хапче и намиращият
се в него съвсем малък радиопредавател започва да предава на-
вън сигнали, конто показват налягането в стомаха и червата,
скоростта, с която се движи храната, характера на движението
иа стените на стомаха и червата и други важни за лекаря данни.
•Още цо-малки размери има ултрамикрофонът, който може да се
вкара през вената направо в сърцето. Той дава възможност на
лекаря да преслушва работата на сърцето в най-фините му прояви
именно там, където се зараждат ударите, силните и слабите шу-
мове, конто при обикновено преслушване отслабват и дори съв-
сем се губят при преминаването им през гръдния кош.
Това, което разказахме, дава само обща и съвсем не пълна
представа за богатството от средства за лекуване, с конто съ-
временната електроника въоръжава медицината. Няма съмнение,
че в най-близко бъдеще ще бъдем свидетели на нови важни от-
крития, конто съветските учени ще направят и в тази облает.
314
* *
Мъчно може да се намери такава облает на науката и тех-
никата, в развитието на която електрониката да не играе голяма
и постоянно нарастваща роля.
Колкото по-близо н по-ясно се очертава нашего забележи-
телно утре, толкова по-голямо значение при разрешаването на
неотложните задачи на комунистическото строителство придо-
биват въпросите на механизацията и автоматизацията на
производствените процеси. Да се ознаменува текущнят седемго-
дишен план с технически прогрес във всички отрасли на народ-
ного стопанство — такава цел постави пред съветския народ
XXI конгрес на партията. След проблемата на Голямата хи-
мия, на която изцялобеше посветен майският пленум (1958 год.)
на ЦК на КПСС, през юни 1959 год. беше свикан пленум
на ЦК, посветен на въпросите на комплексната механизация
и автоматизация. Разглеждането на тези въпроси показва убе-
дително с каква логическа последователност и настойчивост
нашата партия води съветския народ по пътя на комунизма.
Комунизмът означава изобилие на материал ни блага. А за
това на първо място е необходимо изобилие на електрическа
енергия, неограничени източници на евтини и достъпни суро-
вини, давани от съвременната химия. Но дори като има на
разположение огромни ресурси от енергия и суровини, човекът
никога няма да създаде с непосредствения си труд и милионна
част от материалните блага, необходим!! за живота на нового
общество. За това са нужни най-съвършени машини, конто, като
използуват изобилните източници на енергия и суровини, да
избавят хората от тежкия, уморителен труд, да освободят твор-
ческата и физическата му енергия, да създадат възможност за
изобилие на материални и духовни ценности в страната.
Най-важното е не само машините да заместват труда на хо-
рата навсякъде, където е нужно или възможно. Става дума за
непрекъснато, все по-разширяващо се освобождаване на ума и
физическите сили на човека за нови постижения във всички
области на неговата дейност—производствена, научна, културна,
за създаването на все нови, по-съвършени машини и меха-
низми, за нови стремежи. И тук електрониката трябва да има
огромна роля.
Сравнително доскоро в страниците на научно-фантастичните
романи олицетворение на най-съвременната наука и техника
беше човекът който включва и изключва голям брой изпускащи
искри прекъевачн и щракането на безброн електромагнитни
315
релета: общопризнатата мярка за скоросг се смяташе «мигване
на окото», а граница на мечтата за свръхбързото — гатанката
«кое е най-бързото на този свят?» с отговор «мисълта». Днес за
едно «мигване на окото», равно на 1 10 част от секундата, реак-
тивният самолет прелита няколкостотин метра, ракетата —
километри, деленето на атомното ядро трае част от микросекун-
дата, а свръхбързодействуващата кинокамера прави 33 милиона
снимки в секунда.
Никакви прекъсвачи, бутони и електромагнитни релета не
са в състояние да настигнат големия брой реакции, скорости и
точност на процесите, конто характеризират съвременната наука
и техника, а още повече онова. до което науката и техниката ще
дойдат след 7—10—15 години. Нещо повече, най-важните и най-
решаващите отрасли на човешките знания изобщо не биха били
възможни. ако човек не притежаваше онзи огромен арсенал от
средства за контрол и управление на машините, който дава
сега и ще даде в бъдеще електрониката.
Най-характерен за съвременната наука нейн символ е
крайно точният електронен прибор. Ето защо наред с атомната
енергетика и Голямата химия нашето време — времето на строи-
телството на материално-техническата база на комунизма —
е неразделно свързано с електрониката.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Като свърши пътуването по увлекателните простори на
днешната и утрешната електроника, авторът сякаш стигна до
онази точка, след която може да остави перото настрана и да
сметне, че е казал вече всичко най-главно и важно в областта
на съвременната електроника. Но в същност не е така. Сега
могат да се напишат още доста книги за делата и чудесата
на електрониката, конто, без да повтарят всичко казано дотук,
щеоткриват пред читателите все нови и нови области на тази не
с дни, а с часове развиваща се рожба на съвременната наука и
техника.
Такава е особеността на науката — никога да не се успо-
коява от постигнатото, да се стреми да разшири максимално гра-
ниците на опознатия свят. В това вечно движение напред
лежи залогът за безграничността на знанията и прогреса на
човечеството.
СЪДЬРЖАНИЕ
вткъде започва електрониката ................................ .14
Древните гърци, чудните камъни, електричеството . 15-
Електричеството може да «пътува»......................... .17
Какво станало, когато сс кръстосали пътищата на електрическия
ток и на магнита ... .22
Отк-риване на електрона 26
Светлината ражда електрони . 30
Електрони с големи енергии ............................. 32
Главного действуващо лице на книгата — електронът . 34
Електрони. оаждани от топлината 40
електрониката става наука ................................. • • 42
Електромагнитни вълни. Какво отношение имат те към електро-
никата .................................................. 42
От мълнията към радиото . ... йО
«Сила на комар» . 52
Съдържателиа пустота ......................................... 54
Предварителен ускорнтел на електрони . . 56
На границата на самовъзбуждапето 58
Когато електронът изостава . 63
Електронът замества искрата . . .65
От навивкн — към обемни форми ..........................v. 67
Какво заключение може да се нзвади от пътуването с лош шо-
фьор?......................... ... . . 70
Електронът в клопка ...................................... 73
Електрониката и . . . водопроводного дело 7 6
Ками лата и наръчът сено................ • ... 78
Молекулата — електронен прибор . ...80
Пресован звук..................................................84
Защо радиовълните се мушнаха в проводниците..............85
Обикновено уплътняване , . » » ................... 87
318
Говорещи машини .......................................... ,99
Необикновено уплътняване . . . . . . . 92
Електрическо «ко . ... 99
«Лунният метал» ... 100
Електрическо зрение ........... . 102
Как се предава непрекъснатостта на движението? 113
Съвременната телевизия 117
Недостиг на честотн 130
Телевизия на настоящето и бъдещето................. . 134
Голяма ли е разликата между електрическото око в пстинско-
то?...................... 134
Прозорче или широк ирозорец? 135
«Консервирана светлина»................................... 139
И все пак — близко или далечпо виждане? 142
Небесна дъга на екрана 154
Пътища на телевизията 166
«Второ зрение» ....................... .... .176
Колко е важно да се ориеитираме правилно! . 176
60 години радиолокация!.................................. .179
Разсъждение за «комаровата сила» . . 183
Бумеранг и цел ........................................... 190
Радиолокация или телевизия? . . 194
Нов «прозорец» към вселената . . . 200
Радиосветлина . . . . 203
Отзвуци от космически катастрофи 209
4)птика без светлина ........ .217
Увеличава ли увеличителното стькло? . .218
Долу светлината!............... .221
Протонът замества електрона . . 231
Фотоснимка на атома ... . 232
Може ли да се вижда в тъмнината? . . 235
Чудиите кристали . . .......... .241
Бомба, голяма колкото грахово зьрно . 242
Лоши изолатори и не много добрн проводници . 242
Чудеса в кристалната решетка . 243
«Борба на татани» в електрониката . . 254
Електричество от . . . огън................................259
Може ли един и същи предмет да бъде едновременно и студен, и
горещ?............................. . . . « . . . . . 262
Слънчева батерия . . 264
Атомна батерия . . 267
Четири хиляди конскн сили в един бележник . . 269
Може ли да се вижда по-добре невидимою? . . . . 270
По-бързо от мисълта . ...........273
Едно, две, много........................................ . , 275
Смятането до две и машината ..............288
Машина-полиглот (преводач) . ... 283
«Желязна логика» ..................................... ... 285
Бъдещето на сметачните машини . . . 287
319
Електрониката в медицииата . . ... 295
Могат ли да се изострят слухът и зрението на лекаря? . 297
Сърцето и мозъкът — генератори па електрически ток! . . 298
Ултразвукът лекува .... .......................... 302
Рецепта от XX век: електрически ток три пъти па лен по ... 304
Електрическа «приспивачка» . . . 306
Електронът в хирургията 306
Лековити лъчи ... ... 307
Слух, зрение, говор ... — електронни . 308
Електроните срещу тумора ЗЩ
Електронен лекар 312
Заключение. . .317
ЩО Е РАДИОЕЛЕКТРОНИКА ?
Забелязани по-важни печатни грешки
Стр. Ред . Напечатано Да се чете
225 Фиг. 65 1 — нагрята нажежеиа жичка 1 — нагрята нажежаема жичка
272 Фиг. 84 Фиг. 84. Полупроводиици- те позволяваг да сесъз- Фиг. 84. Полупроводниците позволяват да се създаде
даде апарат, който усил- ва светеието на екрана на рентгеновия апарат: апарат, който усилва свете- нето на екрана на рентге- новия апарат: 1 — защитно стъкло; 2 — полупрозрачен метален пласт; 3 — фотокатод (кад- миев сулфид); 4 — непро- зрачен полупроводников пласт; 5 — пласт от све- теша материя ; 6 — втори полупрозрачен металеи пласт; 7 — защитно стъкло
281 Фиг. 87 Няма ток Няма ток
В иачалого Включено Изк.чючено
на фигурата „не“, .0" „не*, .0“
Худ. редактор; Л. Б'оцев
Худ. на кори цата; Ь. Владимиоов
Техн, редактор: Г. Найкутев
Коректор: Й. Лалова
Дадена за набор на 9. IV. 1963 Подписана за печат на 5. VIII. 1963
Формат 59X84/16 Издание първо
Печатни коли 20,25 Издателски коли 16,81
Тем. № 1735 Издателски № 2784/1II-2
Тираж 5,083 екз.
Книжно тяло 0,77 лв. Цена 1962 г. 1,13 лв. Подвързия 0,23 лв. Приложения 0,13 лв
Държ. псчатница ,,Т. Димитров*1 София
Пор. № 11419
!
I