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無線電產(chǎn)生的歷史
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增大字體電磁波是怎么出現(xiàn)的呢?
2500多年前，古希臘的學(xué)者泰勒斯觀察到兩個相似的現(xiàn)象：經(jīng)摩擦后帶電的琥珀吸引麥桿的碎渣；磁石吸引鐵屑。由此，他錯誤地把電和磁說成是一回事。1802年，法國的安培認(rèn)為電和磁能完全分開。1820年，丹麥的奧斯特通過實(shí)驗發(fā)現(xiàn)了“電流的磁效應(yīng)”，在通電流的導(dǎo)線周圍產(chǎn)生了有磁力作用的磁場。1831年，英國的法拉第發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象說明磁能夠產(chǎn)生電。有關(guān)電磁現(xiàn)象的一系列新發(fā)現(xiàn)使人們恍然大悟：原來電和磁之間存在著密切的聯(lián)系，并且兩者能相互轉(zhuǎn)化。那么，電與磁是怎樣轉(zhuǎn)化的呢?法拉第仔細(xì)研究了電、磁之間的作用力，并指出：電荷與電荷之間、磁極與磁極之間、通電導(dǎo)線之間，以及通電導(dǎo)線與磁場之間都是通過電力線和磁力線產(chǎn)生相互作用的，“電力和磁力是以振動方式傳播”。后來，麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，他認(rèn)為：既然變化的磁場能產(chǎn)生電場，那么只要在空間某一處存在著一個不斷變化的磁場，而后者又將會在更遠(yuǎn)處激起新的變化電場，……如此循環(huán)往復(fù)，電場產(chǎn)生磁場，磁場產(chǎn)生電場。這樣，變化電磁場就在空間由近及遠(yuǎn)地傳播開去了。這不就形成一種特殊的波動了嗎?所以電磁波實(shí)質(zhì)上是變化的電場和磁場交替產(chǎn)生，并由近及遠(yuǎn)向周圍傳播開去。正如某一處水分子上下振動，因而帶動鄰近的水分子做起伏振動，從而形成水波一樣。麥克斯韋只是預(yù)言了電磁波，那么怎樣才能驗證電磁波的存在呢?1880年，剛從柏林大學(xué)畢業(yè)的赫茲萌發(fā)了雄心壯志，決心驗證電磁波是否真正存在，赫茲按照麥克斯韋的理論，精心設(shè)計了“振蕩偶極子”( 原始的無線電發(fā)射機(jī))和“共振偶極子”( 原始的無線電接收機(jī))。經(jīng)過幾年的努力，在1887年，赫茲應(yīng)用上述方法，終于成功地探測到電磁波的存在——在離振蕩偶極子3米遠(yuǎn)的地方，在共振偶極子的兩個小銅球的隙縫中，觀察到了跳躍的電火花。這種微弱的電火花證實(shí)了麥克斯韋所預(yù)言的電磁波的存在，宣告了一個新的技術(shù)時代——無線電電子學(xué)時代的到來。
那么，能不能利用電磁波傳遞信息呢?在赫茲證實(shí)電磁波存在之后，很自然地使一些人萌發(fā)了利用電磁波傳遞信息的念頭。大家都知道，有線通信要架設(shè)電纜線路，不僅曠時費(fèi)資，而且無法與正在移動的物體(如正在水面上航行的艦船、正在奔馳的火車)進(jìn)行通訊聯(lián)絡(luò)。為了彌補(bǔ)有線通信的不足，迫切需要發(fā)明一種無線通信設(shè)備。
要大大突破赫茲所達(dá)到的3米接收距離，首先必須改進(jìn)接收器裝置。1890年，法國科學(xué)家布蘭利制成了被他稱為“無線電導(dǎo)體”的接收器。1894年英國的D·羅基教授進(jìn)一步研究并改進(jìn)了布蘭利的“無線電導(dǎo)體”，改稱為“粉末檢波器”。在無線電的發(fā)明史上，從赫茲的“共振偶極子”發(fā)展到“粉末檢波器”，這是具有重大意義的突破，它為馬可尼等人打開電磁波應(yīng)用的大門，開創(chuàng)無線電通信時代，提供了良好條件。
1874年4月25日，馬可尼出生于意大利的波羅尼亞，他天資聰穎，勤奮好學(xué)，尤其喜歡閱讀物理學(xué)方面的書籍。赫茲發(fā)現(xiàn)電磁波的那年，馬可尼才14歲。大學(xué)學(xué)習(xí)時，受到他的老師，該校的物理學(xué)教授奧古斯特·里奇的影響，而里奇在赫茲實(shí)驗的鼓舞下，正在做電磁波的實(shí)驗。馬可尼虛心向老師學(xué)習(xí)，對無線電進(jìn)行了大膽的研究。馬可尼不受權(quán)威偏見的束縛，立志把電磁波用于通信。他曾說：“當(dāng)我利用赫茲波開始做第一批實(shí)驗時，我簡直不能想像，一些著名的科學(xué)家競忽略了應(yīng)用這些理論�！币虼耍R可尼在他父母的別墅頂層建立起無線電收發(fā)實(shí)驗裝置，專心地做起實(shí)驗來。1894年的一天，馬可尼把母親請到實(shí)驗室來，小長桌是他的實(shí)驗臺，上面擺著一臺簡陋的收發(fā)報裝置。馬可尼一按電鈕，就從樓下的客廳里傳來一陣鈴聲，而樓上和樓下并沒有導(dǎo)線相連。這就是馬可尼第一次實(shí)現(xiàn)無線電信號傳送的情景。馬可尼的母親看到這種情況，十分驚喜，并鼓勵他繼續(xù)做實(shí)驗�！澳敲�，能不能將通信距離擴(kuò)大呢?”馬可尼在此之后，又進(jìn)一步開動腦筋。他將赫茲振蕩器懸掛在高柱子上，并且在一端連接一塊金屬板做天線，在另一端連接一埋入地下的金屬板做地線，他根據(jù)對連接有天、地線的通信裝置的觀察，得出了天線越高，裝置的靈敏度也越高的結(jié)論。這樣，早期的無線電天線就出現(xiàn)了。
1875年夏天，馬可尼在別墅的三樓實(shí)驗室和2．7公里遠(yuǎn)處的山丘之間成功地實(shí)現(xiàn)了無線電報通信。他的無線電報裝置是這樣的：在發(fā)報機(jī)中，采用了魯門闊夫于1851年在巴黎設(shè)計的帶有鐵芯的高壓變壓器(R)，將莫爾斯電報電鍵與R的初級線圈相連接。當(dāng)按下莫爾斯電報鍵時，變壓器的初級電流被一個與電鈴相似的“斷續(xù)器”周期性地通、斷，每一次斷流都在R的次級線圈中產(chǎn)生一個很高的感應(yīng)電壓，接在次級線圈上的兩個小球之間產(chǎn)生電火花，通過掛在樹上的細(xì)長天線向周圍空間發(fā)射出電磁波。在收報機(jī)中，也裝有一根接收天線。所用的粉末檢波器是一根4厘米長的小玻璃管，管的兩端各封一塊固定的銀電極片，彼此相隔O．5毫米。間隙中充填混有少量水銀的鎳、銀粉末。玻璃管內(nèi)部被抽成真空度為4毫米水銀柱高的真空。平時，管內(nèi)的金屬粉末幾乎為絕緣體，但當(dāng)發(fā)報機(jī)發(fā)射的電磁波到達(dá)收報機(jī)時，粉末在高頻信號電壓作用下彼此凝聚，成為電阻僅為幾歐姆的導(dǎo)電體。于是在與電池串接的電報機(jī)T中將有電流流通，電報機(jī)開始工作，自動記錄接收到的電碼。但是管中的金屬屑一經(jīng)凝聚后不容易很快分散，為解決這個問題，馬可尼采用了羅基的設(shè)計方案。在收報機(jī)中附加一個自動敲擊裝置，以使金屬屑在沒有信號的情況下能立即自動分散開。
1895年，馬可尼到了格列豐，繼續(xù)做無線電實(shí)驗。由于缺少經(jīng)費(fèi)，他給意大利郵電部寫信，請求資助，但沒有得到支持。1896年，22歲的馬可尼只得告別故鄉(xiāng)，偕同父親到達(dá)英國。在倫敦，專利局的官員給了他一張名片，介紹他去找英國郵電總局的總工程師普利斯。在普利斯的支持和幫助下，馬可尼在英國進(jìn)行了多次無線電收發(fā)表演，獲得了成功。1897年，他又在南威爾士越過布里斯托海峽至索美塞得丘陵高地之間進(jìn)行了表演。這時收發(fā)兩地之間的距離已達(dá)10公里～20公里了。1897年5月，馬可尼從斯佩西亞海岸把信息送到相距15公里的汽船上，同時從維多利亞海岸把信息送給皇家游艇上的威爾士王子，又獲得了成功。同年，在倫敦成立了由英國政府代辦的馬可尼無線電報公司，馬可尼親自兼任董事長。無線電事業(yè)邁上了一個新臺階。
如今，在地球的每個角落，都可以接到無線電，它使我們的生活越來越好
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