Ли де форест, американский изобретатель

Еще одно открытие

Успешно внедрив свой аудион в радиоприемник, Ли де Форест
не мог пройти мимо идеи использовать его в радиопередатчике. Дело в том, что генерирование
радиоволн сопряжено с устройствами, осуществляющими колебательные процессы. Таких
излучателей колебаний в природе множество. Это и звучащий колокол, и голосовые связки,
и качающаяся под потолком люстра, и маятник настенных часов.

В электричестве можно создать источник колебаний, объединив
в цепь заряженный конденсатор и индуктивность, образовав так называемый колебательный
контур. Все природные колебательные системы выдают затухающие колебания. Струна
через какое-то время перестает звучать, морские волны успокаиваются. Колебания в
контурах тоже затухают. Для высококачественных радиопередач требуются колебания
незатухающие. А это непросто сделать. Для длинноволнового диапазона можно создать
машинный генератор высокочастотных колебаний. А как решить вопрос с колебательным
контуром, обеспечивающим колебания практически любой частоты?

Вот, например, в настенных часах для создания незатухающих
колебаний маятника в течение нескольких суток были встроены специальные механизмы,
которые регулярно подталкивают маятник в строго определенный момент по фазе его
движения. Энергия для этого берется у поднятых гирь или заведенной пружины. Устройство
называется анкерным механизмом.

А как быть с колебательным контуром? Ли де Форест включает
колебательный контур в цепь сетки своего аудиона, и по электрическим цепям усиленный
сигнал с колебательного контура вновь попадает на этот же контур, «подталкивая»
в нужный момент колебания, чтобы амплитуда иткрытие в электротехнике было названо
положительной обратной связью и ныне применяется в тысячах разных устройств. Патент
на эту систему Ли де Форест получил в 1915 г. Теперь никакого труда не составляло
получать электрические колебания нужных частот. Правда, первые ламповые генераторы
сначала не могли обеспечить потребных для передатчиков мощностей. Начнется жесточайшая
конкуренция между альтернаторами и ламповыми генераторами. В конце концов альтернаторы
исчезнут из употребления, а электронная лампа займет подобающее ей место.

Но изобретатель аудиона был бы не американцем, если бы
не нашел практического применения своему устройству не только на радио. Он создает
первый электронный музыкальный инструмент.

Сконструировав на аудионах электрический генератор звуковых
частот по одному триоду на каждую октаву и усилив сигналы, он подает их в громкоговорители,
расположенные по периметру комнаты. Так попутно решаются вопросы объемного звука.
Но, главное, изменяя настройку колебательных контуров, Ли де Форесту удалось получить
чарующие, непривычные для человеческого слуха звуки. Свой инструмент Ли де Форест
назвал «аудион-пиано». При этом были высказаны пророческие слова: «Я надеюсь, что
с помощью этой маленькой электронной лампы смогу сделать инструмент достаточно совершенный,
чтобы музыканты могли реализовывать свои самые богатые музыкальные фантазии».

Список литературы

1. Митчелл Уилсон. Американские ученые и изобретатели.
– М., Знание, 1964. С. 129.

2. Родионов В. М. Зарождение радиотехники. – М., Наука,
1985. С. 87-89.

3. Попов А. С. К 50-летию изобретения радио: Сб. документов.
– Л., 1975, С. 205-206.

4. Рыбкин П. Н. Десять лет с изобретателем радио. – М.,
Связьиздат, 1946. С. 48-49.

5. Фессенден Р. Беспроволочная телефония // Электрические
колебания и волны: Сборник. Вып. 1. – СПБ, 1910. С. 65-116

6. Флеминг Д.А. Новые шаги в развитии телеграфирования
с помощью электрических волн/ «Электрические колебания и волны». Сборник. Вып.
1. СПБ, 1910, с. 50-51

6. Энциклопедический словарь Гранат. Т. 24, изд. 13, М.,
1914

Для подготовки данной работы были использованы материалы
с сайта http://www.connect.ru/

«Великий немой» заговорил

Кинематограф появился почти одновременно с первым радиоприемником.
Братья Луи и Огюст Люмьер в марте 1895 г. провели опытную демонстрацию первых документально
снятых кадров. К концу того же года был построен первый коммерческий кинотеатр в
Париже. Изначально фильмы нельзя было даже считать таковыми, впрочем, кинотеатры
и относились к «техническим аттракционам» под названием «живая фотография».

Но очень скоро эти аттракционы стали серьезными конкурентами
обычному театру. Нарождается новый вид искусства, более дешевый и мобильный. Вскоре
вся территория США покрылась сетью кинотеатров, которые посещали до 5 млн зрителей
в день. Стало ясно, что это также и большой бизнес .

Но долго ли можно заинтересовывать людей хотя и художественной,
но мимикой и краткими субтитрами? Появление на экранах выдающихся актеров подняло
престиж нового искусства до звания «великого немого», но, как говорят англичане,
«чудо – только девять дней чудо». Количество посетителей кинотеатров стало сокращаться.

Чтобы исправить положение, стали нанимать специальных музыкантов-таперов,
сопровождавших киносеансы исполнением музыки.
Великий А. Эдисон приспособил для этой цели свой фонограф. Некий изобретатель

Гомон предложил почтеннейшей публике «хронофон». Под громким
названием скрывалась обыкновенная грампластинка, вращаемая синхронно с кинолентой
электродвигателем, где движение губ актеров более или менее совпадали со звуком.
Но граммофон стоял возле киноэкрана, а проектор в другом конце зала. Управлять такой
системой было сложно. Про качество звукаест оказался, что называется, не у дел.
Электротехнические фирмы сливались в конгломераты. Гигантским компаниям он был не
нужен, а довольствоваться положением рядового инженера с месячным жалованьем не
позволяла гордость. И Форест решил заняться проблемами озвучивания фильмов.

Его идея заключалась в том, что «световой зайчик» записывал
на светочувствительной пленке вариации звука на звуковую дорожку параллельно изображению.
Синхронность была идеальная. С помощью аудионов можно было добиться любой громкости.
Для рекламы своего нового изобретения с 1923 по 1927 г. Ли де Форест снял более
100 звуковых короткометражек со многими известными актерами, предвосхитив появление
современных видеоклипов. Изобретатель для рекламы своего «фонофильма» удивил соотечественников
тем, что воспроизвел на киноэкране выступление 30-го президента США Кулиджа на лужайке
перед Белым домом. Впервые американский лидер заговорил с экрана. Публику эта новинка
привела в восторг. Снова началась кинолихорадка. Нарождался

«Золотой век» Голливуда. Но воспользоваться этим успехом
изобретателю не пришлось. «Адвокаты фирм «Вестерн Электрик» и «Телефон Компани»,
– записал биограф де Фореста М. Уилсон, – успешно обвели его вокруг пальца и воспользовались
его изобретением безвозмездно».

Большую и плодотворную жизнь прожил американский инженер
Ли де Форест. Человечество многим ему обязано. Одним из первых он поверил в существование
электрона, вместе с Флемингом заложил основы радиоэлектроники. Результаты его исследований
нашли применение во многих привычных вещах:
от суперсовременного мобильного телефона до штрих-кода на товарах. Однако, несмотря
на многочисленные ходатайства, Нобелевской премии он так и не был удостоен.

5 октября 1956 г., спустя 50 лет после изобретения радиолампы
(аудиона), правительство Франции наградило Ли де Фореста орденом «Почетного легиона».
На вручении награды прозвучали слова, что «открытие Ли де Фореста является одним
из величайших в истории науки и техники, а специалисты всех областей науки должны
выразить свое почтение, свою признательность и свое восхищение». Произнес эти слова
лауреат Нобелевской премии, физик Луи де Бройль, один из создателей квантовой физики.
А он-то знал, что говорил.

Радиотелефон – это актуально

Конец ХIХ в. был ознаменован событием, которому вначале придали мало значения. Ассистенты А. С. Попова – П. Н. Рыбкин и

Д. С. Троицкий обнаружили с нынешней точки зрения «самоочевидную» вещь.

Пытаясь найти неисправность в радиоприемнике «прозвонкой» электрических цепей с помощью обыкновенной телефонной трубки, они отчетливо услышали радиосигналы азбуки Морзе ближайшей радиостанции.

Во-первых, это означало, что с помощью радиоволн можно передавать звуковые сигналы. Во-вторых, появилась возможность принимать на слух маломощный сигнал, на который не реагировало реле приемника – непременный элемент первых конструкций.

26 июля 1899 г. А. С. Попов получает российскую привилегию и патенты в Англии и Франции на «Телефонный приемник депеш, посылаемых с помощью электромагнитных волн по системе Морзе» . Испытания новой системы связи было решено провести на действующей эскадре Черноморского флота. Во время летней кампании 1901 г. в районе Новороссийска дальность передач временами достигала 80 миль (около 150 км). Хотя зона уверенного приема была чуть меньше, но вывод, что радиоволны воспринимаются и за линией горизонта, был однозначен .

Здесь уместно привести классический пример «благоглупости», когда бюрократия стоит на пути развития прогресса. «Командование Черноморского флота, – сообщил Рыбкин, – запретило использование радиотелефонов на флоте, ссылаясь на то, что телеграфная лента является документом, в то время как доверять радисту, принимавшему на сл потребовали подтверждать гербовой печатью. А время шло, впереди были трагедии Цусимы и «Титаника», однако никаких стимулов для проведения исследовательских работ в области передачи человеческой речи по радио не было.

В США в тот период такие работы уже начались. Их результаты показали, что искровые передатчики для этой цели не годятся и частота несущей волны должна составлять не менее 10 тыс. периодов в секунду. Вопросами радиотелефонии занялся инженер Р. Фесенден, создавший высокочастотные электромашинные генераторы (альтернаторы). С 1906 г. с их помощью и были проведены первые радиотелефонные переговоры на побережье Атлантики. Кстати, их темой была стоимость рыбы на Бостонском рынке.

Судоводители в США отказались изучать правила работы на телеграфном ключе, поэтому было решено иметь радистов только на пассажирских судах (другие суда оборудовались только радиотелефоном).

Рождение и образование

Ли де Форест родился в Каунсил-Блафс, штат Айова в семье Генри Свифта де Форест и Анны Роббинс.

Его отец был священником-конгрегационалистом, который надеялся, что его сын тоже станет священником. Отец согласился занять пост директора колледжа Талладега, традиционно афроамериканской школы в г. Талладега, штат Алабама, где Ли провёл большую часть своей молодости. Большинство жителей из белой общины возмущались усилиями отца в деле просвещения чёрных студентов. Ли де Форест имел несколько друзей среди афроамериканских детей в городе.

Де Форест поступил в школу Маунт Хермон, затем в 1893 году записался в Научную школу Шеффилда при Йельском университете. Как любознательный изобретатель, он проник однажды вечером в систему электроснабжения и полностью обесточил весь университет, что привело к отстранению его от занятий. Тем не менее, в конечном итоге ему разрешили завершить обучение. Плату за своё обучение он частично покрывал доходами от изобретений в механике и играх. В 1896 году он, получив степень бакалавра, принимает решение остаться в Йеле в аспирантуре.

Важную роль в выборе учёного, в обретении им индивидуального направления изысканий и нахождении путей к их осуществлению, сыграли лекции, Дж. У. Гиббса, которые он посещал в течение трёх лет. Первый курс дался с трудом, содержание казалось Ли де Форесту совершенно абстрактным, а векторный анализ — неприменимым для решения физических задач. И всё-таки запись в его дневнике, приходящаяся на конец первого года обучения гласит :

Вся моя душа горит желанием, пылает невыразимым стремлением учиться и пожираема огнём порыва к исследованию. Я должен узнать эти истины, овладеть средствами исследования, освоиться с методами нахождения доказательств, глубоко проникнуть в эти новые области, пленяющие своими таинственными истинами и прямо-таки нереальными результатами.

А немногим раньше: «…Математика у Кларка, Пирпонта и Гиббса. Последний — великий человек, с которым я хочу быть вместе столько же из-за его характера, сколько из-за лекций и мыслей

Написал Тесле, просил совета; он поздравляет меня с тем, что Гиббс уделяет мне внимание. Я сказал Гиббсу, что я и Тесла задумали»

Второй год занятий у Дж. У. Гиббса был посвящён теории электричества и магнетизма — в понимании своих интересов у аспиранта появляется конкретность, он находит в занятиях математикой «величайшую практическую ценность», дающую также и полноценное проникновение в развитие хода мыслей Дж. Максвелла, — он надеется благодаря этим лекциям приблизиться к возможности такого же глубокого понимания световых и волновых явлений — к «созданию более полной теории колебаний и волн, к передаче с их помощью знаний и энергии». Он принимает решение остаться ещё на один курс, что в дальнейшем сам будет расценивать как одно из важнейших в своей жизни. И хоть работа над диссертацией на соискание докторской степени, которую он получил в 1899 году, носила экспериментальный характер и, будучи посвящена распространению электромагнитных волн вдоль проводов, осуществлялась под руководством Райта, позднее де Форест напишет :

Я и сейчас помню мою бурную радость, когда великий учитель вошёл в мою подвальную лабораторию, где я в общих чертах изложил ему свою работу.

Феллини, Федерико

Эдвардс, Блэйк >>>

Последние годы и смерть

В 1931 г. Форест продал одну из своих производственных радиофирм фирме RCA. В 1934 г. суд поддержал Фореста в иске против Эдвина Армстронга (хотя техническое сообщество не согласно с судом). Форест выиграл битву в суде, но проиграл в лице общественного мнения. Его современники перестали принимать его всерьёз как изобретателя, доверять ему как коллеге.

В 1940 году он направил известное открытое письмо Национальной Ассоциации Телерадиовещателей, в котором он потребовал знать: «Что вы сделали с моим ребёнком, радиовещанием? Вы унизили этого ребёнка, одели его в нелепые лохмотья из регтайма, клочья из джаза и буги-вуги».

Первоначально отклонённый метод озвучивания фильмов Фореста, позднее был принят, и Форест получил премию Академии Киноискусства (Оскар) в 1960 г. за «свои новаторские изобретения, которые привнесли звук в движущиеся картинки», а также звезду на голливудской Аллее славы.

Форест был гостем среди знаменитостей в телевизионном шоу «Это твоя жизнь» 22 мая 1957 и представлен как «отец радио и дедушка телевидения».

Ли де Форест умер в Голливуде в 1961 году, и погребён на кладбище Миссии Сан-Фернандо в Лос-Анджелесе, штат Калифорния.

Зрелый возраст

Де Форест изобрёл аудион в 1906 году, доработав диодный детектор на вакуумной лампе, незадолго до того изобретённый Джоном Флемингом. В январе 1907 года он подал патентную заявку на аудион, а в феврале 1908 года получил патент США номер 879532. Устройство назвали лампой де Фореста, а с 1919 года стали называть триодом.

Новизна Фореста по сравнению с ранее изобретённым диодом заключалась в том, что он ввёл третий электрод — сетку, между катодом (нитью накала) и анодом

В результате триод или трёхэлектродная вакуумная лампа мог служить усилителем электрических сигналов или, что не менее важно, в качестве быстрого (для своего времени) электронного переключательного элемента, т.е. мог применяться в цифровой электронике (компьютерах)

Триод имел жизненно важное значение в разработке протяжённых трансконтинентальных линий телефонной связи, в радарах и других радиоустройствах. Триод был важнейшим изобретением в электронике в первой половине XX века, начиная от появления радио в 1890-х годах трудами Николы Теслы, Александра Попова, Гульельмо Маркони и вплоть до изобретения транзистора в 1948 году.

Один из основателей квантовой механики Луи де Бройль скажет в 1956 году :

Форесту приписывают рождения общественного радиовещания, после того, как 12 января 1910 он провёл экспериментальное вещание части живого исполнения оперы «Тоска», а на следующий день — спектакля с участием итальянского тенора Энрико Карузо со сцены в театре Метрополитен-Опера в Нью-Йорке.

В 1910 году Форест переехал в Сан-Франциско на работу в Федеральной Телеграфной Компании, которая в 1912 году начала разработку первой глобальной системы радиосвязи.

В 1913 году Генеральный прокурор Соединённых Штатов предъявил иск де Форесту в мошенничестве, заявив от имени его акционеров, что его заявка на принцип регенерации является «абсурдным» обещанием (позднее он был оправдан). Не имея средств платить по счетам адвокатов, Форест продал свой патент на триод компаниям AT&T и Bell Systems в 1913 году за 50 тысяч долларов.

Форест подал ещё одну заявку на изобретение метода регенерации в 1916 году, что стало причиной продолжительной судебной тяжбы с плодовитым изобретателем Эдвином Армстронгом, чья заявка на этот же метод была подана на два года раньше. Тяжба длилась двенадцать лет, пройдя извилистыми путями через апелляционные процессы и дойдя в конечном итоге до Верховного Суда. Верховный Суд вынес решение в пользу Фореста, хотя многие историки считают это решение ошибочным.

Первооткрыватель в области радио

В 1916 году на радиостанции 2XG в Нью-Йорке Форест сделал по радио первую рекламу (своей продукции), а также первый радиорепортаж с президентских выборов Вудро Вильсона. Спустя несколько месяцев Форест перенёс свой ламповый передатчик на мост High Bridge в Нью-Йорке. Подобно Чарльзу Герольду из Сан-Хосе, штат Калифорния, который вёл радиовещание с 1909 года, Форест получил лицензию на экспериментальное радиовещание от департамента торговли, но, как и Герольд, прекратил радиовещание в апреле 1917 года, когда США вступили в первую мировую войну.

Звуковое кино

В 1919 году Форест подал свой первый патент на процесс озвучивания фильмов, в котором усовершенствовал разработку финского изобретателя Эрика Тигерштедта и немецкой компании Tri-Ergon, и назвал этот процесс «Фонофильм Фореста». В «Фонофильме» звук записывается непосредственно на плёнку в виде параллельных линий различных оттенков серого цвета. Позже такой метод стал известен как метод «переменной плотности» в отличие от метода «переменной площади» в системе «Фотофон», разработанной в RCA. Эти линии кодируют электрические сигналы от микрофона и наносятся фотографическим способом на плёнку, а во время демонстрации фильма переводятся обратно в звуковые волны.

В 1927 —1928 годах, Голливуд начал использовать для озвучивания фильмов системы «Мувитон» Фокса и «Фотофон» RCA. Между тем, владелец сети кинотеатров Великобритании Шлезингер приобрёл права на «Фонофильм», и с сентября 1926 г. по май 1929 г. выпускал короткометражные музыкальные фильмы британских исполнителей. Почти 200 фильмов было сделано с использование метода «Фонофильм», многие из которых хранятся в коллекции Библиотеки Конгресса США и Британского института кинематографии.

Триод (аудион)

Ли де Форест со своим главным изобретением.

Интересы Фореста к беспроводной телеграфии привели его к изобретению триода (аудиона) в 1906 году, и на его основе он разработал более совершенный приёмник для беспроводного телеграфа. В это время он был членом профессорско-преподавательского состава Арморовского технологического института, в настоящее время это часть Иллинойсского технологического института. Сначала он подал патент на двухэлектродное устройство для обнаружения электромагнитных волн, вариант вентиля Флеминга, изобретённого двумя годами ранее. Новшество де Фореста состояло в том, что он применил диод для обработки сигнала, а вентиль Флеминга использовался в силовых цепях. Аудион имеет уже три электрода: анод, катод и управляющую сетку, что позволяет ему не только детектировать, но и усиливать принятый радиосигнал.

В 1904 году передатчик и приёмник Де Фореста, первые в своём роде, были установлены на борту парохода Хаймун, зафрахтованного газетой Таймс.

Де Форест, однако, неправильно понимал принципы работы своего изобретения, за него это сделали другие. Он утверждал, что работа устройства основана на потоке ионов, который создаётся в газе, и предупреждал, что нельзя откачивать газ, создавая в лампе вакуум. Поэтому его первые прототипы аудиона никогда не давали хорошего усиления. Другой американский изобретатель Эдвин Армстронг первым корректно объяснил работу аудиона, а также усовершенствовал его таким образом, что он реально стал давать усиление сигнала.

18 июля 1907 года де Форест сделал первое сообщение корабль-берег с паровой яхты Тельма. Сообщение обеспечило быструю передачу точных результатов ежегодной парусной регаты Межозёрной Ассоциации яхтсменов. Сообщение было принято его ассистентом Франком Бутлером в Монровилле, штат Огайо в павильоне Фокс Док, расположенном на острове Южный Басс на озере Эри.

Форесту не нравился термин «беспроводной», и он выбрал и ввёл новое название «радио».

8. Интересные факты

Форест давал всеохватывающие предсказания, многие из которых не подтвердились, но некоторые оказались корректными, в том числе прогноз появления связи на ультракоротких волнах, а также предсказание сохранения настроек пользователя — (куки).

1926: «Хотя теоретически и технически телевидение может быть осуществимо, коммерчески и финансово это невозможно».
1926: «Поместить человека в многоступенчатую ракету, переместить в гравитационное поле Луны, где пассажиры смогут делать научные наблюдения, сесть на Луну, а затем вернуться на Землю — всё это представляет собой дикий сон достойный Жюля Верна. Я смело могу сказать, что такие антропогенные рейсы никогда не будут происходить, независимо ни от каких будущих достижений».
1952: «Я предвижу большие усовершенствования в области короткоимпульсных СВЧ-сигналов, благодаря чему несколько одновременных программ смогут последовательно друг за другом занимать один и тот же канал, с невероятно быстрой обеспечивая электронную связь. Короткие волны будут широко использоваться на кухне для быстрой жарки и выпечки».
1952: «Я не предвижу «космических кораблей» на Луне или Марсе. Смертные должны жить и умирать на Земле или в её атмосфере!».
1952: «Транзистор будет всё больше и больше дополнять аудион, но не заменять. Его частота ограничена несколькими сотнями килогерц, а его жёсткие ограничения по мощности никогда не позволят ему заменить аудионы в усилителях».

«Я пришёл, я увидел, я изобрёл — это так просто, не надо сидеть и думать, всё это в вашем воображении».

Кто изобрел ламповый детектор?

Американский изобретатель. В 1896 окончил Йельский университет, получил степень доктора философии; руководителем его диссертационной работы был известный физик Дж. Гиббс.

В 1899 поступил на работу в лабораторию фирмы «Вестерн электрик» в Чикаго, а с 1900 начал заниматься беспроволочной телеграфией

Пытаясь привлечь внимание к сконструированному им электролитическому приемнику, названному «респондером», построил беспроволочный телеграф для передачи сообщений с международных соревнований яхтсменов. В 1902 Де Форест основал в Джерси-Сити фирму «Америкен Де Форест вайрлес телеграф» по выпуску аппаратов для беспроволочной телеграфии по заказу правительства и военно-морского флота США

В 1906 преемником компании стала «Юнайтед вайрлес телеграф». Де Форест установил первые радиостанции на пяти крупнейших базах ВМФ США; занимался разработкой горизонтальной приемной, рамочной и пеленгаторной антенн, а также дуплексного режима передачи и приема. В 1907 организовал компанию «Рэйдиотелефон» и вскоре получил контракт на оснащение кораблей ВМФ США беспроволочными телефонами своей конструкции. В 1910 провел первую в истории музыкальную передачу из театра «Метрополитен-опера», где давали оперу с участием Э. Карузо. В 1911 фирма Де Фореста обанкротилась, и он устроился инженером в компанию «Федерал телеграф» (Сан-Франциско). Занялся усовершенствованием своей электронной лампы, первый вариант которой создал в 1905, когда искал способ улучшения приема радиоволн. В 1907 получил патент на свой «аудион» — трехэлектродную лампу с управляющим сетчатым электродом (триод). Де Форест сумел заинтересовать своим изобретением фирму «Америкен телеграф энд телефон» и в 1913 продал ей право на использование аудионных усилителей для телефонной связи. В 1913 впервые продемонстрировал действующий автогенератор на аудионе. В 1915 Де Форест провел сеанс радиосвязи между Арлингтоном (шт. Виргиния) и Парижем, при этом принимающее устройство было установлено на верхней площадке Эйфелевой башни. В 1916 организовал первую широковещательную передачу новостей по радио.

В 1920 Де Форест занялся созданием звукового кино, которое называл «фонофильмом». Первым нашел практический метод фотографирования звуковой волны на одной пленке с изображением. Принимал участие в создании телевидения и техники высокоскоростной фототелеграфной передачи изображений.