书城科普读物世界大发现纪实系列丛书-自然世界的奇迹(中)
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第2章 让电波送信的青年

1886年的一天,意大利波罗波亚大学的一位教授正在指导学生做实验。他走到学生马可尼面前,亲昵地说:“你知道吗?赫兹证明,电磁波既可以在空间传播,又具有光一样的反射性!”马可尼专心地听着,又问了一连串的问题。

下课以后这位大学生交给了老教授一张图画,上边画着长了翅膀的字母飞越了大海。他恭敬地对教授说:“让电磁波带着信号飞过大海,地球上的距离不就缩小到零了吗?”教授满意地点着头:“把幻想变成现实,是要付出艰苦劳动的啊!”

马可尼认真地钻研了麦克斯韦和赫兹的学说,他推想,假如加强电磁波的发射能力,也许能增大它的传播距离。他思索着,实验着,首先在菜园子里完成了几百米的无线电通信。他连续干了10年,在1895年终于完成了2000米的无线电通信。在这次实验中,青年马可尼提出了用接地天线的方法来加强电磁波的发射能力。

下图a是闭合振荡电路,它发送电磁波的本领是很差的,在工程中它是不能把电磁波发送出去的——它的电场能几乎集中在电容器里;它的磁场能几乎集中在线圈里。

如果把电路改成b那个样子,它的辐射本领就要好些。如果改成c那样,它的辐射本领就更好了。这就是开放振荡电路。

下页图表示开放振荡电路AL1 B和闭合振荡电路CL2相互作用(相耦合)的情况。当闭合电路中存在振荡电流时,由于L1 和L2的感应作用,在开放电路中也有了同样频率的振荡电流。开放电路中的A是天线,B是地线,这显然是一种好的发送电磁波的方法,是马可尼的创造。与马可尼同时,俄国物理学家波波夫也获得了成功,使用了天线。波波夫的发明没有得到俄国政府的支持,马可尼的创造也没有得到意大利当局的理解。要实现无线电通讯,没有政府的资助是很困难的。

波波夫的接收机

马可尼20多岁时来到了英国。英国邮电局十分重视他的发明,认为无线电通讯技术一旦成功,英国海军舰只之间便可以连成一体,便大力资助马可尼的研究。

马可尼经过反复实验,认为用调谐的方法来发射信号和接收信号,可以加强信号的发射与接收。他还认为提高发射天线和接收天线的高度,就能扩大通信范围。什么叫“调谐”呢?

单摆之间发生共振,可以出现“同情摆”。在电磁振荡当中,也有类似的情况:每个振荡电路都有自己的固有频率,当振荡电路的固有频率跟接收来的电磁波频率相同时,电路里激起的感应电流最强,这就是电谐振现象。

如右图:在天线旁耦合一个有可变电容器的振荡电路,这样就构成了选择电台的装置。把旋扭拧到不同位置,就改变了闭合电路的固有频率。当这个固有频率恰恰和电台发射来的无线电波频率相同时,就会出现电谐振现象。用这种方法选择电磁波,就叫调谐。

调谐

马可尼创出了调谐的办法,克服了一系列的难关,终于在1901年12月开始了跨越大西洋的无线电通信实验。他带着一名助手从英国出发来到加拿大的圣约翰斯,首先安装起信号接收装置,然后用氢气球把天线高高吊起。谁知正在准备接受信号时,突然氢气球爆炸了。

时间一天天过去了,在英国的助手忠实地从12月5日起使用60米高的天线发射电波。到了12月12日,马可尼急中生智用大风筝把天线升到了121米的高空。突然,耳机里传来了“滴答”声,无线电报成功啦!

1909年,马可尼获得诺贝尔物理学奖,这时他才35岁。