Урок Физические основы радиосвязи

1. Об истории изобретение радио

Сегодня трудно представить нашу жизнь без радио: кто-то слушает его с утра до вечера на работе, кто-то включает в автомобиле по дороге домой, чтобы послушать любимую музыку, а кто-то – только чтобы узнать последние новости. Но мало кто знает, кто и что стоит за изобретением самого радиоприемника.

На заседании Русского физико-химического общества в Петербурге 7 мая 1895 года Александр Попов продемонстрировал "прибор, предназначенный для показывания быстрых колебаний в атмосферном электричестве". Другими словами – радиоприемник, и осуществил первый сеанс радиосвязи. Полувековой юбилей этого события в СССР отмечали накануне Победы, 7 мая 1945 года. Тогда же и было принято решение сделать День радио ежегодным праздником.

Изобретателем радиотелеграфии в странах постсоветского пространства считают Попова. В других странах примерно в то же время лучшие ученые также работали над созданием подобных устройств. Поэтому в США изобретателем считают Николу Теслу, в Германии – Генриха Герца, во Франции – Эдуарда Бранли, в Бразилии – Ланделя де Муру, в Англии – Оливера Джозефа Лоджа, а в Индии – Джагадиша Чандру Боше.

Со скоростью света

Мировое сообщество никак не может определиться: кем же все-таки было изобретено радио, потому что все эти великие ученые так или иначе внесли свой вклад в развитие науки. Краткая хронология открытий такова: в 1845 году английский физик и химик Майкл Фарадей открыл электромагнитное поле, и это было одним из самых важных открытий человечества в XIX веке. Спустя 20 лет после этого англичанин Джеймс Кларк Максвелл вывел теорию электромагнитного поля и рассчитал, что скорость электромагнитных волн равна скорости света. Его открытия сыграли ключевую роль в развитии физики и послужили фундаментом специальной теории относительности.

Спустя еще 20 лет Генрих Герц создал генератор и резонатор электромагнитных колебаний и продемонстрировал наличие электромагнитных волн, распространяющихся в свободном пространстве. По сути, этот прибор и был предшественником радио, но конструкция Герца передавала и принимала электромагнитные сигналы лишь на расстоянии нескольких метров. В Индии радиопередачу в миллиметровом диапазоне впервые продемонстрировали в ноябре 1894 года, за год до Александра Попова. Автором индийского изобретения стал Джагадиш Чандра Боше.

Поэтому с технической точки зрения русский изобретатель Александр Попов и итальянский ученый Гульельмо Маркони не открыли ничего нового, а лишь создали прибор, взяв за основу открытия других своих предшественников. Однако идея радио пришла этим ученым примерно в одно и то же время.

Пальма первенства

Главными претендентами на звание изобретателя радиоприемника являются Попов, Маркони и Тесла. Все трое ученых никак не были связаны друг с другом и, проживая в разных странах, одновременно работали над одним и тем же изобретением.

Александр Попов изобрел радиопередатчик для целей военно-морского флота. В 1895 году на собрании российских физиков он прочел лекцию "Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям" и продемонстрировал свое устройство, способное передавать сигналы азбукой Морзе. Ученый занялся усовершенствованием работы прибора и дальности приема и передачи сигнала от 60-ти до 250 метров, добившись вскоре увеличения расстояния до 600. А в 1899 году была обнаружена возможность приема сигналов с помощью телефона, изобретения Александра Белла, запатентованного еще в середине 1870-х.

Однако Попов не стремился рассказать всему миру о своих исследованиях, не спешил публиковать статьи о своем изобретении, интересуясь в основном практической частью. Поэтому, продемонстрировав работу радио-приемника в 1895 году, документально свое изобретение он никак не оформил.

Патент № 7777

Гульельмо Маркони изобрел свой радиоприемник и подал заявку на получение патента лишь в июне 1896 года. Бумага была выдана 2 июля 1897-го, спустя два года после демонстрации Поповым своей работы. Маркони получил документ, юридически закрепляющий его авторство, именно поэтому некоторые историки встают на его сторону и отдают ему пальму первенства. В 1900 году Маркони получил патент № 7777 на систему настройки радио, а 12 декабря 1901 он провел первый сеанс трансатлантической радиосвязи между Англией и Ньюфаундлендом на расстояние 3200 километров, что до этого казалось невозможным.

Очередь американцев

А в 1943 году в спор о том, кем изобретено радио, вмешались американцы. В суде им удалось доказать, что их соотечественник, великий ученый Никола Тесла, первым запатентовал радиопередатчик – это произошло в 1893-м, а спустя два года – в 1895-м – радиоприемник. Его прибор работал по тому же принципу, по которому работают современные устройства, преобразовывая радиосигнал в акустический звук, а изобретения Попова и Маркони могли передавать и принимать радиосигналы только с азбукой Морзе.

С тех пор, конечно, изменилось и радиовещание, и сами радиоприемники. Когда-то радио будило гимном всю страну в шесть утра, сегодня эстеты слушают джаз, а коллекционеры готовы отдать большие деньги за винтажные радиоприемники. Но никто не подвергает сомнению значимость этого изобретения: кто бы его ни создал первым, принцип, на котором основывалась работа приемника, впоследствии сделал возможным изобретение мобильной связи, беспроводного интернета и дистанционного управления электронными устройствами, без которых мы сегодня не можем представить нашу жизнь.

2. О жизнедеятельности и достижениях А.С. Попова.

Ученый, изобретатель радио Александр Степанович Попов родился 16 марта (4 марта) 1859 года в Турьинских рудниках Верхотурского уезда Пермской губернии (ныне Краснотурьинск Свердловской области) в семье священника. В семье, кроме Александра, было еще шестеро детей. Александра Попова отдали учиться сначала в начальное духовное училище, а затем в 1873 году в духовную семинарию, где детей духовенства обучали бесплатно. В семинарии с большим увлечением и интересом он занимался математикой и физикой, хотя этим предметам в семинарской программе было отведено мало часов. После окончания общеобразовательных классов Пермской духовной семинарии в 1877 году Попов успешно сдал вступительные экзамены на физико-математический факультет Петербургского университета.

Вскоре Александр Попов обратил на себя внимание преподавателей. На четвертом курсе он стал выполнять обязанности ассистента на лекциях по физике – редкий случай в учебной практике университета. Участвовал он также в работе студенческих научных кружков, стремясь расширить и пополнить знания по математической физике и электромагнетизму.

В 1881 году Попов стал работать в обществе "Электротехника" и участвовал в установке дугового электрического освещения на Невском проспекте, в садах и общественных учреждениях, на вокзалах и фабриках, вел монтаж электростанций, работал монтером на одной из первых электростанций Санкт-Петербурга, установленной на барже неподалеку от моста через Мойку на Невском проспекте.

После окончания Петербургского университета в 1882 году Александр Попов защитил диссертацию. Его диссертация "О принципах магнито- и динамоэлектрических машин постоянного тока" получила высокую оценку, и Совет Петербургского университета 29 ноября 1882 года присудил ему ученую степень кандидата. Попов был оставлен при университете для подготовки к профессорскому званию.

Однако условия работы в университете не удовлетворили Александра Попова, и в 1883 году он принял предложение занять должность ассистента в Минном офицерском классе в Кронштадте, единственном в России учебном заведении, в котором видное место занимала электротехника и велась работа по практическому применению электричества (в морском деле). Прекрасно оборудованные лаборатории Минной школы обеспечивали благоприятные условия для научной работы. В Кронштадте ученый прожил 18 лет, с этим периодом его жизни связаны все основные изобретения и работы по оснащению русского флота радиосвязью. С 1890 по 1900 годы Попов преподавал также в Морском инженерном училище в Кронштадте. С 1889 по 1899 год в летнее время Александр Попов заведовал электрической станцией Нижегородской ярмарки.

Деятельность Александра Попова, предшествовавшая открытию радио ‑ это исследования в области электротехники, магнетизма и электромагнитных волн. Труды в этой сфере привели ученого к выводу, что электромагнитные волны можно использовать для беспроволочной связи. Такую мысль он высказывал в публичных докладах и выступлениях еще в 1889 году. 7 мая 1895 года на заседании Русского физико-химического общества Александр Попов выступил с докладом и демонстрацией созданного им первого в мире радиоприемника. Свое сообщение Попов закончил следующими словами: "В заключение могу выразить надежду, что мой прибор при дальнейшем усовершенствовании его может быть применен к передаче сигналов на расстояние при помощи быстрых электрических колебаний, как только будет найден источник таких колебаний, обладающих достаточной энергией". Этот день вошел в историю мировой науки и техники как день рождения радио. Через 10 месяцев, 24 марта 1896 года, Попов на заседании того же русского физико-химического общества передал первую в мире радиограмму на расстояние в 250 метров. Летом следующего года дальность беспроволочной связи была увеличена до пяти километров.

В 1899 году Попов сконструировал приемник для приема сигналов на слух при помощи телефонной трубки. Это дало возможность упростить схему приема и увеличить дальность радиосвязи.

В 1900 году ученый осуществил связь в Балтийском море на расстоянии свыше 45 километров между островами Гогланд и Кутсало, недалеко от города Котка. Эта первая в мире практическая линия беспроволочной связи обслуживала спасательную экспедицию по снятию с камней броненосца "Генерал-адмирал Апраксин", севшего на камни у южного берега Гогланда.

Успешное применение этой линии послужило толчком к "введению беспроволочного телеграфа на боевых судах, как основного средства связи" - так гласил соответствующий приказ по Морскому министерству. Работы по внедрению радиосвязи в русском военно-морском флоте производились при участии самого изобретателя радио и его соратника и ассистента Петра Николаевича Рыбкина.

В 1901 году Александр Попов стал профессором Петербургского электротехнического института, а в октябре 1905 года – его первым избранным директором. Заботы, связанные с выполнением ответственных обязанностей директора, расшатали здоровье Попова, и он скоропостижно скончался 13 января 1906 года от кровоизлияния в мозг.

Александр Степанович Попов не только изобрел первый в мире радиоприемник и осуществил первую в мире радиопередачу, но и сформулировал главнейшие принципы радиосвязи. Он разработал идею усиления слабых сигналов с помощью реле, изобрел приемную антенну и заземление; создал первые походные армейские и гражданские радиостанции и успешно провел работы, доказавшие возможность применения радио в сухопутных войсках и в воздухоплавании.

Работы Александра Попова получили высокую оценку как в России, так и за рубежом: приемник Попова был удостоен Большой золотой медали на Всемирной выставке в 1900 в Париже. Особым признанием заслуг Попова явилось Постановление Совета Министров СССР, принятое в 1945 году, которым был установлен День радио (7 мая) и учреждена золотая медаль им. А.С. Попова, присуждаемая АН СССР за выдающиеся работы и изобретения в области радио (с 1995 года присуждается РАН).

3. О ходе развития радиотелеграфной связи

Радиотелеграфная связь – электрическая связь, при которой посредством радиоволн осуществляется передача дискретных (буквенных, цифровых или знаковых) сообщений. В течение первых 20—30 лет после изобретения радио (1895) в Р. с. применяли главным образом ручной способ передачи сообщений (Морзе кодом) и слуховой метод их приёма, которые сохранились, например, в современной радиолюбительской связи. Затем вошли в практику быстродействующие автоматические передатчики (трансмиттеры) и записывающие приёмные аппараты (ондуляторы). Производительность Р. с. составила 250—300 слов в мин. Однако при этом требовалось записывать сообщение на перфорированной ленте перед передачей и расшифровывать его на ленте ондулятора после приёма. Эти недостатки впоследствии были в определённой мере устранены применением буквопечатающих телеграфных аппаратов.

В отличие от проводной телеграфной связи, Р. с. осуществляется на больших расстояниях без применения каких-либо промежуточных устройств и, кроме того, даёт возможность связи с объектами, движущимися как по поверхности Земли, так и вне её. Однако на длинных трассах Р. с., особенно при работе на декаметровых (коротких) волнах, существенное влияние на качество приёма сообщений оказывают помехи радиоприему; их уровень иногда превышает уровень сигналов. Поэтому в Р. с. всё чаще используют помехоустойчивые методы передачи, основанные на использовании фазовой модуляции и частотной модуляции и, кроме обычных буквопечатающих аппаратов, применяют аппаратуру, способную обнаруживать ошибки и исправлять их путём автоматического запроса пункта передачи и повторной передачи каждого искажённого символа или группы символов. Такая аппаратура вводит в передаваемые сообщения избыточность, связанную с увеличением либо мощности сигналов, либо ширины их спектра, либо времени передачи. В последнем случае, в частности, используют корректирующие коды (например, семиэлементный равномерный код) или значительно снижают скорость передачи.

4. Об этапах развития радиотелефонной связи и радиовещании

5. Об устройстве простейшего детекторного радиоприемника

Дете́кторный приёмник — самый простой, базовый вид радиоприёмника. Не имеет усилительных элементов и не нуждается в источнике электропитания — использует исключительно энергию принимаемого радиосигнала.

Состоит из колебательного контура, к которому подключены антенна и заземление, и диодного (в более раннем варианте кристаллического) детектора, выполняющего демодуляцию амплитудно-модулированного сигнала. Сигнал звуковой частоты с выхода детектора, как правило, воспроизводится высокоомными наушниками (электромагнитными с сопротивлением хотя бы 3-4 кОм, а ещё лучше — пьезоэлектрическими, с очень большим сопротивлением). Настройка приёмника на частоту радиостанции производится изменением индуктивности контурной катушки или ёмкости конденсатора (последний может отсутствовать, его роль в этом случае выполняет ёмкость антенны и настройка зависит от длины и расположения антенны).

Даже для приёма мощных радиостанций детекторный приёмник требует как можно более длинной и высоко подвешенной антенны (желательно десятки метров), а также правильного заземления. Этим в большой степени определяется чувствительность приёмника. Избирательность детекторного приёмника относительно невысока и полностью зависит от добротности колебательного контура.

Немногие важные достоинства детекторного приёмника — он не требует источника питания, очень дёшев и может быть собран из подручных средств. Подключив к выходу приемника любой внешний усилитель низкой частоты, можно получить приёмник прямого усиления. Благодаря этим преимуществам детекторные приёмники широко применялись не только в первые десятилетия радиовещания, но и значительно позже — в 1930-е — 1940-е годы, когда уже господствовала ламповая радиоаппаратура.

Детекторные приёмники применялись не только для приёма амплитудно-модулированных сигналов, но и немодулированных незатухающих колебаний (например, телеграфии с амплитудной манипуляцией). Детектор преобразует немодулированный сигнал в постоянный ток, который не создает звука в наушниках, поэтому к выходу приёмника вместо наушников подключается какое-либо электромеханическое устройство, преобразующее постоянный ток в звук, например, зуммер или тиккер.

По крайней мере одна модель детекторного приёмника выпускалась советской промышленностью примерно до второй половины 1950-х годов («Комсомолец»), позже — только в виде наглядных пособий для школ. В то же время сборка детекторного приёмника считалась полезным практикумом для начинающих радиолюбителей и входила в программу детских радиокружков. Среди радиолюбителей до сих пор сохраняется определённый интерес к постройке детекторных приёмников, но уже скорее эстетический, чем технический.

По принципу детекторного приёмника работают некоторые радиоизмерительные приборы — индикаторы поля и резонансные волномеры.

6. Об исторических фактах развития телевидение

17 декабря 1996 года Генеральная Ассамблея ООН провозгласила 21 ноября Всемирным днем телевидения.

В настоящее время нет ни одного государства, не охваченного телевещанием. Телевидение является самым влиятельным электронным средством массовой информации.

Первые этапы развития телевидения

Впервые явление фотоэффекта - освобождение электронов веществом под действием электромагнитного излучения, обнаружил немецкий физик Генрих Герц в 1887 году, а через год русский ученый Александр Столетов провел опыт, наглядно демонстрирующий это явление. В 1907 году русскому физику Борису Розингу удалось теоретически обосновать возможность получения изображения посредством электронно-лучевой трубки, разработанной ранее немецким физиком К. Брауном и даже удалось осуществить это на практике: он смог получить изображение в виде одной единственной неподвижной точки.

Первой работающей телевизионной системой считается изобретение немецкого инженера Пауля Нипкова, сделанное еще в 1884 году. Конструкция положила начало созданию так называемого механического телевидения. Пауль Нипков изобрел диск, с помощью которого изображение преобразовывалось в электрические импульсы. Это был диск с определенным числом отверстий, расположенных по спирали, напротив которого устанавливался фотоэлемент, и свет попадал на фотоэлемент через этот диск. Патент на оптико-механическое устройство («электронный телескоп») для разложения изображения на элементы при передаче и приеме телевизионных сигналов, названное диском Нипкова, был получен в 1884 году. Нипков вращал диск над картинкой или объектом. Световые импульсы, проникавшие через отверстия диска, превращались фотоэлементом в электрические сигналы. Тогда количество строк на экране было небольшим - около 300, то есть свет проникал на объект через триста отверстий, и механически сканируемая телевизионная «картинка» была грубой. Благодаря диску Нипкова, в 1925 году шведскому инженеру Джону Бэрду удалось впервые добиться передачи распознаваемых человеческих лиц. Несколько позже им же была разработана и первая телесистема, способная передавать движущиеся изображения.

Первое время развитие телевидения шло в двух направлениях - электронном и механическом (иногда механическое телевидение называют еще и «малострочным телевидением»). Причем развитие механических систем происходило практически до конца 40-х годов XX века, прежде чем было полностью вытеснено электронными устройствами. На территории СССР механические телесистемы продержались несколько дольше.

Как телевещание стало массовым

Эксперименты с использованием электронных лучей для передачи и приема изображения на определенные расстояния начали проводиться в различных странах (США, Япония, Советский Союз) с начала 20-х гг. ХХ века. В результате в 1933 году американскому инженеру российского происхождения Владимиру Зворыкину удалось изобрести катодную трубку, являющуюся и по настоящее время главной частью большинства телевизоров.

Первые телевизоры, пригодные для массового производства появились в конце 30-х годов ХХ столетия. Однако этому предшествовало несколько десятилетий упорных исследований и множества гениальных открытий.

В конце 1936 года в американской научно-исследовательской лаборатории RCA, возглавляемой Зворыкиным, был разработан первый электронный телевизор, пригодный для практического применения. Несколько позже, в 1939 году, RCA представила и первый телевизор, разработанный специально для массового производства. Эта модель получила название RCS TT-5. Она представляла собой массивный деревянный ящик, оснащенный экраном с диагональю в 5 дюймов. Позже радиолампы были вытеснены полупроводниками. Первый телевизор на основе полупроводников был разработан в 1960 году фирмой Sony. В дальнейшем появились модели на основе микросхем. Теперь же существуют системы, когда вся электронная начинка телевизора заключена в одну единственную микросхему.
Сегодня качество вещания значительно возросло и стало цифровым. Сами телевизоры уже перестали восприниматься как «ящики», ибо появились плоские LCD и плазменные модели. Размеры экрана перестали измеряться парой десятков сантиметров. Телевидение стало нормой. К началу ХХI века методы и принципы телевещания значительно изменились. Возникло кабельное и спутниковое телевидение.

Телевидение в СССР и России

В Советском Союзе первый телевизор, выпущенный в апреле 1932 года, назывался Б-2. Эта была механическая модель. Первый же электронный телевизор - легендарный КВН 49 был создан в 1949 году. Он был оснащен маленьким экраном и перед ним устанавливалась специальная линза, которую нужно было наполнять дистиллированной водой. В дальнейшем появилось и множество других, более совершенных моделей. В середине 1967 года в СССР началось производство цветных телевизоров.

Хотя систему цветного телевидения разработал еще Зворыкин в 1928 году, ее реализация стала возможна лишь к 1950 году, да и то лишь в качестве экспериментальных разработок. Первый, пригодный к продаже цветной телевизор создала в 1954 году все та же RCA.
Эта модель была оснащена 15 дюймовым экраном. Несколько позже были разработаны модели с диагоналями 19 и 21 дюйм. Стоили такие системы дороже тысячи долларов США, а, следовательно, были доступны далеко не всем.

Единые стандарты (PAL и SECAM) появились и начали внедряться в 1967 году.

Первые регулярные телепередачи начались в 1936 году в Великобритании и Германии, в 1941 году в США. Однако массовое распространение в Европе телевещание получило лишь в 1950-е гг., в большинстве развивающихся стран собственные государственные и частные телекомпании возникли еще позднее, в 1960-х - начале 1970-х гг. К наиболее крупным телекомпаниям мира относятся: Си-Би-Эс (Columbia Broadcasting System), Эн-Би-Си (National Broadcasting Company), Эй-Би-Си (ABC Television Network) - в США; Би-Би-Си (British Broadcasting Corporation), Ай-Ти-Ви (Independent Broadcasting Authority) - в Великобритании; РАИ (Radiotelevisione Italiana) - в Италии; Эн-Эйч-Кей (Nippon Hoso Kyokai) - в Японии; ЦДФ (Zweites Deutsches Fernsehen) - в Германии.

В Советском Союзе первый опытный сеанс телевещания состоялся 29 апреля 1931 года. В 1937 году был организован первый телецентр на улице Шаболовке, с 1938 года осуществлявший экспериментальное телевещание на основе электронных систем, а с 1939 года - регулярное телевещание (первой передачей стала демонстрация фильма об открытии 18-го съезда ВКП(б)). После перерыва, связанного с Великой Отечественной войной, телецентр на Шаболовке вновь начал трансляции передач 7 мая 1945 года, а 15 декабря того же года первым в Европе возобновил регулярное телевещание два раза в неделю.

В 1951 году, на базе Московского телецентра, создана Центральная студия телевидения, ведущая ежедневные передачи. В 1957 году создан Госкомитет по радиовещанию и телевидению. В 1964 году впервые в стране с помощью спутниковой связи осуществлена трансляция Олимпийских игр из Токио, в 1965 году - обмен телепрограммами между Москвой и Владивостоком, в 1966 году - передача цветного изображения из Парижа в Москву. В 1967-1970 годах введён в действие Технический телевизионный центр (ТТЦ) «Останкино».

С 1967 года начались регулярные передачи цветного телевидения; в этом же году создана спутниковая система распределения телевизионных программ на сеть наземных приёмных станций «Орбита». К началу 1990-х годов две программы Центрального телевидения принимались практически на всей территории России.

В первой половине 1990-х годов началась реорганизация телевещания, появились первые автономные формы - общественное вещание и коммерческое вещание (существующее за счёт рекламы). В 1990 году образована Всероссийская государственная телевизионная и радиовещательная компания (ВГТРК). ВГТРК организовала телеканалы «Россия» (1991) и «Российские университеты» (1992-1996). В 1991 году на базе Гостелерадио созданы Российская государственная телевизионная и радиовещательная компания (РГТРК) «Останкино» и региональные телерадиокомпании, в том числе Московская телевизионная компания (МТК; на 3-м канале). В 1993 году основана частная телекомпания НТВ. В 1995 году, в результате реорганизации РГТРК «Останкино», 1-й канал телевидения был передан телекомпании ОРТ (Общественное российское телевидение).

Сегодня традиционное аналоговое телевидение практически исчерпало свои возможности. К 2015 году телевидение в России полностью перейдет на цифровой формат вещания, что позволит увеличить количество каналов в несколько раз. Специалисты отмечают, что Россия хорошо подготовлена к «цифровой революции». Уже сейчас многие российские компании выпускают цифровые передатчики, а также теле- и радиоприемники. Во многих регионах страны ведется строительство телевышек, поддерживающих цифровой формат.

7. Суть принципа передачи изображения на дальние расстояния

Принцип передачи изображения на расстояние заключается сначала в преобразовании сигналов, затем передаче их на расстояние и, наконец, расшифровке принятых сигналов, т.е. снова получение изображения. Любое передаваемое изображение можно разделить на множество одинаковых по размеру отдельных, но расположенных в строгом порядке темных и светлых точек (элементов). Разделение изображения на элементы не нарушает целостного восприятия, так как глаз человека на некотором расстоянии не различает очень близко расположенных точек. Поэтому изображение, составленное из мельчайших точек, глаз воспринимает как один сплошной рисунок. Далее следует превращение светового потока от каждого отдельного элемента изображения (точки) в электрический сигнал и передача на приемный пункт сотни тысяч сигналов (именно на такое количество элементов приходится делить изображение, чтобы не потерять его четкости). При этом используется свойство глаза сохранять, запоминать увиденное изображение в течение некоторого времени. В кино, например, незаметно того, что на экране 24 раза в 1 с сменяются неподвижные картинки - инерция зрительного восприятия создает впечатление непрерывности изображения. Поэтому и в телевидении не обязательно передавать сигналы от всех элементов одновременно, можно передать их по очереди - сначала первый, потом второй, и так все несколько сотен тысяч сигналов, важно только уложиться в отведенный промежуток времени - от 0,05 до 0,1 с. И тогда глаз "соберет" все эти тысячи светящихся на экране точек в одно целое изображение. Световое изображение превращается в передающей телевизионной камере в электрические сигналы. Внутри камеры находятся передающая трубка, генераторы строк и кадров, усилитель сигналов изображения (видеоусилитель).

Конструкция передающей трубки - иконоскопа во многом сходна с устройством приемной трубки телевизора - кинескопа. В ней есть экран, который запоминает изображение, электронная пушка, создающая электронный луч и отклоняющая система трубки, заставляющая луч перемещаться по экрану.

Внешняя сторона иконоскопа покрыта мозаикой из микроскопических фотокатодов. Изображение предметов с помощью объектива телевизионной камеры проецируется на мозаику экрана передающей трубки. На каждый фотокатод - светочувствительную клетку "сетчатки" искусственного глаза - попадет крошечный участок изображения. Фотокатоды мозаики под действием света теряют электроны и приобретают положительный заряд. Фотокатоды сильно освещенных участков получают больший заряд, слабо освещенные элементы заряжаются слабее. В результате на мозаике создается электрическая копия изображения.

Теперь необходимо по очереди, участок за участком, строчка за строчкой, снять все заряды с мозаики. Такую задачу решает электронный луч. Посланный электронной "пушкой" и наведенный на цель отклоняющей системой, луч с большой скоростью обходит всю мозаику и считывает положительные заряды. Он обегает строчку за строчкой экран трубки, превращая электрическую копию изображения в непрерывно меняющийся во времени электрический ток - электрические сигналы изображения - видеосигналы. За 0,25 с луч пробегает 625 строк изображения, составляющих 1 кадр; за 1 с кадры меняются 25 раз.

Вместе с видеосигналами от передающей камеры к передатчику идут электрические синхронизирующие импульсы с частотами строк и кадров, которые вырабатываются в специальном генераторе. Эти импульсы служат командой для начала движения электронного луча на экране кинескопа телевизора по строкам и кадрам.

После усиления видеосигналы и синхронизирующие импульсы подаются на радиопередатчик сигналов изображения, где они модулируют высокочастотные электрические колебания, приходящие от генератора передатчика. Модулированные колебания направляются в антенну. Звуковое сопровождение телевизионной передачи ведется через другой радиопередатчик с частотой, близкой к частоте передатчика сигналов изображения. Радиопередатчики сигналов изображения и звука работают на общую антенну, равномерно излучающую радиоволны во всех направлениях. Передача телевизионных изображений с высокой четкостью возможна только на ультракоротких волнах, которые распространяются прямолинейно, подобно лучам света. Поэтому необходимо строить для передающих антенн высокие мачты, а также высоко поднимать приемную антенну телевизора. Для передачи телепрограмм на большие расстояния используют кабель, радиорелейную связь и связь через спутники Земли.

8. О видах радиоволн и их применении в жизни и деятельности человека

Различают следующие линии радиосвязи:

1. процесс распространения радиоволн вдоль земной поверхности с огибанием ее (так называемые земные или поверхностные волны);

2. процесс распространения радиоволн в пределах прямой видимости (прямые волны);

3. отражение радиоволн от ионосферы (ионосферные волны);

4. процесс распространения радиоволн в тропосфере (тропосферные волны);

5. отражение радиоволн от метеорных следов;

6. отражение от искусственных спутников Земли;

В настоящее время широко используются связь и телевизионные передачи через искусственные спутники Земли.

Основным применением радиоволн является передача информации из одного пункта в другой – радиосвязь.

Радиоволны нашли широкое применение в телевидении, где телевышки усиливают и передают сигнал в телевизоры, которые преобразуют его в изображение, а также в сотовой связи. Отличие передачи информации состоит в том, что вышки для сотовой связи представляют базовыми станциями, принимающими и передающими сигнал от абонентов.

В 1991 году была разработана технология Wi-Fi, которая в настоящее время находит широкое применение.

9. Влияние электромагнитных волн на здоровье человека и

меры безопасности.

Природа подарила человечеству чистый, прозрачный воздух, водоемы и естественный электромагнитный фон, излучаемый как планетой и окружающим космосом, так и животным и растительным миром. Однако, с развитием цивилизации, естественный геомагнитный фон усилился техногенным воздействием. Человек при помощи радиотехнических и радиоэлектронных приборов создал невидимую электромагнитную паутину, в которой мы все находимся. Мощные линии электропередачи высокого и сверхвысокого напряжения, многочисленные радио- и телепередающие станции, космические станции спутниковой связи вызывают электромагнитное загрязнение среды обитания человека. Воздействие ЭМП происходит дома, на работе и даже во время отдыха на природе. Электробытовые приборы, предназначенные облегчить нашу жизнь, стены домов и квартир, пронизанные электрическими проводами, распространяют ЭМП не безвредные для здоровья человека.

Биологическое действие ЭМП.Данные как отечественных, так и зарубежных исследователей свидетельствуют о высокой биологической активности ЭМП во всех частотных диапазонах. ЭМП высокой частоты приводят к нагреву тканей организма.

Многочисленные исследования в области биологического действия ЭМП определили наиболее чувствительные системы организма: нервную, иммунную, эндокринную, половую. Биологический эффект ЭМП в условиях многолетнего воздействия накапливается, вследствие чего возможно развитие отдаленных последствий дегенеративных процессов в центральной нервной системе, новообразований, гормональных заболеваний. К электромагнитным полям особенно чувствительны дети, беременные, люди с нарушениями в сердечно-сосудистой, гормональной, нервной, иммунной системах.

Влияние на нервную систему.Нарушается передача нервных импульсов. В результате появляются вегетативные дисфункции(неврастенический и астенический синдром), жалобы на слабость, раздражительность, быструю утомляемость, нарушение сна нарушается высшая нервная деятельность - ослабление памяти, склонность к развитию стрессовых реакций.

Влияние на сердечно-сосудистую систему.Нарушения деятельности этой системы проявляются, как правило, лабильностью пульса и артериального давления, склонностью к гипотонии, болями в области сердца. В крови отмечается умеренным снижением количества лейкоцитов и эритроцитов.

Влияние на иммунную и эндокринную системы.Установлено, что при воздействии ЭМП нарушается иммуногенез, чаще в сторону угнетения. У животных организмов, облученных ЭМП, отягощается течение инфекционного процесса. Влияние электромагнитных полей высокой интенсивности проявляется в угнетающем эффекте на Т-систему клеточного иммунитета. Под действием ЭМП увеличивается выработка адреналина, активизируется свертываемость крови, снижается активность гипофиза.

Влияние на половую систему. Многие ученые относят электромагнитные поля к тератогенным факторам. Наиболее уязвимыми периодами являются обычно ранние стадии развития зародыша. Наличие контакта женщины с электромагнитным излучением может привести к преждевременным родам, повлиять на развитие плода и, наконец, увеличить риск врожденных уродств.

Основные источники ЭМП и способы защиты от их воздействия.

Источниками электромагнитных полей являются атмосферное электричество, геомагнитные поля, промышленные установки, радиолокация, радионавигация, средства теле- и радиовещания, бытовые приборы, внутренние электрические сети в домах. Излучаемое ими поле разнится в зависимости от конкретных моделей - чем выше мощность прибора, тем больше создаваемое им магнитное поле.

Достаточно актуальным является вопрос биологической безопасности сотовой связи. Однозначного ответа на него ученые до сих пор не дали. Можно отметить лишь одно: за все время существования сотовой связи ни один человек не получил явного ущерба здоровью из-за ее использования. Исходя из технологических требований построения системы сотовой связи, основная энергия излучения (более 90%) сосредоточена в довольно узком луче, который всегда направлен в сторону и выше прилегающих построек. В режиме разговора излучение сотового телефона гораздо выше, чем в режиме ожидания. Поле, возникающее вокруг его антенны, усиливается в метро, во время разговора в автомобиле, усиливает его действие металлическая оправа очков.

Персональные компьютеры давно превратились в одну из самых важных вещей в доме среднестатистического жителя любой из развитых стран мира. Очень часто приходится пользоваться компьютером по месту работы. По статистике, около 30% населения большую часть рабочего времени проводят за компьютером, кроме того, значительная часть пользователей имеет контакт с ПК дома. В связи с этим у многих возникает вопрос о вредных факторах, влияющих на человека при работе на компьютере и способах защиты от них. Считается, что наиболее опасно излучение монитора, являющегося источником электромагнитного, рентгеновского, инфракрасного, ультрафиолетового излучений. Однако, опасными в этом плане могут оказаться только довольно старые, выпущенные 5-7 лет назад мониторы. Они являются источниками ЭМИ сверхнизкой частоты, но не больше, чем другие электроприборы. Уровень рентгеновского излучения монитора намного меньше, чем естественный радиационный фон. А уровни инфракрасного и ультрафиолетового излучений монитора ничтожны по сравнению с электрическими лампами. Но даже в этом случае можно отдельно приобрести защитный экран. Современные жидкокристаллические (плоские) экраны и переносные компьютеры-ноутбуки вообще не излучают - у них другой принцип действия.

Для исключения или уменьшения уровней воздействия ЭМП на организм человека важно выполнять ряд простых рекомендаций:

- исключение длительного пребывания в местах с повышенным уровнем магнитного поля промышленной частоты

- грамотное расположение мебели для отдыха, обеспечивающие расстояние 2-3 метра до электрораспределительных щитов, силовых кабелей, электроприборов

- при приобретении бытовой техники обращайте внимание на информацию о соответствии прибора требованиям санитарных норм

- использование приборов меньшей мощности

- не пользоваться сотовым телефоном без необходимости, не разговаривать непрерывно более 3-4 минут

- использовать в автомобиле комплект hands-free, размещая его антенну в геометрическом центре крыши.

Люди уже не могут отказаться от электростанций, железных дорог, самолетов, автомобилей, от других завоеваний цивилизации, даже если идет речь о собственном здоровье. Задача состоит в том, чтобы минимизировать вредные техногенные воздействия на окружающую среду и ознакомить общество с конкретной экологической опасностью и выработать механизм защиты.

10. Здоровье человека и сотовый телефон

Каков вред мобильного телефона для человека?

Исследователи утверждают, что мобильные телефоны приносят вред здоровью. Степень ущерба определяется тем, как часто человек пользуется устройством и как близко к нему оно находится в течение дня.

Рассмотрим, каких негативных последствий можно ожидать:

1. Дополнительная нагрузка на иммунитет. Частые пользователи мобильных устройств больше жалуются на головные боли, дневную сонливость, повышенную раздражительность и усталость, частые простудные заболевания.

2. Электромагнитные волны провоцируют нагревание внутренних тканей. Мобильное устройство вырабатывает опасное излучение, которое поглощается сетчаткой глаза, головным мозгом, структурами слухового, вестибулярного и зрительного аппаратов. Поэтому негативному влиянию подвержены как эти органы, так и нервные окончания.

3. Ухудшение зрения, памяти и психоэмоциональной устойчивости. Особенно сильно вредному влиянию подвержены дети, черепные кости которых еще тонкие.

4. Плохой сон. Даже телефон, находящийся в режиме ожидания, способен пагубно действовать на центральную нервную систему. Он сбивает правильную смену фаз сна (быстрые и медленные) и не дает человеку хорошо высыпаться.

Полезные советы и меры предосторожности при обращении с мобильным телефоном

Чтобы снизить вред мобильных телефонов на организм человека, рекомендуется учитывать такие факторы:

1. Увеличение громкости телефона способствует повышению мощности излучения.

2. Когда не используете прибор, оставляйте его в другой комнате, а не кладите рядом с собой.

3. При покупке нового девайса подберите модель с наименьшей мощностью.

4. Не носите мобильный в карманах. Лучше переложить его в сумку.

5. Не разговаривайте долго. Чем короче разговор, тем меньше негативное влияние. Отдавайте предпочтение личным встречам. Если же необходимо провести переговоры, не забывайте о рекомендуемом перерыве в 15 минут.

6. На ночь телефон лучше выключать. Ночных бесед быть не должно, а будильник срабатывает и при выключенном устройстве. Зато вред будет нивелирован.

7. Детский организм уязвим, поэтому должен быть максимально огражден от электромагнитного облучения. Такой же совет адресуется беременным женщинам.

8. При разговоре телефон лучше держать от уха на расстоянии 3 сантиметров.

9. Подносите мобильный к голове только после того, как вызываемый абонент ответит. Режим вызова — самый сильный период вредного излучения.

11. Какую опасность для жизни человека представляет персональный компьютер?

Жизнь современного человека тесно связана с компьютерами. Взрослые и дети пользуются персональными и портативными компьютерами, а также дополняющими их устройствами: принтерами, сканерами, модемами и пр. как в личных, так и в профессиональных, а также в образовательных целях.

С появлением сети Интернет он стал еще и лучшим способом поиска информации, делового общения и отдыха. В общем, многим из нас уже трудно представить жизнь без компьютера. Но помимо многочисленных плюсов у компьютера есть и свои отрицательные стороны. Это его влияние на здоровье человека. Компьютер стал источником множества заболеваний, связанных с воздействием электромагнитного излучения, с нагрузкой на органы зрения, органы дыхания, с мышцами и суставами. Рассмотрим более подробно каждый из этих факторов риска.

Электромагнитное излучение

Каждое устройство, которое потребляет или производит электроэнергию, создает электромагнитное излучение. Это излучение концентрируется вокруг устройства в виде электромагнитного поля. Электромагнитное излучение нельзя увидеть, услышать, понюхать или потрогать, но оно присутствует повсюду. Убедительных доказательств того, что электромагнитное поле, создаваемое компьютером, представляет опасность, не существует. Но имеющейся информации по данному вопросу пока еще недостаточно, чтобы дать окончательный ответ. Так что лучше бы поберечься. Как же обезопасить себя от потенциальной угрозы для здоровья? Для этого необходимо:

· Приобрести жидкокристаллический монитор, поскольку его излучение значительно меньше, чем у мониторов сэлектроннолучевой трубкой;

· Системный блок и монитор должны находиться как можно дальше от вас, наиболее безопасно установить компьютер в углу комнаты, чтобы излучение поглощалось стенами; особое внимание стоит обратить на расстановку мониторов в офисах;

· Не оставляйте компьютер включенным надолго, если вы его не используете; хотя это и ускорит износ компьютера, но здоровье дороже;

· По возможности сократите время работы за компьютером и каждый час делайте 5-10 минутные перерывы;

· Компьютер должен быть заземлен.

Компьютер и зрение

При работе с компьютером человек полностью зависит от положения дисплея. Кроме того, изображение на экране динамически обновляется, а низкая частота обновления вызывает его мерцание. При этом глазные и внутриглазные мышцы, фокусирующие взгляд, устают от чрезмерной нагрузки. Развивается зрительное утомление, способствующее возникновению близорукости. Длительная работа с компьютером требует также повышенной сосредоточенности, что приводит к появлению головной боли, раздражительности, нервного напряжения и стресса.

Чтобы этого не происходило необходимо соблюдать несколько простых правил:

· Требования к монитору: чем выше его разрешающая способность, тем точнее и четче изображение на экране, и тем оно меньше утомляет глаза; монитор должен находиться на расстоянии не менее 45 см от глаз (расстояние вытянутой руки);

· Освещение рабочего места не должно вызывать блики на экране монитора, в то же время оно должно быть достаточным для того, чтобы хорошо видеть остальные предметы, с которыми вы работаете;

· Регулярно проводите гимнастику для глаз. Вот несколько простых упражнений: зажмурьте глаза на 10 с., быстро моргайте в течение 10 с., сделайте несколько круговых движений глазами, несколько раз поменяйте фокус - переведите взгляд с близлежащего предмета вдаль;

· Как можно чаще прерывайте работу и давайте глазам отдохнуть, желательно каждый час делать 10-15 минутный перерыв.

Заболевания позвоночника и суставов

Люди, проводящие много времени за компьютером, чаще всего жалуются на онемение шеи, боль в плечах и пояснице, покалывание в ногах. Но бывают и более серьезные заболевания, наиболее распространен кистевой туннельный синдром, при котором нервы руки повреждаются вследствие постоянной и длительной работы на компьютере.

Основными заболеваниями позвоночника, развивающимися вследствие долгого нахождения за компьютером, являются остеохондроз и искривления позвоночника. Одной из причин искривления позвоночника является несоблюдение правильной осанки при работе за компьютером. Стоит отметить, что искривление позвоночника не только делает человека непривлекательным, но и может привести к нарушению работы внутренних органов.

Для профилактики вышеперечисленных заболеваний необходимо:

· Правильно организовать свое рабочее место: разместить монитор прямо перед вами, чтобы его верхняя точка находилась прямоперед глазами или выше; рабочее кресло должно быть с регулирующейся высотой сиденья и спинки, с подлокотниками;

· Соблюдать правильную рабочую позу: посадка по правилу «трех углов» (колени под столом образуют один прямой угол, линия бедер и спина - второй, руки, согнутые в локтевом суставе - третий); лопатки должны опираться на спинку кресла, плечи опущены;

· При работе с мышкой и клавиатурой кисти рук должны лежать на столе, клавиши нажимать плавно и без усилий;

· Во время перерывов обязательно встаньте, потянитесь, походите, выполните несколько легких физических упражнений (наклоны и повороты головы, упражнения для кистей рук и т.д.).

Заболевания органов дыхания

Заболевания органов дыхания, развивающиеся из-за долговременной работы с компьютером, носят, в основном, аллергический характер. Это связано с тем, что во время работы компьютера корпус монитора и платы в системном блоке нагреваются и выделяют в воздух вредные вещества. Помимо этого, электростатическое поле компьютера притягивает пыль, которая оседает в наших легких. В то же время работающий компьютер деионизирует окружающую среду и уменьшает влажность воздуха. Каждый из этих факторов пагубно влияет как на легкие, так и на весь организм в целом.

Чтобы уменьшить их влияние необходимо: как можно чаще делать влажную уборку помещения и проветривать его; для увеличения влажности ставить открытую емкость с водой (например, аквариум или декоративный водопад).

Старайтесь прислушиваться к рекомендациям, которые стали всё чаще появляться и в прессе, и в других источниках информации, и ваше общение с компьютером не принесет вреда вашему здоровью.

12. Действия электромагнитных излучений бытовой техники на организм

Бурное развитие науки и техники привело к тому, что мы стали существовать в сплошном электромагнитном поле. Техногенный смог окружает нас дома, на работе, в транспорте и даже на природе. Мы не представляем современную жизнь без сотовых телефонов, телевизоров, компьютеров, стиральных машин, микроволновых печей, электрических плит, холодильников, электроутюгов, пылесосов, фенов и т.д.

Каждый прибор, работающий от электросети, излучает электромагнитные волны. Достоверно установлено, что любое поле вызывает отклик в нашем организме. Электромагнитное излучение (ЭМИ) наибольшее влияние оказывает на иммунную, нервную, эндокринную и половую системы.

Большое число исследований показывает, что нервная система - одна из наиболее чувствительных к воздействию ЭМИ. Признаками нарушений являются раздражительность, суетливость, быстрая утомляемость, ослабление памяти, нарушение сна, общая напряженность. Особенно чувствительна нервная система эмбриона.

Радиостанции, телевышки и линии электропередач влияют на организм дистанционно, а мобильные устройства, компьютеры, фены и электробритвы – это приборы, которые обычно находятся на близком расстоянии от человека, а мобильный телефон особенно тесно контактирует с головой, поэтому ЭМИ, которое он создает, воздействует на мозг. В тесном контакте с головой во время использования находятся также фен и электробритва, причём эти приборы используют ежедневно.

Влияние ЭМИ на человека зависит от мощности источника излучения и расстояния его отдаления от человека.

При покупке электроприборов следует обращать внимание на их мощность, чреватую усилением электромагнитного фона. Зачастую многие из них имеют ту же эффективность, что и менее мощные аналоги.

Старайтесь одновременно не включать несколько электроприборов. Помимо нагрузки на электрическую сеть, это усиливает воздействие электромагнитных волн.

Пользуйтесь удлинителями в крайних случаях, избегайте скопления проводов, подключенных к мощным приборам, поскольку провода, свернутые в кольца и узлы, усиливают электромагнитное поле.

Особенно внимательно следите за частотой использования бытовых электроприборов во время беременности.

Использование мобильных телефонов, планшетов требует особенного внимания, ведь они находятся ближе другой техники – на расстоянии вытянутой руки и менее. Во время эксплуатации и даже ношения с собой телефонов и других устройств их электромагнитное излучение оказывает местное воздействие на организм. Многие используют телефон как будильник, и кладут его рядом в постель или на прикроватный столик, а ведь во время сна организм должен восстанавливаться, а не подвергаться дополнительному стрессовому воздействию.

Мы не можем совсем избежать воздействия ЭМИ, но его можно ослабить, введя самоограничение на время контакта с источниками электромагнитных полей, придерживаясь научно обоснованных безопасных расстояний.

Смена деятельности, регулярные прогулки на свежем воздухе, занятия физкультурой и спортом, полноценный отдых и общение с природой помогут восстановить защитные силы организма и противостоять вредным воздействиям на наше здоровье.

13.