Простейший фотоэлемент представляет собой стеклянный сосуд, внутри которого расположены две пластинки. Одна из них, которая освещается светом, соединяется с отрицательным полюсом электрической батареи и поэтому заряжена отрицательно. Другая пластина соединяется с положительным полюсом батареи.
Под действием света с отрицательно заряженной пластинки вылетают электроны, которые тотчас притягиваются другой, положительно заряженной пластинкой. Таким образом, в сосуде появляется направленное движение зарядов — электрический ток. Сила тока в цепи изменяется в такт с изменением количества света, падающего на отрицательно заряженную пластинку.
Принцип работы фотоэлемента
Сейчас созданы фотоэлементы, весьма чувствительные к ничтожным количествам света. Получаемый при этом электрический ток усиливают специальными усилителями.
Вот, имея в распоряжении такой фотоэлемент, можно заставить зазвучать фотографический снимок звука. На кинопленке эта запись называется звуковой дорожкой. Когда пленка движется, узкий пучок света просвечивает звуковую дорожку, и фототок будет точно следовать за всеми изменениями интенсивности света.
После усиления фотоэлектрический ток проходит по обмотке электромагнита, который, притягивая с различной силой мембрану, приводит ее в колебание — заставляет звучать.
Так воспроизводится звук, записанный на фотопленку.
Током звуковой частоты неудобно питать электрическую лампочку, свет которой не успевает меняться вслед за изменением тока из-за того, что нить накала не успевает остывать (тепловая инерция). Для этой цели удобнее всего использовать так называемый керр-эффект.
Сущность этого явления слишком сложна, и мы не будем о нем рассказывать. Скажем только, что в этом случае никакой инерции нет — свет моментально изменяется вслед за изменением тока микрофона.
Другой способ световой записи звука на кинопленку называют «поперечной записью». В этом случае интенсивность света, который падает на пленку, остается все время одинаковой, но световой пучок в виде узкой ленточки во время движения пленки освещает ее неодинаково по ширине.
Для этого световой зайчик должен все время бегать от одного края к другому, в такт колебаниям тока звуковой частоты, создаваемого в микрофоне.
Но это еще не все.
Сравнительно недавно удалось получить магнитную фотографию звука на проволоке.
Тут воспользовались явлениями, которые нам уже хорошо знакомы. Мы знаем, что звуковые колебания воздуха мембрана микрофона преобразует в механические. Благодаря этому она изменяет свое положение относительно магнита. И вот в обмотке возникает электрический ток звуковой частоты. Этот ток можно передать по проводам, как это сделал в свое время Белл, а затем заставить другую мембрану совершать колебания, чтобы воспроизвести звук.
Но с другой стороны, если этот ток будет проходить через обмотку другого магнита, вблизи которого движется проволока, то ее различные участки будут намагничиваться то сильнее, то слабее, в зависимости от силы тока, протекающего через обмотку магнита. После этого каждый участок проволоки долгое время остается намагниченным. Таким образом, звуковые колебания вначале преобразуются в колебания силы тока, а затем в колебания намагниченности различных участков проволоки. Так звук записали на проволоку. Чтобы воспроизвести его, необходимо эту проволоку вновь перемещать с прежней скоростью вблизи обмотки электромагнита. При этом в обмотке магнита будет возникать ток, сила которого все время меняется. После усиления этот ток проходит по обмотке другого магнита, который заставляет свою мембрану совершать колебания.
И мы услышим записанный на магнитной проволоке звук. Легко усмотреть преимущество магнитной записи звука. Когда запись сделана светом, требуется проявить и отпечатать фотопленку. Только после этого возможно воспроизведение звука. А магнитная запись этого не требует: звук, записанный на проволоку, может быть тотчас воспроизведен и затем «стерт».
Стирается записанный звук весьма просто. Для этого достаточно проволоку, на которой он записан, протягивать мимо магнита, по обмотке которого течет быстропеременный ток. Проволока при этом размагничивается, а следы записанного на ней звука исчезают бесследно.
И проволока снова пригодна для записи звука. После технического усовершенствования магнитного метода был создан замечательный прибор — магнитофон. Он и записывает звук и воспроизводит его. Вместо проволоки в приборе используется специальная лента, изготовленная из пластической массы. Поверхность ленты покрыта мелкозернистым порошком, магнитные свойства которого намного выше, чем у стальной проволоки.
Устройство магнитофона
Портативный магнитофон
Лента, на которой записан звук, представляет собой не что иное, как магнитное письмо. Читать это письмо при помощи магнитофона можно много раз. Однако не следует забывать, что скорость движения ленты при воспроизведении должна обязательно быть такой же, как и при записи.
Магнитные письма на проволоке широко использовали во время Великой Отечественной войны для передачи приказов и донесений в целях сохранения военной тайны.
Магнитная запись применяется в радиовещании. Все, что нужно передать по радио, предварительно записывают на пленку, прослушивают и спокойно устраняют всевозможные недостатки. Почти все радиопередачи, которые вы слышите, предварительно записаны на пленку и отрегулированы по времени.
Так люди научились записывать звук.
* * *
Ну вот мы и закончили нашу небольшую экскурсию в такой знакомый и в то же время такой загадочный мир звуков.
Действительно, мы сделали много открытий, познакомились с замечательными приборами, удивительными явлениями природы, с работой ученых в области акустики.
И столько неожиданного открылось нам в самых обычных, окружающих нас вещах. Воздух оказался упругим, летучая мышь — хитрым современным аппаратом, рыбы — поющими.
Но книга жизни неизмеримо богаче любой напечатанной книги. Надо только научиться читать ее.