Wiemy już, że fala elektromagnetyczna jest to przeplatanka posuwających się naprzód pól elektrycz
nych i magnetycznych. Każde z tych pól obejmuje warstwicę przestrzenną o pewnej stałej grubości, za
leżnej od częstotliwości fali. Każde ponadto posiada naogół inny układ linij sił (pod względem gęstości), zależnie od tego, jaki niesie na sobie elem ent dźwięku.
Zachodzi więc pytanie, na czem właściwie polega kształtowanie poszczególnych warstwie falowych, wy
rzucanych przez antenę radjostacji nadawczej. Skąd wie antena nadawcza, ile linij sił należy wydzielić każdej warstwicy falow ej? Kto czuwa nad tem, aby robota szła sprawnie, a w podziale nie zaszła pom yłka?
W prawdzie już nam wiadomo, że rolę głównego dyrygenta pełni tam mikrofon, względnie prąd elek
tryczny w obwodzie mikrofonowym, ale nie wolno zapominać, że między prądem mikrofonowym a p rą
dem antenowym istnieją pewne zasadnicze różnice.
Oto przedewszystkiem prąd w antenie, jako w ob
wodzie otwartym, zmienia naprzemian swój kierunek, podczas gdy prąd w obwodzie mikrofonowym (za
mkniętym) płynie ciągle w tym samym kierunku, a zmienia tylko swoje natężenie, zależnie od nacisku płytki węglowej (prąd pulsujący).
Przeobrażenia dźwięków. 81
Następnie częstość, z jaką prąd antenowy zmienia swój kierunek, dochodzi do kilkuset tysięcy razy na sekundę, podczas gdy pulsujący prąd mikrofonowy zmienia swoje natężenie z częstością znacznie mniej
szą, zależną od wysokości i barw y dźwięku. Dlatego pierwszy nosi miano prądu wysokiej częstotliwości, drugi zaś niskiej częstotliwości.
Wreszcie natężenie prądu antenowego jest bardzo silne (zależy od mocy stacji nadawczej), prąd zaś w obwodzie mikrofonowym jest nieporównanie słab
szy i w zestawieniu z prądem antenowym pozostaje w stosunku jak „żaba do konia“.
A jednak taki karzeł mikrofonowy daje sobie radę z olbrzymem antenowym i tresuje go według swojej woli, a właściwie według podszeptów drgającej płytki mikrofonu. Dzieje się tak dlatego, że prąd mikrofonowy doznaje najpierw wzmocnienia (za pośrednictwem lampy elektronowej) i wtedy dopiero staje oko w oko przed prądem antenowym, by wziąć się z nim za bary.
Obrazowo przedstawia to ryc. 32. Słaby, pulsujący prąd obwodu mikrofonowego zostaje wzmocniony w L , poczem spotyka się z prądem wysokiej częstotliwości w B, gdzie oba prądy „nakrywają się“ wzajemnie.
Rezultatem wzajemnego oddziaływania obu tych prądów na siebie jest t. zw. prąd modulowany, który — jak widzimy w dalszej części obrazu — za
chowuje nadal wysoką częstotliwość, lecz posiada natężenia uformowane nakształt pulsującego prądu mikrofonowego (wskazuje to linja kreskowana, po
prowadzona przez grzbiety fali zmodulowanej).
Zmodulowane w ten sposób prądy antenowe wy
tw arzają teraz pola elektromagnetyczne, w których
H arce elektronów 6
82 Przeobrażenia dźwięków.
mieszczą się wszystkie znamiona dźwięków głoso
wych. Znamiona te, t. j. wysokość, natężenie i barwa dźwięku, są wplecione w długi szereg warstwie falo
wych, wyłącznie na koszt natężenia każdej warstwicy.
Tak np. wysokość dźwięku nie ma nic wspólnego z częstotliwością fali; każda bowiem fala elektryczna o dowolnej, byleby dostatecznie wysokiej częstotliwo
ści, może nieść na sobie dźwięki o najrozmaitszych
wysokościach. Jeśli np. do mikrofonu radjostacji w ar
szawskiej (częstotl. 270.000) wymawia ktoś dźwięk „a“
(435 drgnień na sekundę), to na każde drgnienie płytki mikrofonowej przypada 620 zmian kierunku prądu w antenie, czyli sposób każdego wychylenia płytki zostaje zanotowany na 620-tu warstwicacb falowych (270000:435 = 620). Nic więc dziwnego, że najzawil
sze naw et wybryki, na jakie pozwala sobie płytka w ciągu każdego wychylenia (zależnie od barwy dźwięku), można bez trudności pomieścić na fali elek
Przeobrażenia dźwięków. 83
trycznej, mając do dyspozycji aż 620 oddzielnych warstwie falowych.
Przy wymawianiu innego dźwięku, np. „a* o ok
tawę wyższego (870 drgnień na sekundę), przypada już na każde drgnienie płytki tylko po 310 warstwie fa
lowych. Wynika stąd, że im dźwięk staje się wyższy, tem gorsze znajduje warunki do szczegółowego od
tworzenia wszelkich ewentualnych zawiłości, związa
nych z jego barwą, gdyż na każde drgnienie płytki mikrofonowej przypada wówczas coraz mniejsza serja warstwie falowych.
Nie od rzeczy będzie zwrócić także uwagę na wy
miar przestrzeni, potrzebnej do wyrycia jakiegokol
wiek dźwięku w postaci ukształtowanej odpowiednio fali elektrycznej.
Wiadomo, że krótka nawet depesza, nadana zwy
czajnym telegrafem znakami Morse’a, zajmuje już kilka metrów taśm y papierowej, na której jest wypi
sana treść doniesienia. Zobaczymy zaraz, ile takiej
„taśm y“ przestrzennej wymaga analogiczne doniesie
nie, w ypisane na falach elektrycznych.
Oto ktoś wymawia przed mikrofonem radjostacji nadawczej np. głoskę „o“ przez jedną sekundę; wszyst
kie więc warstwice falowe, na których ta głoska zo
stała „zapisana“, stanowią razem warstwę przestrzenną o grubości 300 tysięcy kilometrów. Na zapisanie zaś 20-minutowego odczytu radjowego zużywa się nie mniej nie więcej tylko 360 miłjonów kilometrów bie
żących przestrzeni; w takiej bowiem odległości od stacji nadawczej znajduje się już pierwsze słowo pre
legenta w chwili, gdy ten wypowiada ostatnią głoskę swojego odczytu.
84 Przeobrażenia dźwięków.
Lećmy teraz z falami do pierwszej z brzegu anteny odbiorczej. Każda warstwica falowa wzbudza w niej krótkotrwały prąd elektryczny. A więc prądy, powsta
jące w antenie odbiorczej, zmieniają co chwila swój kierunek z taką samą częstotliwością, jaką posiada nadbiegająca fala. Prądów tych jednak nie można doprowadzać bezpośrednio do słuchawki, ponieważ ani żadna membrana słuchawki tak szybko drgać nie
a
Ryc. 33. Zamiana prądu zmiennego (wysokiej częstotl.) na prąd pulsujący (niskiej częstotl.).
zdoła, ani — gdyby naw et drgała — ucho nasze na tak szybkie drgania jużby nie reagowało. Potrzeba zatem zamienić w jakiś sposób te szybkozmienne prądy antenowe napowrót na prąd pulsujący, t. j. na prąd o jednym tylko kierunku, lecz różnych co do siły impulsach.
Zadanie to spełnia pewnego rodzaju filtr elek
tryczny, który przepuszcza do słuchawki tylko prądy jednokierunkowe. Skutki działania takiego przyrządu
Przeobrażenia dźwięków. 85
filtrującego, czyli prostownika, widzimy na ryc. 33.
Pierwsza linja falista (a) przedstawia charakter prą
dów, powstających w antenie odbiorczej pod bezpo- średniem działaniem fali elektrycznej. Druga linja (b) daje nam obraz pulsującego już prądu po wyjściu
Ryc. 34. Zamiana prądu dwukierunkowego na prąd pulsujący.
z prostownika, trzecia (c) zachowanie się membrany telefonicznej pod działaniem bardzo szybkich impul
sów „przefiltrowanego“ już prądu.
Na czem polega filtrowanie prądu elektrycznego?
Aby to lepiej zrozumieć, rozważmy najpierw me
chaniczny model filtrujący, przedstawiony na ryc. 34.
Widzimy tu dwie rury I i I I z zawieszonemi we
wnątrz nich (na zawiaskach) blaszkami óx i bt . Jeżeli zbliżymy usta tuż do wylotu rury / i zaczniemy przez
86 Przeobrażenia dźwięków.
nią głęboko oddychać, to każdemu wydechowi tow a
rzyszy ruch cząsteczek powietrza od ust wzdłuż rury do blaszki, każdemu zaś wdechowi w kierunku prze
ciwnym. W czasie więc oddychania słup powietrza, wypełniający rurę, będzie się poruszał naprzemian tam i napowrót. W skutek tego blaszka, popychana strumieniem powietrza, będzie się wychylała naprze
mian, raz w prawo a raz w lewo, z częstością za
leżną od tempa oddychania. Wielkość każdego odchy
lenia będzie zależała od siły każdego oddechu (prąd zmienny).
Inaczej przedstaw ia się sprawa w rurze II. Tu umieszczony jest jeszcze lejek L, którego wylot za
mknięto zaworem W. Jak widać na rysunku, zawór jest tak skonstruowany, że może się odchylać tylko na zewnętrzną stronę lejka. W skutek tego strumień powietrza, wpadający w czasie wydechu do lejka, otworzy sobie zawór swoim własnym naciskiem i ude
rzy o blaszkę. Przy wdechu natom iast blaszka nie dozna nacisku, gdyż zawór zaraz się zamyka, a osoba oddychająca wciąga do płuc powietrze także z ze
wnętrznego otoczenia rury. Wobec tego blaszka bę
dzie wychylać się tylko w prawo o kąt tern większy, im silniej dmuchnie oddychająca osoba (prąd pulsujący).
Otóż przypuśćmy, że tempo oddychania jest nie
zmiernie szybkie, a poszczególne podmuchy są różnej siły. Na pierwsze np. mocniejsze dmuchnięcie blaszka odpowiada silnem wychyleniem. W czasie oczywiście wdechu blaszka, korzystając z chwilowego zacisza, usiłuje powrócić do dawnego położenia. Lecz dó po
wrotu potrzebuje dłuższego czasu, gdyż ruchy jej są dość powolne. Tymczasem, ledwie zawróciła z drogi,
Przeobrażenia dźwięków. 87
już otrzymuje nowe pchnięcie (wskutek ponownego wydechu) i odchyla się znowu w prawo. W ten spo
sób blaszka otrzymuje cios za ciosem o charakterze szybko pulsującym. Takie zaś ciosy, wymierzane z krót- kiemi przerwami i z coraz to
inną siłą, są w skutkach dzia
łania równoważne strum ie
niowi, płynącemu bezustan
nie w tym samym kierunku, ze zmieniającem się ciągle natężeniem.
Podobnie i membrana słu- Ryc. 35. Detektor kryształowy,
chawki, wystawiona na dzia
łanie szybkich impulsów przefiltrowanego prądu elek
trycznego, będzie wykonywała takie same ruchy, ja- kieby wykonywała pod działaniem pulsującego prądu mikrofonowego radjostacji nadawczej.
Rolę prostownika elektrycznego spełnia t. zw. detek
tor kryształkowy. Jest to przyrząd bardzo prostej bu
dowy. Składa się z drucika d (ryc. 35), dotykającego ostrzem kryształka K jakiegoś minerału (np. galena, pi
ryt, grafit i t. p.). Kryształek umieszczony jest zwykle w metalowej oprawce, do której przylutowuje się drut p, jako ciąg dalszy przewodnika d. Właściwym filtrem jest ostrze drucika d , które odgrywa tu rolę wylotu lejkowego. Elektrony przedostają się z łatw o
ścią z drucika d przez kryształ do przewodnika p , natomiast ruch w kierunku przeciwnym jest już dla nich utrudniony.
Na czem polega, działanie takiego detektora, nie zostało dotychczas całkowicie wyjaśnione. Różnica bowiem między lejkiem, zaopatrzonym w ruchomy
88 Przeobrażenia dźwięków.
zawór, a ostrzem detektora kryształkowego polega na tem, że wylot lejka jest naprzemian otwierany i za
mykany, podczas gdy ostrze detektora nie doznaje w czasie filtrowania prądu żadnych widocznych zmian.
Nie ulega jednak wątpliwości, że dla prądów wstecz
nych muszą się tam pojawiać jakieś zapory, skoro elektrony powrócić nie mogą.
To też jedni dopatrują się tam przyczyn natury cieplnej (powstawanie prądów termoelektrycznych), inni składają to na karb procesów chemicznych, je
szcze inni przypisują to zjawisko oporom, powstają
cym na granicy zetknięcia drucika z kryształkiem wskutek niejednolitej gęstości elektronów (drucik jest dobrym przewodnikiem, kryształ zaś tylko półprze
wodnikiem elektryczności).
Nie wchodząc bliżej w analizę każdego z tych po
glądów, zwracamy tylko uwagę, że detektor kryształ
kowy nie jest przyrządem ekonomicznym, albowiem doprowadza do słuchawki tylko połowę z tych ilości prądów, jakie pow stają w antenie odbiorczej. Druga połowa (prądy wsteczne) m arnuje się w antenie bez
użytecznie.
Wymyślono jednak sposób na wyzyskanie i tej drugiej połowy przy pomocy drugiego detektora kry
ształkowego, dołączonego odpowiednio (t. j. odwrotnie) pomiędzy antenę a słuchawkę.
Należy jeszcze nadmienić, że detektor kryształkowy doprowadza do słuchawki tyle tylko energji elektrycz
nej, ile jej wyłowi antena odbiorcza; jest on bowiem pośrednikiem między anteną a słuchawką i jako taki sam energji nie wytwarza. Dlatego też detektor kry
ształkowy oddaje skuteczne usługi jedynie w niewiel