Роль кристаллов в области познания электричества в начале 20 века

Кристаллы заменили прежние методы, в которых использовалась металлическая стружка. Прежние методы не столь точные, не аккуратные и сложные. Появился совершенно новый способ обнаружения радиоволн, который ляжет в основу радиотехники. Бос сделал простое открытие, но оно по истине стало фундаментом современного мира.

Если к кристаллам прикоснуться металлом, чтобы проверить их электро-проводимость, они могут продемонстрировать довольно странное и необычное поведение. Если прикоснуться в нужном месте кончиком медного провода к кристаллу, а затем подключить к батареи проводок, мы получим довольно сильный ток. Однако, если изменить контакт с батарейкой и пропустить ток в противоположном направлении, ток будет значительно слабее. Это не полный проводник электричества, а полупроводник, впервые он был применён для обнаружения электромагнитных волн. Использовав кристалл вместо трубки со стружкой, Бос пришел к выводу, что он позволяет обнаруживать электромагнитные волны гораздо эффективнее. Именно необычное свойство соприкосновения провода, известного как «кошачий ус» и кристалла, позволявшее току легче проходить в одном направлении нежели в другом подсказало, что его можно использовать для извлечения сигнала из электромагнитных волн. На тот момент никто не знал почему некоторые кристаллы вели себя подобным образом, но для ученых и инженеров это необычное поведение имело огромное практическое значение.

При использовании кристаллов в качестве детектора, стало возможным передача и прием настоящего звука человеческого голоса или музыки. На своей Оксфордской лекции в 1894 году Оливер Лодж открыл ящик Пандоры. Будучи учёным, он не смог предвидеть, что научное открытие к которому он был причастен будут иметь коммерческий потенциал. Единственный полученный им патент на важный способ настройки приемника на определенный радиосигнал, был у него выкуплен влиятельной компанией Маркони.

Однако наверное самое сильное потрясение Лодж испытал в 1909 году, когда Маркони был удостоен Нобелевской премии в области физики за беспроволочную связь. Трудно представить более сильное оскорбление для ученого который на считанные дни уступил Герцу в открытии радиоволн, а потом продемонстрировал миру, что их можно отправлять и получать. Но несмотря на такое оскорбление Лордж остался великодушным он использовал технологию радиовещания в основе которой лежали его труды для прославления других изобретений.

Сейчас практически невозможно представить мир без радиовещания, представить время, когда о радиоволнах никто даже не мечтал. Инженеры продолжали дорабатывать и совершенствовать возможность передавать и принимать радиоволны. Но их первоначальное открытие стало триумфом чистой науки начиная с Максвелла, заканчивая Герцом и Лоджем. Однако сама природа электричества, оставалась по прежнему необъяснимой, что парождает электрические заряды и ток?

Хотя ученые пытались использовать электричество, они толком не знали, что оно из себя представляет. Но на этот вопрос можно было уже получить ответ при помощи экспериментов изучавших то, как электричество проходит сквозь различные материалы. Ещё в 50-х годах 19 века один из великих немецких экспериментаторов, талантливый стеклодув Генри Гайслер создал прекрасные образцы. Гайслер практически полностью выкачал воздух из тонких стеклянных трубок, а затем наполнил их небольшим количеством других газов. После этого через них он пропустил электрический ток, трубки засветились потрясающими красками и ток проходящий через газ, казался почти осязаемым. Хотя их целью было чистое развлечение, на протяжении следующих 50 лет ученые рассматривали лампы Гайслера, как возможность изучить движение электричества. Предпринимались попытки выкачать из трубок ещё больше газа. Может ли электрический ток проходить через пустоту, через вакуум, также как через кабель медный силовой?

Уильям Крукс создал подобные трубки и выкачал из них весь воздух, чтобы добиться условий максимально приближенных к вакууму. Пропустив через трубку электрический ток, он заметил яркое свечение на дальнем конце. В трубке словно возник луч ударявший в стекло противоположной стенки, казалось что мы наконец увидели электричество. Луч получил название катодного луча, а сама трубка стала предшественницей катодно-лучевой трубки десятилетиями использовавшейся в телевизорах. Физик Джозеф Джон Томсон обнаружил, что эти лучи состоят из крошечных отрицательно заряженных частиц, а поскольку они переносили электричество, их назвали электронами. Так как электроны двигались только в одном направлении от нагретой металлической пластины через положительно заряженную пластину на противоположном краю, они вели себя точно так же, как кристаллы-полупроводники Боса. Однако кристаллы Боса по природе своей были непредсказуемы и заставить их работать можно было только найдя определенную точку, а эти трубки можно было выпускать в массовом количестве. Они получили название — лампы и повсеместно заменили в устройствах кристаллы.

Эти открытия дали толчок лавине новых изобретений. Электроника начала 20 века целиком построена на возможностях ламп. Вся радиотехника создавалась на основе ламп, ранее телевидение было основано на лампах, первые компьютеры были ламповыми на них строился мир электроники. Научившись манипулировать электронами проходящими через вакуум, ученые решили разобраться смогут ли те, проходить через другие материалы. Но для этого было необходимо изучить то, из чего состоят материалы, то есть атомы.

Опубликовано 13.02.2013