اختراع رادیو

نظریه ماکسول با آزمایشهایی با امواج الکترومغناطیسی تایید شدند و آزمایشهای هرتز خیلی زود برای تمام دانشمندان سراسر جهان شناخته شدند. و بدین ترتیب اندیشه استفاده از امواج الکترومغناطیسی برای مخابرات و حتی برای انتقال بی سیم ، انرژی پدیدار شد.

پوپوف فیزیکدان و مهندس برق اهل روسیه با تکرار آزمایشات هرتز طرح سوار کردن امواج را بهبود بخشید. و در خلال سال 1889 توانست در تشدید کننده‌های گیرنده جرقه‌هایی را بوجود آورد که در سالن بزرگ و بدون تاریک کردن ، مرئی باشد. بزودی او متوجه شد که برای استفاده علمی از امواج الکترومغناطیسی ، اول از همه گیرنده حساس و مناسبی مورد نیاز است. 

پوپوف در 7 مه 1895 طرز کار گیرنده‌‌اش را در انجمن فیزیک و شیمی روسیه نمایش داد و این روز به راستی باید روز تولد رادیو در نظر گرفته شود. چنین گیرنده‌ای در سال 1894 توسط پوپوف طرح شد. که اجزای اصلی دستگاه او را در وسیله گیرنده امروزی می‌توان یافت. 

گیرنده پوپوف 

ویژگیهای اصلی اولین گیرنده پوپوف چه بود و اساس کار آن چیست؟ پوپوف برای بهتر شدن حساسیت گیرنده از پدیده تشدید استفاده کرد. مزیت دوم اختراع پوپوف در ارایه آنتن گیرنده بسیار خوبی بود که گستره دریافت امواج را به مقدار خیلی زیادی افزایش داد و هنوز هم در ایستگاههای دریافت موج رادیویی بکار می‌روند. ویژگیهای ممتاز در گیرنده پوپوف در روش ثبت فیزیک امواج است. برای این منظور پوپوف بجای جرقه وسیله خارجی را بکار برد، یعنی موج یابی را که به تازگی توسط برنلی اختراع شده بود، در تجارب آزمایشگاهی بکار گرفت. 

ساختمان موج یاب

 

براده‌های ظریف آهن در یک لوله شیشه‌ای قرار داده می‌شوند دو سیم به دو انتهای شیشه محکم شده‌اند، بطوری که با براده‌ها تماس دارند. در شرایط عادی مقاومت الکتریکی بین براده‌های مجزا نسبتا زیاد است، بطوری که کل موج یاب مقاومت بالایی دارد. موج الکترومغناطیسی جریان متناوب با فرکانس بالا در مدار موج یاب ایجاد می‌کند و جریان مخصوص بین براده‌ها باعث می‌شود که آنها به هم جوش بخورند. در نتیجه مقاومت موج یاب ناگهان افت می‌کند.
برای افزایش مقاومت موج یاب تا مقدار اولیه و حساس کردن دوباره آن به امواج الکترومغناطیسی باید آنرا تکان داد. پوپوف موج یابی را در مداری شامل باتری و یک رله تلگراف قرار داد. قبل از وارد شدن موج الکترومغناطیسی مقاومت موج یاب زیاد است و جریان جاری از آن و رله ضعیف است و آرمیچر جذب آهنربای الکتریکی پایینی نمی‌شود.
وقتی که موج الکترومغناطیسی ظاهر شد، مقاومت امواج موج یاب افت می‌کند، جریان الکتریکی به تندی فردی می‌یابد و رله آرمیچر جذب آهنربای الکتریکی می‌شود. بنابراین اتصال رله آهنربای پایینی که یک زنگ الکتریکی معمولی را به باطری وصل می‌کند، برقرار می‌شود. چکش به زنگ می‌خورد یا سوراخی بر نوار کاغذی متحرک ثبت می‌کند و به این ترتیب ورود موج خبر داده می‌شود. در حرکت به عقب چکش به موج یاب می‌خورد و در نتیجه حساسیت آن برقرار می‌ماند. به این ترتیب پوپوف به اصطلاح رله مدار اتصال را تحقق بخشید. 

گیرنده رادیویی

 

انرژی خیلی کم امواج ورودی بطور مستقیم برای دریافت (مثلا برای هر جرقه) بکار نمی‌رود، بلکه برای کنترل چشمه انرژی‌ که وسیله ثبت کننده را تغذیه می‌کنند، بکار گرفته می‌شوند. در گیرنده‌های رادیویی امروزی ، لامپهای الکترونی جایگزین موج یاب شده‌اند، ولی اساس رله به قوت خود باقی است. لامپ الکترونی اصولا مثل رله کار می‌کند. سیگنالهای ضعیفی که به لامپ داده می‌شوند قدرت و جریان چشمه‌های تغذیه لامپ را کنترل می‌کنند.
به علاوه پوپوف در گیرنده‌اش اساس پسخوراند را که هنوز هم در مهندسی رادیو بکار می‌رود، نشان داد. سیگنال تقویت شده در خروجی گیرنده (مدار زنگ الکتریکی) بطور خودکار بر ورودی گیرنده (مدار موج یاب) اثر می‌کند. پسخوراند در اختراع پوپوف از اساس امر به کلی تازه‌ای است.
پوپوف در بررسیهای بیشتری که همراه با ریبکین آنجام داد به دریافت سیگنالهای صوتی نیز پی برد و معلوم شد که اگر سیگنالها برای بکار انداختن موجیاب خیلی ضعیف باشند، تماسهای ناچیز براده‌ها به صورت آشکارساز عمل می‌کند. و هر سیگنالی با صدایی در تلفن متصل به موج یاب همراه است. این کشف امکان داد تا گستره مخابرات رادیویی وسیع شود. 

تکامل رادیو

 

قدم بعدی که در تکامل رادیویی خیلی سریع پس از اختراع پوپوف برداشته شد و آن بهبود فرستنده‌ها بود. فاصله جرقه را از آنتنها حذف کردند و بجای آن مدار نوسانی خاصی قرار دادند که به صورت چشمه نوسانها کار می‌کرد. آنتن متصل به این مدار به صورت تابشگر امواج عمل می‌کند. اختراع لامپهای الکترونی توسط لوی دوفارست (ت1906) دانشمند آمریکایی که راه را برای ایجاد چشمه‌های نوسانهای الکتریکی نامیرا باز کرد، در تکامل رادیو اهمیت فوق العاده‌ای داشت. این اختراع نه فقط سیگنالهای تلگرافی ، بلکه انتقال صوتهای کلامی ، موسیقی و غیره را نیز توسط رادیو میسر ساخت، یعنی مخابرات بی سیم و پخش رادیویی را تحقق بخشید. 

 در بسیاری منابع گولیلمو مارکونی،مهندس برق ایتالیایی و دریافت‌ کننده جایزه نوبل مخترع رادیو معرفی می شود در حالیکه دانشمندان بسیاری در زمینه اختراع رادیو فعالیت کرده و آزمایشات مختلفی انجام داده بودند. در واقع از آنجا که رادیو یعنی ارتباط بین الکتریسیته و مغناطیس دانشمندان بسیاری از این دو حوزه مانند “آندره ماری آمپر”، “جوزف هنری” و “مایکل فارادی” ادامه دهنده آغازی ترین مسیر این راه در سال ۱۸۲۰ توسط هانس کریستین، شدند و تحقیقات دانشمندان در این زمینه منجر به ارائه “نظریه الکترو مغناطیس” توسط “جیمز کلرک ماکسول” شد. با انتشار مقاله (رساله) ماکسول در خصوص  برق و مغناطیس در سال ۱۸۷۳، دانشمندان بسیاری تلاش برای برقراری ارتباطات بی سیم را در مسیر آزمایشات خود قرار دادند تا اینکه اولین انتقال سیستماتیک و واضح از امواج الکترومغناطیسی توسط هاینریش هرتز شرح داده شد و در مقالات منتشر شده در سال ۱۸۸۷ و ۱۸۹۰ به رشته تحریر درآمد. بعد از تلاش های مکرر دانشمندان و رسیدن به نتایج مختلف در خصوص اختراع ارتباطات بی سیم و در اواسط قرن بیستم،گولیلمو مارکونی اولین دستگاه برایارتباطات رادیویی راه دور را توسعه داد و در ۲۳ دسامبر ۱۹۰۰، مخترع کانادایی “رجینالد فسندن” اولین کسی بود که با استفاده از امواج الکترومغناطیسی، صوتی را ارسال کرد (تلفن بی سیم) و شش سال بعد در شب کریسمس ۱۹۰۶ رادیو را پخش کرد. در سال ۱۹۴۳، دیوان عالی ایالات متحده حکم به گرفتن حق انحصاری ثبت اختراع رادیویی مارکونی داد که برخی از اختراعات قبلی الیور الج، جان استون سنگ و نیکولا تسلا را به آنها بازگرداند. در اصل گولیلمو مارکونی رادیو را اختراع نکرد بلکه آن را برای ارتباطات و بکارگیری عمومی گسترش داد. اختراع رادیو به نام مارکنی ثبت شده و امروزه همه او را به عنوان مخترع رادیو می‌شناسند، امواج رادیویی هم از فرکانس‌ هایی هستند که نیاز به فرستنده و گیرنده دارند و تسلا در سال ۱۸۹۳ طی سمینار ملی لامپ‌های الکتریکی این موضوع را عنوان کرده بود. در سال ۱۸۹۷ تسلا اختراع رادیو را در اداره ثبت اختراعات آمریکا به ثبت رساند. نیکولا تسلا امروزه مخترع رادیو و نیز “مخترع قرن بیستم” شمرده می‌شود. تسلا حداقل در سه کشور، کرواسی، صربستان و ایالات متحده آمریکا به عنوان قهرمانی ملی مورد تجلیل است. به هر حال علارغم تمام اتفاقات گولیلمو مارکونی به عنوان مخترع رادیو شناخته می شود.