Наше ухо очень чуткий орган. Мы слышим разнообразнейшие звуки и легко отличаем их друг от друга. Но все же слуховые возможности человека весьма ограничены. В природе существует бесконечное множество неслышимых д ля нас, «беззвучных» звуков. Если источник звука вызывает меньше 16 или больше 20 000 колебаний воздуха в секунду, человеческое ухо уже не может их воспринять. Чем чаще колебания, тем выше тон звука. Например, тонкое комариное гудение выше, чем басистый голос большой музыкальной трубы. По звуковой частоте, то есть по числу воздушных колебаний, мы и различаем высоту звуков, отличаем один звук от другого.
Однако вернемся к Беллу. Он внимательно изучил устройство человеческого уха и стал производить опыты в своей лаборатории. Впрочем, вряд ли она заслуживала это название. Изобретатель сильно нуждался и должен был работать в сыром и темном подвале. Позже подземная лаборатория переселилась в поднебесье — на высокий чердак. Оттуда Белл соединялся проводами с соседней квартирой своего приятеля — способного механика Ватсона.
Совместно с Ватсоном Белл построил в 1875 году совсем простой аппарат. Внутри катушки изолированной проволоки помещался постоянный магнит. Над магнитом находилась тонкая и упругая железная пластинка. Она была укреплена так, что свободно могла колебаться. Пластинка в «искусственном ухе» должна была играть роль барабанной перепонки. Недаром эту пластинку и назвали мембраной, что означает — перепонка. А чем заменить передачу раздражений по нервным волокнам человеческого уха? Тем же, что и в телеграфе, — движением электричества по проводам.
Телефон Белла
Еще в 1831 году великий английский физик Фарадей открыл замечательное явление — электромагнитную индукцию. Как вы помните, Стерджон при помощи электротока создал сильный магнит. Фарадей поставил себе другую задачу: получить при помощи магнита электрический ток.
Долго проводил свои опыты знаменитый ученый и сделал очень важное открытие. Вокруг любого магнита существуют невидимые магнитные силовые линии, которые создают магнитное поле. Если сквозь это невидимое поле двигать проволоку, то в ней возникает, или, как говорят физики, индуктируется, электричество. То же самое получается, если проволока остается неподвижной, а изменяется сила магнита, следовательно и его магнитное поле. Вот этим открытием Фарадея и решил воспользоваться Белл.
В его аппарате железная мембрана над магнитным бруском и сама тоже намагничивалась. Если такую мембрану попеременно то приближать к бруску, то удалять от него, что получится? Мембрана будет то увеличивать, то ослаблять действие постоянного магнита, а вследствие этого магнит станет возбуждать в окружающей его обмотке электроток. Вот и все несложное устройство первого аппарата Белла.
Он сделал два таких совсем одинаковых аппарата: один для передачи разговора, другой для приема. Белл произносил над передаточным аппаратом слова. Звук его голоса, звуковые волны заставляли колебаться мембрану. Она то приближалась к магниту, то удалялась от него и попеременно то усиливала, то ослабляла действие магнита на об мотку. А в зависимости от этого усиливался и ослаблялся электрический ток в обмотке.
Таким образом звуковые колебания человеческого голоса превращались в электрические колебания так называемой звуковой частоты. По проводам эти электрические колебания бежали в квартиру Ватсона, к приемному аппарату. А в этом аппарате все происходило в обратном порядке. Когда электрический ток усиливал действие магнита, тот притягивал к себе мембрану. Когда ток ослаблялся, упругая мембрана снова удалялась от бруска.
Мембрана колебалась точно таким же образом, как в передаточном аппарате. Там мембрану заставляли колебаться звуковые волны. В приемном аппарате, наоборот, мембрана заставляла колебаться воздух, сама создавала воздушные волны. И волны были точно такие же, как от слов Белла, которые он произносил над передаточным аппаратом.
Изобретатель настойчиво и терпеливо совершенствовал свое детище. И вот однажды Ватсон, приложив ухо к пластинке приемною аппарата, довольно отчетливо уловил слова: «Если вы слышите меня, Ватсон, подойдите к окну и махните шляпой».
Сказав это, Белл взволнованно отбежал от своего аппарата к окну чердака. Услышал ли Ватсон его слова? Разобрал ли он их? Почему же он не подходит? Наконец-то он появился и, как пишет Белл, «стал яростно махать шляпой». Это произошло 14 марта 1876 года.
8. «Не разговаривайте ушами и не слушайте ртом!»