Электрический глаз

На первый взгляд возможность передавать изображение по проволоке кажется невероятной. Однако секрет фототелеграфии, как вы увидите, совсем нетрудно понять. Он основан на той же способности фотоэлемента превращать световой сигнал в сигнал электрический.

Представьте себе, что вы в темной комнате осматриваете с карманным фонариком какую-нибудь большую картину. Электрический фонарик освещает только небольшую часть картины, и вы, чтобы разглядеть её всю, последовательно переводите луч фонарика с одного участка картины на другой, пока не обойдёте всю картину.

Примерно так же поступают и при передаче изображений по телеграфу. Принятый для передачи чертёж, документ или снимок укрепляют на барабане, который медленно вращается и в то же время смещается вдоль своей оси, наподобие гайки, которую вы наворачиваете на винт. На этот барабан направляют тонкий пучок световых лучей, который освещает на чертеже или снимке очень маленькое пятнышко — размером всего примерно 0,2X0,2 квадратных миллиметра. Понятно, что при движении барабана эта светящаяся точка будет перемещаться по бумаге, описывая на ней винтовую линию, которая покрывает всю поверхность передаваемого чертежа или документа. Таким образом, световой луч, подобно лучу нашего карманного фонарика, «прощупывает» здесь один за другим все участки чертежа.

Свет, отражённый от поверхности бумаги, попадает на фотоэлемент. Ясно, что количество света, действующего на фотоэлемент, будет зависеть от того, на какое место изображения попал прощупывающий его луч. Когда луч идёт по белой бумаге, то на фотоэлемент попадает значительно больше отражённого света, чем в тот момент, когда луч падает на чёрное место чертежа или рисунка. Но, как мы. знаем, электрический ток в цепи фотоэлемента будет тем сильнее, чем ярче свет, действующий на фотоэлемент. Поэтому в те моменты, когда «прощупывающий» луч проходит через светлые места передаваемого изображения, электрический ток в цепи фотоэлемента сильнее, чем тогда, когда луч попадает на более тёмные места.

Всякое изображение представляет собой совокупность светлых и тёмных точек, расположенных рядом друг с другом. Как мы видим, наше передающее устройство превращает эти точки в ряд более сильных и более слабых электрических сигналов, следующих один после другого. Эти сигналы мы можем передать по проводам или с помощью радиоволн на любое расстояние — в то место, где находится приёмная станция.

Здесь перед нами возникает обратная задача. Нужно сигналы разной силы, следующие друг за другом, превратить в изображение, т. е. в совокупность более светлых и более тёмных точек, расположенных в определённом порядке рядом друг с другом. Для этого прежде всего необходимо электрические сигналы, т. е. токи различной силы, превратить в сигналы световые — в более сильные или более слабые вспышки света.

Как это можно сделать?

Для этого переменный электрический ток, пройдя усилитель, пропускается через особый прибор, так называемый модулятор света. Этот прибор помещается на пути пучка лучей постоянной яркости. В зависимости от силы электрического тока, проходящего через модулятор, меняется прозрачность этого прибора. Благодаря этому и пучок света, проходящий через модулятор, становится переменным по яркости— он будет то ярче, то слабее — в зависимости от силы протекающего через модулятор электрического тока.

Чтобы теперь превратить эту совокупность различных по яркости световых сигналов в изображение, «мигающий» пучок света направляют на фотографическую бумагу, укреплённую на таком же барабане, как и барабан передающей станции.

Этот барабан также вращается и одновременно подвигается вдоль своей оси. Благодаря этому луч света, падающий на бумагу, вычерчивает на ней винтовую линию. Такой линией постепенно покрывается вся поверхность фотобумаги. Но так как яркость падающего луча постоянно меняется, то на бумаге, после её проявления, вместо линии возникает ряд светлых и тёмных точек, которые в точности соответствуют таким же точкам на оригинале.

Таким образом, для того чтобы на приёмной станции мы получили точную копню этого оригинала, нужно только позаботиться о том, чтобы движение обоих барабанов — передающего и принимающего — происходило строго согласованно. Это осуществляется особыми, так называемыми «синхронизирующими» устройствами.

Так с помощью «электрического глаза» производится передача на расстояние неподвижных изображений.

Однако, как ни хорош фототелеграф, всё же он пригоден лишь для передачи неподвижных, «мёртвых» изображений: фотографий, чертежей, рукописей и т. п. А нельзя ли подобным же путём осуществить и передачу «живых», движущихся изображений? Нельзя ли передавать на большие расстояния непосредственное изображение говорящего оратора или играющего актёра, не прибегая к предварительному фотографированию этого актёра или оратора?

Можно. Такая передача «живых» изображений на далёкое расстояние называется телевидением.

Принцип телевидения — тот же, что и фототелеграфии. Изображение передаваемого объекта нужно разложить на очень большое количество светлых и тёмных точек, т. е. превратить его в ряд последовательных световых сигналов разной силы. Эти световые сигналы фотоэлемент превращает в сигналы электрические, которые можно с помощью радиоволн или по проводам передать в нужное место. Там электрические сигналы превращаются в световые, а из последних «собирается» изображение.

Понятно, однако, что технически задача телевидения гораздо сложнее, чем задача фототелеграфии. Живые люди — это не фотография, которую можно положить на вращающийся барабан фототелеграфа. Нужно найти какие-то иные способы «прощупывания» лучом всей изображаемой сцены. Кроме того, весь этот процесс «прощупывания» нужно совершать очень быстро. Чтобы можно было передавать изображения движущихся предметов, нужно, чтобы световой луч пробежал по всему изображению за очень малое время — не больше чем за 1/24 долю секунды. И за это короткое время луч должен «разложить» изображение на много тысяч отдельных точек-сигналов[5].

Тем не менее со всеми этими трудностями советская техника успешно справилась. Сейчас наши станции регулярно ведут телевизионные передачи, а наша промышленность выпускает телевизоры — приборы, дающие возможность непосредственно видеть на экране живые сцены: отрывки пьес, выступающих актёров и т. п.

Если кино когда-то называли «Великим немым», то радио до недавнего времени можно было назвать «Великим слепым». Теперь же фотоэлемент дал возможность заговорить «Великому немому» и прозреть «Великому слепому». С помощью этого прибора мы теперь слышим в кино и видим по радио.

3. «Электрический глаз» видит в темноте

Глаз человека воспринимает, как свет, только излучение с длинами волн, лежащими от 4/100 000 до 8/100 000 сантиметра. Все остальные волны — и более длинные и более короткие — ощущения света не создают. К ним наш глаз не чувствителен, и поэтому, как бы сильно мы ни «осветили» тело этими лучами, оно останется тёмным, невидимым. Однако, как говорилось, некоторые типы фотоэлементов «чувствуют» не только видимые лучи, но и невидимые, например инфракрасные лучи.

Возникает заманчивая мысль: а нельзя ли с помощью таких фотоэлементов построить прибор, который даст возможность видеть предметы, освещённые только инфракрасными лучами, т. е. невидимые нашими глазами? Понятно, какое важное значение имели бы такие приборы, прежде всего в военной технике. Прожекторы, которыми пользуются ночью для наблюдения за противником, имеют один очень серьёзный недостаток: они демаскируют того, кто ими пользуется, выдают противнику его присутствие. Насколько было бы удобнее, если бы мы могли в невидимых лучах наблюдать все предметы так же, как в видимых!

Закрыть прожектор таким стеклом, которое совсем не пропускало бы видимых лучей, но хорошо пропускало бы лучи инфракрасные, нетрудно. Такие стёкла имеются, да и инфракрасных лучей в свете прожектора имеется очень много. Но как превратить невидимое изображение предмета, освещённое этими лучами, в изображение, которое мы могли бы видеть глазами?

5

О передаче «живых» изображений на расстояние см. брошюру в серии «Научно-популярная библиотека» — К. А. Гладков. «Дальновидение».