ронный луч, воздействуя на него магнитным полем различной напряженности.
Экран покрыт особым веществом — люминофором; его свойства таковы, что он гаснет не сразу, а продолжает светиться несколько секунд и после того, как луч уже ушел. За это время луч успевает пробежать по экрану несколько тысяч раз, он почти непрерывно «подсвечивает» каждую точку и не дает погаснуть изображению.
Электроннолучевые трубки широко применяются при исследовании различных электрических явлений. Они позволяют видеть «форму» электрического напряжения и радиосигналов, изучать быстропеременные процессы. С их помощью можно наблюдать сигнал в любой точке радиоприемника или передатчика и очень точно настраивать радиоаппаратуру.
КВАНТОВО-МЕХАНИЧЕСКИЕ РАДИОУСТРОЙСТВА
Шла вторая мировая война. Фашистские самолеты бомбили города Англии. Радиолокационные станции на британском побережье обнаруживали вражеские самолеты и позволяли англичанам подготовиться к защите.
Постепенно было замечено, что радиолокаторам, которые работали на волнах метрового диапазона, мешают сильные помехи. Англичане предположили, что это противник «забивает» эфир помехами нового вида. Но после внимательных наблюдений обнаружилось, что помехи всегда появлялись рано утром, на заре, когда антенны смотрели в сторону восходящего солнца. Весь остальной день и всю ночь станции работали нормально. Следовательно, радиопомехи посылало Солнце.
Этот случай лишний раз подтвердил, что природа всех электромагнитных волн одинакова. Солнце излучает и свет и радиоволны в широком диапазоне частот. Из Вселенной к нам непрерывно идет поток радиоизлучений от звезд и туманностей, от скоплений межзвездного газа и других космических объектов.
Излучение электромагнитных волн заключено в самой природе вещества и энергии. Электромагнитную энергию частиц вещества изучает наука квантовая механика.
Каждый атом состоит из ядра и электронных оболочек — орбит, по которым вращаются электроны. Орбита электрона может проходить и близко от ядра и на сравнительно далеком от него расстоянии — это зависит от количества его
энергии. Но у каждого атома есть свои определенные, «разрешенные» орбиты, между которыми электроны находиться не могут: энергия электронов может меняться только скачками (см. статьи «Свет» и «Загадки твердого тела»).
В обычном, или, как говорят, невозбужденном, состоянии электрон занимает самый нижний энергетический уровень. Чем больше запас энергии, тем дальше от ядра вращается электрон. Ближняя к ядру орбита — самая устойчивая, и в возбужденном атоме электрон всегда стремится перебраться на нее. Но если электрон был на высоком уровне, то куда же денется избыток энергии, когда он перейдет на нижний уровень? Вот эта-то энергия и излучается в виде электромагнитной волны.
При переходе электрона с одного уровня на другой энергия выделяется вполне определенными порциями — квантами. Чем больше разница между энергетическими уровнями, чем больше энергия кванта, тем выше частота электромагнитного излучения. Таким образом, атомы, в которых много электронов и много «разрешенных» орбит, могут излучать электромагнитные волны самой различной длины, в том числе и радиоволны.
В окружающей нас природе происходят и другие квантовые процессы, которые сопровождаются излучением электромагнитной энергии. Изменение энергии колебаний атомов в пределах молекулы порождает инфракрасные лучи; изменение энергии во вращательном движении молекул создает еще более длинноволновые излучения, спектр которых в зависимости от вещества простирается до радиоволн сантиметрового диапазона. Свет, идущий от пламени спички, это результат многочисленных перемещений электронов, возбужденных тепловым воздействием горения.
Таким образом, атомы и молекулы излучают электромагнитные волны самых разных частот. Такое беспорядочное излучение нельзя использовать для радиопередач, так как модулирующий сигнал, несущий сообщение, может быть наложен лишь на волну какой-либо определенной, устойчивой частоты. Такие колебания называют монохроматическими, т. е. колебаниями одной частоты. Если спектр излучаемого сигнала шире, чем спектр модулирующих частот, то они затеряются среди многочисленных частот излучаемого сигнала и их нельзя будет выделить из него. Поэтому, чтобы использовать для целей радиотехники, скажем, свет, нужно создать генераторы монохроматического, или, как еще говорят, когерентно-
239