Как кино служит человеку

Если перед одной из мембран произвести звук, то звуковые колебания воздуха вызовут колебательные движения стальной мембраны. Она будет то приближаться к магниту, то удаляться от него. В результате этого в катушке, надетой на магнит, возникает переменное электрическое напряжение. По проводам, связывающим обе катушки, потечёт электрический ток, величина которого будет непрерывно меняться в зависимости от колебания стальной пластинки.

Проходя по катушке второго магнита, электрический ток будет в большей или меньшей степени подмагничивать его. При этом вторая мембрана будет сильнее или слабее притягиваться к магниту. Она будет в точности повторять колебания первой мембраны. Приложив к ней ухо, мы ясно услышим звуки, которые производятся у первой мембраны.

Рис. 19. Схема, поясняющая устройство телефона.

Рис. 20. Так устроен угольный микрофон — важнейшая деталь современного телефонного аппарата.

На этом явлении и основана работа телефона — аппарата, предназначенного для передачи звуков по проводам на большие расстояния.

Правда, современный телефонный аппарат имеет более сложное устройство. В нём описанное явление используется лишь для того, чтобы превращать колебания электрического тока в звуковые колебания. А для превращения звуковых колебаний в электрические в телефонном аппарате имеется специальный прибор — микрофон.

Существуют различные типы микрофонов. Вот как устроен один из них, так называемый угольный микрофон (рис. 20). Главной его деталью является тонкая круглая пластинка, сделанная из угля, — мембрана. Мембрана закреплена в специальной коробочке, изготовленной из пластмассы или металла. Внутри коробочки, почти касаясь мембраны, установлена угольная колодка, на которой сделано несколько углублений — вырезов. В эти вырезы насыпают мелкозернистый уголь.

Микрофон включается в электрическую цепь так, что мембрана соединяется с одним концом этой цепи, а угольная колодка с другим. Таким образом, угольный порошок является составным звеном электрической цепи. В эту же цепь включается источник постоянного электрического тока — батарея, а также телефонная трубка, воспроизводящая звуки.

Когда перед микрофоном раздаются какие-либо звуки, угольная мембрана колеблется и то сильнее, то слабее сжимает угольный порошок. В результате этого сопротивление прохождению электрического тока через микрофон то уменьшается, то возрастает. При этом в цепи соответственно изменяется сила тока.

Меняющийся по силе ток поступает в телефонную трубку. Магнит колеблет упругую стальную мембрану, и в трубке вновь рождаются произнесённые перед микрофоном звуки.

Таким образом, современный телефонный аппарат сочетает в себе микрофон, превращающий звуковые колебания в электрические, и электромагнитную телефонную трубку, в которой совершается обратный процесс — превращение колебаний электрического тока в звуковые.

Успешный опыт использования электрического тока для передачи звука на большие расстояния заставил исследователей поработать и над тем, чтобы применить электричество для записи звуковых колебаний.

3. ЭЛЕКТРИЧЕСТВО ПОМОГАЕТ ЗАПИСЫВАТЬ ЗВУКИ

Если поместить железный стержень в катушку с намотанной на ней изолированной проволокой и пропустить через проволоку электрический ток, то железный стержень приобретает свойство притягивать стальные и железные изделия. Он становится, как говорят, электромагнитом. Его свойства ничем не отличаются от свойств естественного магнита. Он может намагничивать стальные изделия. Будучи подвешен на нитке, электромагнит, как и магнитная стрелка, приобретает строго определённое положение: одним концом он показывает на север, а другим на юг. Однако достаточно прекратить подачу электрического тока в обмотку электромагнита, и железный сердечник быстро потеряет свои магнитные свойства.

Рис. 21. Схема простейшего аппарата, предназначенного для электромагнитной записи звука на стальную проволоку.

В отличие от железа, сталь, будучи намагничена, сохраняет свои магнитные свойства долго. Этим качеством стали и воспользовались для звукозаписи. Уже в течение нескольких десятилетий существуют простые и вместе с тем оригинально устроенные аппараты, позволяющие записывать звук на длинную стальную ленту или проволоку.

Вот как устроен и действует один из таких аппаратов (рис. 21).

Намотанная на катушке стальная лента или проволока с помощью часового механизма или электрического моторчика перематывается на другую катушку. В непосредственной близости от движущейся ленты находится электромагнит; обмотка его включена в электрическую цепь, состоящую из батареи постоянного тока и микрофона.

Если перед микрофоном произносятся звуки, электрический ток в цепи будет всё время изменяться. В результате этого железный стержень, в такт с изменениями тока, будет намагничиваться сильнее или слабее. Непрерывно двигаясь возле электромагнита, стальная лента также станет намагничиваться. При этом намагничивание не будет постоянным. Отдельные участки ленты будут намагничены в большей степени, так как они двигались возле электромагнита в момент, когда по его обмотке проходил сильный ток; другие участки ленты будут намагничены в меньшей степени — они проходили около электромагнита, когда по его обмотке шёл слабый ток.

Если теперь заменить микрофон телефонной трубкой и, перемотав ленту в прежнее положение, снова заставить её двигаться перед электромагнитом, будет происходить обратное явление. Под действием различно намагниченных участков движущейся ленты железный стержень сам будет намагничиваться то сильно, то слабо. В его обмотке возникнет непрерывно изменяющийся электрический ток. Этот ток приведёт в колебательное движение мембрану телефонной трубки. Так воспроизводятся звуки, записанные на стальной ленте.

Вот такую звуковую запись — на стальной проволоке — и попытались использовать для озвучивания кинофильмов. Чтобы звук совпадал с происходящим на экране, было предложено вделывать проволоку с записанным на ней звуком в край киноленты. Нетрудно понять, что такое «озвучание» кинофильмов было делом трудным и технически мало осуществимым. Поэтому описанный способ не получил в кинематографии сколько-нибудь значительного распространения.

Следующим этапом в развитии звукозаписи явились попытки записывать звук… светом. Делается это так. В электрическую цепь, состоящую из источника тока и микрофона, включается электрическая дуга. Если теперь перед микрофоном произносить звуки, то, как всегда, ток в цепи начнёт непрерывно меняться, пульсировать. Благодаря этому будет меняться и яркость свечения электрической дуги. С помощью линзы свет дуги собирается в узкий луч и направляется на светочувствительный слой движущейся киноленты. После проявления ленты нетрудно убедиться, что полоска, вычерченная лучом света, не будет иметь всюду одинаковую плотность. На ней будут чередоваться светлые и тёмные участки, соответствующие изменениям в яркости свечения дуги, которые в свою очередь вызваны колебаниями мембраны микрофона.

Таким образом, и в этом случае электричество помогло нам записать звук на плёнку.

Как же вновь воспроизвести записанный таким путём звук? Как превратить чёрные и светлые полосы на плёнке в звуковые колебания?

Уже давно учёные установили интересное свойство одного химического элемента — селена. Под действием света кристаллический селен меняет своё электрическое сопротивление: чем сильнее он освещается, тем меньшим становится его сопротивление. Это свойство селена и даёт возможность воспроизводить звуки, записанные на киноленте в виде светлых и чёрных полосок.

В самом деле, включим пластинку селена в цепь, состоящую из электрической батареи и телефонной трубки, и направим на эту пластинку узкий пучок света. Если теперь на пути светового пучка поместить движущуюся плёнку с записанными на ней звуками, то на селен будет падать то большее, то меньшее количество света — в зависимости от того, прозрачный или тёмный участок плёнки будет преграждать путь светового пучка. В соответствии с этим электрическое сопротивление селена будет непрерывно изменяться, ток в цепи начнёт пульсировать; а это приведёт в колебательное движение мембрану телефона: наше ухо ясно услышит звуки, записанные на плёнку!