卡爾·布勞恩：改進(jìn)無線電報(bào)的物理學(xué)家

1、.卡爾布勞恩：改進(jìn)無線電報(bào)的物理學(xué)家卡爾費(fèi)迪南德布勞恩Karl Ferdinand Braun，1850年6月6日1918年4月20日，德國(guó)物理學(xué)家，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者，陰極射線管的創(chuàng)造者。1850年6月6日，布勞恩出生在富爾達(dá)，父親是個(gè)公務(wù)員。1868年開場(chǎng)在德國(guó)馬爾堡大學(xué)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)和自然科學(xué)，1869年轉(zhuǎn)去柏林大學(xué)研究天線，1872年獲得物理學(xué)博士學(xué)位。1873年，他通過國(guó)家中學(xué)老師考試，在萊比錫的一家中學(xué)教數(shù)學(xué)和自然科學(xué)，在那里他同時(shí)進(jìn)展對(duì)振蕩電流的科學(xué)研究。1874年，他發(fā)現(xiàn)某些金屬硫化物具有使電流單方向通過的特性，并利用半導(dǎo)體的這個(gè)特性制成了無線通信技術(shù)中不可或缺的檢波器，創(chuàng)始了人類

2、研究半導(dǎo)體的先例。布勞恩先后在馬爾堡大學(xué)1876年、斯特拉斯堡大學(xué)1880年和卡爾斯魯厄大學(xué)1883年任物理學(xué)副教授和教授，1887年又應(yīng)蒂賓根大學(xué)的邀請(qǐng)負(fù)責(zé)建立物理學(xué)研究所，1895年他回到斯特拉斯堡大學(xué)任物理研究所主任和教授，把主要精力用于進(jìn)展電學(xué)研究。布勞恩制造了第一個(gè)陰極射線管縮寫CRT，俗稱顯像管示波器。如今CRT被廣泛應(yīng)用在電視機(jī)和計(jì)算機(jī)的顯示器上，在德語國(guó)家，CRT仍被稱為“布勞恩管德語：Braunsche R hre。19世紀(jì)后半葉，電學(xué)開展到了鼎盛時(shí)期。1858年，德國(guó)物理學(xué)家尤利烏斯普呂克觀察到一種陰極熒光現(xiàn)象，1876年，德國(guó)物理學(xué)家哥爾茨坦確認(rèn)這一種陰極射線。在追蹤陰極

3、射線的過程中，1895年，德國(guó)物理學(xué)家倫琴意外地發(fā)現(xiàn)了X光。1897年，英國(guó)物理學(xué)家湯姆孫，對(duì)陰極射線進(jìn)展了準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)研究，并將其命名為“電子。就是在這個(gè)背景下，19世紀(jì)90年代，當(dāng)布勞恩得知人們正在研究陰極射線時(shí)，立即投身于這一新領(lǐng)域。第一個(gè)陰極射線管誕生在1897年的德國(guó)卡爾斯魯厄。布勞恩在抽成真空的管子一端裝上電極，從陰極發(fā)射出來的電子在穿過通電電極時(shí)，因?yàn)槭艿届o電力影響聚成一束狹窄的射線，即電子束，稱為陰極射線，管子側(cè)壁分別擺放一對(duì)程度的和一對(duì)垂直的金屬平行板電極，程度的電極使得電子束上下垂直偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，垂直的電極使得電子束左右程度偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。管子的另一端均勻地涂上一層硫化鋅或其他礦物質(zhì)細(xì)

4、粉，做成熒光屏，電子束打在上面可以產(chǎn)生黃綠色的亮堂光斑。隨著側(cè)壁上擺放的平行板電極電壓的變化，電子束的偏轉(zhuǎn)也隨之變化，從而在熒光屏上形成不同的亮點(diǎn)，稱為“掃描。熒光屏上光斑的變化，呈現(xiàn)了控制電子束偏轉(zhuǎn)的平行板電極電壓的變化，也就是所研究電波的波動(dòng)圖象，這是示波器的雛形和根底，它使得對(duì)電波的直觀觀察成為可能。布勞恩最初設(shè)計(jì)的陰極射線管還不非常完美，它只有一個(gè)冷陰極，管子也不是完全真空，而且要求十萬伏特的高壓來加速電子束，才能在熒光屏上夠識(shí)別出受偏轉(zhuǎn)影響后的運(yùn)動(dòng)軌跡，此外，電磁偏轉(zhuǎn)也只有一個(gè)方向。但是工業(yè)界很快對(duì)布勞恩的這個(gè)創(chuàng)造產(chǎn)生了興趣，這使得陰極射線管得到了很好的繼續(xù)開展。1889年，布勞恩的

5、助手澤納克Zenneck為陰極射線管增加了另一個(gè)方向的電磁偏轉(zhuǎn)，此后又相繼創(chuàng)造了熱陰極和高真空。這使得陰極射線管不僅可以用在示波器上，1930年起成為了顯示器的重要部件，為后來電視、雷達(dá)和電子顯微鏡的創(chuàng)造奠定了重要根底，如今仍被廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、電視機(jī)和示波器等的顯像器上。在創(chuàng)造陰極射線管的同時(shí)，布勞恩還開場(chǎng)了他在無線電報(bào)方面的研究。當(dāng)時(shí)的電報(bào)技術(shù)存在一個(gè)致命的問題，就是缺少可靠的電報(bào)接收機(jī)。布勞恩是物理學(xué)家出身，有著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)作風(fēng)，他所做的實(shí)驗(yàn)條件都是可重復(fù)再現(xiàn)的。他改用晶體探測(cè)器，使接收機(jī)的敏感度進(jìn)步了很多。直到創(chuàng)造了電子管，布勞恩的晶體探測(cè)器才被淘汰了，即便如此，晶體探測(cè)器仍在簡(jiǎn)易接收機(jī)

6、中使用了很長(zhǎng)一段時(shí)間。最初的超高頻雷達(dá)設(shè)備也使用了晶體探測(cè)器。在發(fā)射機(jī)方面，布勞恩同樣奉獻(xiàn)很大，馬可尼主要是憑借經(jīng)歷和試探創(chuàng)造了發(fā)報(bào)機(jī)，而布勞恩在馬可尼創(chuàng)造的根底上，對(duì)發(fā)報(bào)機(jī)進(jìn)展了物理學(xué)背景研究，并對(duì)馬可尼的發(fā)報(bào)機(jī)做了根本性的改造。比方，他發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)生高功率低阻尼電波的方法，本來馬可尼發(fā)報(bào)機(jī)的振蕩線路和天線是合在一起的，這種線路產(chǎn)生的功率很低，布勞恩把兩者分開，創(chuàng)造了磁耦合天線，初級(jí)線圈由電容器和火花隙構(gòu)成，耦合上一個(gè)感性的天線，電容電路的振蕩在輻射天線中產(chǎn)生了極大的電流，這使得整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)射功率大大增加，增大了通信間隔 ，而且無線電接收機(jī)和發(fā)射機(jī)不需要直接與天線相連，減少了受到雷擊的危險(xiǎn)。如今，磁耦合天線仍應(yīng)用在收音機(jī)、電視機(jī)、電臺(tái)和雷達(dá)上。1899年時(shí)候的發(fā)射機(jī)可以傳輸20千米，完成了橫跨英吉利海峽之間的無線電通訊，真正實(shí)現(xiàn)了“遠(yuǎn)間隔 電報(bào)通信，是人類第一次用電磁波傳送信息，電文是：“你的來電收妥無誤，而且很清楚。這個(gè)傳輸間隔 每個(gè)月都在被打破，1901年馬可尼又用布勞恩的發(fā)射機(jī)成功地從英國(guó)科爾努埃爾發(fā)出電報(bào)，跨越大西洋上空到達(dá)加拿大紐芬蘭，建立了從英國(guó)到北美的通信線路。布勞恩還創(chuàng)造了定向天線。定向性也是電報(bào)技術(shù)的一個(gè)難點(diǎn)，發(fā)射機(jī)需要定向發(fā)射，接收機(jī)也需要定向接收，布勞恩是最先實(shí)現(xiàn)定向發(fā)報(bào)的人之一，他創(chuàng)造的定向天線只在一個(gè)指定的方向上發(fā)射電波，從而