第一章神奇的發明(2 / 3)

當大家都一籌莫展的時候,愛迪生忽然想到了“棉線”。他立即讓助手找來棉線,放進坩堝裏炭化,然後。小心翼翼地把炭化的棉線裝入燈泡,炭絲又細又脆。稍一用力就被碰斷。直到第三天傍晚才安裝成功,當時。抽真空的技術已有很大進步。已能把燈泡裏的氣壓抽到百萬分之一大氣壓,愛迪生果斷地合上了電源開關。在他們苦戰了13個月之後。終於迎來了勝利的曙光——燈泡發出了穩定的、柔和的光芒,這隻燈泡連續點亮達45個小時燈絲才燒斷。此刻世界上第一盞具備實用價值的白熾燈終於發明試製成功了,這一天是1879年10月21日。

發明電燈時的愛迪生

初步的勝利並沒有使愛迪生感到滿意,為了提高燈絲的壽命,他們一刻也沒有停止新的探索。愛迪生和他的助手們接連試驗了從世界各地收集來的6000多種植物纖維,終於選中了一種日本竹絲製的燈絲。兩年的心血沒有白費,愛迪生白熾燈的壽命已達到上千小時。到1882年春天,愛迪生研究所生產出了第一批實用的白熾燈。當年秋天,愛迪生又創建了發電所,開始向電燈用戶供電。

為了推廣這項發明,增加用戶,愛迪生宣布,凡是安裝白熾燈的用戶可以免費使用3個月,然而,人們對新生事物總有一個認識過程,白熾燈也不例外,盡管采取了不少措施,用戶還是不多,愛迪生帶領助手們挨家挨戶去征求意見,用戶普遍反映說用電燈不方便,原來,當時供電采用交流串聯方式,電閘由供電所統一控製——要開燈各家一齊亮;要關燈各家同時暗。萬一哪家的燈泡壞了,其餘的燈泡也就同時斷了電,造成一片黑暗。為了方便用戶,愛迪生研究所把串聯供電改為並聯供電,各家各戶都裝了獨立的電燈開關,他們還研製了新的發電機、穩壓器、接線盒、保險絲等一係列保證電燈安全運行的設備,紐約市民終於感受到電燈的好處,沒過幾年電燈就取代了煤氣燈,白熾燈在推廣使用中也在不斷改進,特別是采用鎢絲做燈絲以後燈泡壽命大大延長,甚至已超過1萬小時,白熾燈是19世紀最偉大的一項發明,也是發明大王愛迪生為人類做出的輝煌的貢獻之一。然而,正如一位哲人所說的:“任何一項成功的發明同時又都是尚未發明完成的發明。”由於認識水平和物質技術基礎的局限,愛迪生的白熾燈也不可能是盡善盡美的,因此,愛迪生對他的白熾燈的研究和改進從未停止過,而後來者接過愛迪生的接力棒,還在繼續著電光源的研究。

電磁波

從科學的角度來說,電磁波是能量的一種,凡是高於絕對零度的物體,都會釋出電磁波。正像人們一直生活在空氣中而眼睛卻看不見空氣一樣,除光波外,人們也看不見無處不在的電磁波。電磁波就是這樣一位人類素未謀麵的“朋友”。

電磁波是電磁場的一種運動形態。電與磁可說是一體兩麵,電流會產生磁場,變動的磁場則會產生電流。變化的電場和變化的磁場構成了一個不可分離的統一的場,這就是電磁場,而變化的電磁場在空間的傳播形成了電磁波,電磁的變動就如同微風輕拂水麵產生水波一般,因此被稱為電磁波,也常稱為電波。

電磁波頻率低時,主要借由有形的導電體才能傳遞。原因是在低頻的電振蕩中,磁電之間的相互變化比較緩慢,其能量幾乎全部返回原電路而沒有能量輻射出去;電磁波頻率高時即可以在自由空間內傳遞,也可以束縛在有形的導電體內傳遞。在自由空間內傳遞的原因是在高頻率的電振蕩中,磁電互變甚快,能量不可能全部返回原振蕩電路,於是電能、磁能隨著電場與磁場的周期變化以電磁波的形式向空間傳播出去,不需要介質也能向外傳遞能量,這就是一種輻射。舉例來說,太陽與地球之間的距離非常遙遠,但在戶外時,我們仍然能感受到和煦陽光的光與熱,這就好比是“電磁輻射借由輻射現象傳遞能量”的原理一樣。

電磁波為橫波。電磁波的磁場、電場及其行進方向三者互相垂直。振幅沿傳播方向的垂直方向作周期性交變,其強度與距離的平方成反比,波本身帶動能量,任何位置之能量功率與振幅的平方成正比。

其速度等於光速c(每秒3×10的8次方米)。在空間傳播的電磁波,距離最近的電場(磁場)強度方向相同,其量值最大兩點之間的距離,就是電磁波的波長λ,電磁每秒鍾變動的次數便是頻率f。三者之間的關係可通過公式c=λf。

通過不同介質時,會發生折射、反射、繞射、散射及吸收等等。電磁波的傳播有沿地麵傳播的地麵波,還有從空中傳播的空中波以及天波。波長越長其衰減也越少,電磁波的波長越長也越容易繞過障礙物繼續傳播。

機械波與電磁波都能發生折射、反射、衍射、幹涉,因為所有的波都具有波粒兩象性。折射、反射屬於粒子性;衍射、幹涉為波動性。

電磁波的應用十分廣泛,如無線電波用於通信等;微波用於微波爐;紅外線用於遙控、熱成像儀、紅外製導導彈等;可見光是所有生物用來觀察事物的基礎;紫外線用於醫用消毒、驗證假鈔、測量距離、工程上的探傷等;X射線用於CT照相、λ射線用於治療、使原子發生躍遷從而產生新的射線等。

無線電

無線電是指在自由空間(包括空氣和真空)傳播的電磁波,是其中的一個有限頻帶,上限頻率在300GHz(吉赫茲),下限頻率較不統一,在各種射頻規範書,常見的有三種:3KHz~300GHz(ITU-國際電信聯盟規定),9KHz~300GHz,10KHz~300GHz。