第五部分
伸向空中的“觸須”
無線電“天線”的發明家波波夫是南美洲人,它發明了世界上第一根無線電天線。當時人們把“天線”叫做無線電的“觸須”。波波夫用許多輕氣球係著一根銅線懸吊在天空,這是一根對電磁波感應靈敏度很高的“觸須”,它能夠感覺很遠地方的雷電。
人們早就發現一隻帶正電荷的銅小球和一隻帶負電荷的銅小球相互放電時會產生發射電磁波的現象。這就是電偶極子振蕩而發射的電磁波。把這對小球拉開並伸展到天空上電磁波的作用會傳得更遠。天線就是基於這種現象傳到天空中去的導線。
天線對於發射和接收都有一定的特性,就好象用傳聲筒一樣,麵對的方向,叫到的聲音特別響聲。天線具有“方向性”和“響度”,在電磁學中“響度”的意思是用電磁場的“強度”或者“增蓋”來代替的。
雷達的天線象一個展開的傘,又象一隻號角。電視塔的天線有的象魚骨。這都是由其在方向性方麵的要求所決定的。飛機場周圍表標天線的作用是一旦飛機進入,信號燈就會自動閃亮,以警告飛機駕駛員,飛機已經進入機場範圍。天線的結構形狀千姿百態,目的是為了取得種種不同的電磁波輻射形態。
天線和普通導線不同,普通電線裏的電流大小通常都一樣,而天線上每一點的電流大小是不同的。天線引導電磁波行進,天線的形狀尺寸與電磁波波長十分相關,調整天線是為了得到最大的駐波。駐波愈大,天線輻射能力就愈強。相反如果天線長短不合適,電磁波在天線上的行波就形成不了駐波。
實用的廣播天線有垂直天線,倒L型天線、T型天線和環形天線等等。
人體電波
人和生物在活動時其體內都伴有相應的電現象。這些電的電位變化十分微弱,而且呈一種突然表現的脈衝性居多。經過長時間研究發現生物和人體在健康與生病時電現象有十分明顯的對應變化,觀察這種對應變化就能進行病情診斷。
如人和動物的心髒在跳動時表現為一個完整的心電圖,如果心髒有了毛病那麼心電圖的波形就會有變化。人的頭腦也隨思維活動表現出電壓的變化,醫學上稱為腦電波。這種電信號在人睡眠時很平靜,而動腦筋的時候電流波動特別大。在人的頭部外合適位置貼上如一元硬幣大小的銀質電極,引入儀器可以測出腦電波。腦電波圖可以分析腦部血管出現的各種問題,包括人的精神狀況。實驗證明人在喜、怒、哀、樂時的腦電波有十分明顯的特征。
肌肉運動也會產生肌電信號,肌電信號的電壓幅度和心髒表現的電壓幅度差不多,約為一毫伏左右,然而他們表現出的各自形態是不相同的。
一種能按照殘肢人意誌做各種動作的機電假手,就是利用引出殘肢部位發出的肌電信號,經大腦感應,指揮肌電假手動作的。這種具有兩個自由度的肌電假手是一種複雜的仿生機構。它的手指能開能合,並可按所拿東西的輕重調節握力,手腕可作360°轉動。
全新概念的“手表”
隨著時代的發展,手表已不再僅僅是一種計時工具,它已經逐步走向電子、通信、信息等領域,在更廣闊的天地中大顯神通。下麵為大家介紹幾種功能奇特的手表家族的“新成員”。
能開鎖的電子表。澳大利亞製造了一種能看時間、開鎖、算帳的電子表,它可用於賓館飯店的客房管理。凡住進飯店的客人都會領到這樣一隻電子表。表的記憶庫中都編有開鎖口令,表內有微型發報機,鎖內則有收報機,所以隻要把表靠近鎖就能把房門打開。這種表一旦丟失,中心台就會立刻向門鎖和計算器下達指令:不要開鎖。
電腦手表。德國在市場上推出一種電腦手表。這種新式手表大小同普通手表無異,但內裝一塊能儲存70個數據組的微芯片,每組20個符號,可以幫助用戶記憶信用卡和支票的密碼,提醒用戶的生日。另外,這種新式手表上還安裝有一組光電二極管,能同計算機進行信息交流。
新型多功能手表。美國泰梅克製表公司與世界上最大的軟件公司合作開發出一種名為“數據鏈”的新型手表。它隻需簡單地把它對準計算機屏幕就能與微機聯係,並將數據顯示在與表盤合成一體的液晶顯示器上。使用這種手表的用戶可在他們的微機上輸入和編輯數據,選擇信息,然後將手表表盤在15至30厘米的距離內對準屏幕,信息就可載入表內。
具有電視電話功能的手表。荷蘭飛利浦公司正在研製一種具有電視、移動電話功能的新型手表,它代表了世界上許多高級實驗室正在研製的一種新技術。這種新技術可使手表的主人隨時與未來的信息高速公路相連,隨時與人通話,接收電視節目等。
信息手表。日本精工公司於1994年底推出了一種“信息手表”,它將BP機和調頻收音機合二為一,可以為用戶提供無線尋呼和信息傳遞服務。精工“信息手表”已在美國的洛杉礬等地區得到了應用,售價為80美元,每月須交納25美元的新聞服務費和9美元的尋呼服務費。專家預言:因為信息手表能夠充當多種信息的傳遞和處理工具,因此它的出現和普及是信息社會發展的必然。信息手表將是對世紀的大眾化商品。隨著社會的發展,還會有更多形式多樣的信息手表出現,從而更好地造福人類,服務社會。
具有記事本功能的手表。英國環球通信公司發明了一種具有記事本功能的手表,它的外觀和計時功能都如同普通電子表,不同的是它可存貯70條信息,可以記錄電話號碼、約會時間和其它事項,可在設定的約會時間之前發出警告聲,提醒用戶按時赴約。這種手表輸入信息時也需要借助一台個人電腦和一張特製的軟盤。
人體保健手表。這種手表的功能相當於一個隨身的“保健醫生”,它可以隨時測出人體的血壓、脈搏、體溫以及營養狀況等參數,使人們隨時掌握自己的身體健康狀況,達到防病治病的目的。
總之,由於手表攜帶方便、使用靈巧,因此許多領域的科學家都把目光投在這方寸之地上。隨著微電子技術的不斷發展,手表的種類將會越來越多,我們的生活也將越來越方便、多彩。
功能不凡的小卡片——IC卡
1996年新年伊始,中央電視台“東方時空”欄目向全國報道了一條讓人興奮的消息:從1996年起,海南省將在全省銀行係統推廣使用通用IC智能卡。並稱,這是我國金融領域的又一次“革命”,它的使用將為我國金融支付手段與世界接軌產生深遠的影響。
如此功效不凡的IC智能卡到底是什麼呢?這還得先從它的老前輩——磁卡說起。對於磁卡,我們並不陌生,它已進入了我們的日常生活中,我們打電話用的郵政專用貯值卡,取錢的取款卡,購物消費時用的信用卡基本上都是磁卡。目前,在全國許多大、中城市都可用信用卡購物;許多銀行、儲蓄所都設有一個外形酷似遊藝機的自動取款機,用戶用取款卡就可以取到自己所需的現金,非常方便。磁卡按其構造可分為兩種,一種是在外形像一張撲克牌的塑料卡表麵粘貼有一條與錄音磁帶相似的磁條卡,目前我們常用的各種信用卡,如“長城卡”、“牡丹卡”等均屬此類;另一種則是在乙烯塑料卡內層塗有一種磁性塗料的磁性卡,人們稱其為PET卡。磁卡的記錄方法與磁帶及計算機用的軟盤等相同,都是采用數字磁記錄。磁卡要完成信息傳遞的任務,就必須通過磁卡讀寫器來完成。磁卡雖然被廣泛用於金融流通、交通(高速公路卡、地鐵日票卡等)、通信(電話磁卡)、事務管理(身份證卡、借書證卡、醫療磁卡等)、民用等眾多領域,但是,由於磁卡存在著存儲容量小、功能弱、安全性差等缺點,不能滿足高速發展的信息社會的需求。隨著超大規模集成電路和大容量存儲芯片技術的發展,國外從80年代開始使用IC卡。有關專家預言,IC卡取代磁卡是社會發展的必然趨勢。
“IC”是英文IntegratedCircuit(集成電路)的縮寫。IC卡即為裝有一個或多個集成電路芯片的塑料卡,所以又稱為電子卡。IC卡又分為存儲卡和智能卡(又稱靈巧卡)兩種。它們的區別在於:前者未裝微電腦的CPU(中央處理器),因而隻有存儲功能;而後者裝有一個形狀大小類似於硬幣的芯片——CPU,它既可以存儲信息,又可以處理信息。由於智能卡具有CPU、存儲器及輸入/輸出等組成部分,因此,一張智能卡可以說就是一台微小的計算機。