书城科普人类发明之谜
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第28章 巡天遥看新奇事——电视

电视的发明是20世纪人类最伟大的发明,它的出现,使人类的物质文化生活发生了一次质的飞跃。

电视出现于20世纪20年代,它是沿着两个不同的方向——机械扫描系统和电子扫描系统发展起来的。

机械电视的先驱者是德国人保罗·尼普科。早在1883年,这位23岁的年轻人就发明了一种分解图像的机械扫描盘——“尼普科圆盘”。它有两个相同的圆盘,由马达来驱动,两个圆盘的旋转速度相同。一个装在“摄像机”上,另一个装在电视接收机里。每个圆盘上钻有24个孔,孔的排列呈螺旋形。在放射机上,景物外围部分的光线穿过圆盘周边的一些孔,而其它部分的光线则穿过靠近圆盘中心的一些孔。这些光线投射到光电管上,光电管把光转换成不断变化的电流。再用电线把电流送到电视接收机中,接收机有线圈缠绕在玻璃上,玻璃的一端放有光源,不断变化的电流流过玻璃外面的线圈。这时,随着电流的大小,磁场不断变化,使得通过玻璃的光线多少不一,光线的强弱和来自“摄像机”前景物的光线的强弱一致。然后再通过同步旋转的圆盘,把这些光线投射到一个区域,收看人通过一种目镜就可以看到景象了。

用尼普科圆盘来实现图像传送,所得到的图像是非常粗糙和模糊的,这还算不上真正意义上的电视。但尼普科圆盘却为机械电视的发明奠定了基础,40年后,世界上第一台机械电视在英国诞生了。

1924年,英国人贝尔德最先研制成功机械扫描黑白电视机,并于1925年10月30日首次发射了人的面部图像,接受实验者是15岁的威廉·泰顿,他事先得到2先令6便士的报酬。1929年9月30日,贝尔德通过英国广播公司发射机开始了他的首次电视服务。1930年5月,贝尔德研制的电视机首批上市。

机械电视存在两大缺陷:一是图像太粗糙,细微末节根本看不出来;二是拍摄景物时需要很强的照明,因为照在景物上的光线中只有极少的一部分穿过圆盘上的小孔。如果把孔做得更小些,数量增加一些,以提高图像的清晰度,那么穿过小孔的光线就更少了。

问题在于投射到景物上的光线大部分被浪费了。如果通过某种方法把光线用电的形式贮存起来,电视机的灵敏度就会成千上万倍地提高。于是,在机械电视研制的同时,一些科学家沿着另一个方向研制电子扫描电视。

早在1911年,英国电机工程师坎贝尔·斯温顿就提出了设计电子电视的设想,依据他的设计方案,将所要拍摄的景物聚集到用云母等绝缘材料制成的一块光电靶上,光电靶装在阴极射线管内。阴极射线管是英国物理学家威廉·克罗克斯在19世纪中叶发明的。在光电靶的背面要涂上一层金属,而在正面分布许多光电金属的“小岛”,这种光电金属受到光照射时就会放射出电子。当被拍摄景物的光线聚焦到光电靶的正面时,每个小岛放射出的电子数目就会同投射光强弱成正比。这样在光电靶上就构成了一幅正“电荷图像”,而且随着光线不断投射到小岛上,电荷也不断地增加。

贮存的电荷图像由扫过小岛的电子束进行扫描。光电靶的金属正背两面的那些小岛形成了一个个小型电容器,每个都带有一定的电荷。当扫描电子束取代了失去的电子时,每个小岛就会连续向金属背面反射它自己的电荷。在金属板上产生的电压变化的顺序代表图像的视频信号,这些信号再通过电线传递到电视机上。

此外,坎贝尔·斯温顿采用德国人费迪南德·布劳恩在1897年发明的阴极射线显像管来显现图像。

遗憾的是,碍于当时的技术条件,坎贝尔·斯温顿没能将自己的绝妙设想付诸实现。真正使这一设想付诸实现的是有“实用摄像机之父”之称的弗拉基米尔·佐尔金。

佐尔金是俄国人,1919年移居美国,曾在圣彼得堡工学院任电机工程师,在物理学家鲍里斯·罗辛的领导下工作。罗辛一直认为,电视的未来属于电子技术,而不是机械技术。

1923年,佐尔金为自己发明的光电摄像管申请了专利。这种电视摄像管成为现代图像转播的基础。光电管内有一块感光金属板,当摄像机对着景物时,由电子束形成的小圆点按景物受光的强弱比例带上电荷。电子枪连续不断地对感光金属板进行扫描,扫过每个圆点的时间正好是足以摄取其电荷的时间,当这一信息作为电码发射给一台接收机,并在解码以后,由另一支电子枪把图像“画”在一幅荧光屏上。

可是,这种电子扫描装置所产生的图像非常暗,模糊不清,比影子好不了多少,因而难以引起人们的兴趣。当时,只有美国无线电公司的副经理戴维·萨诺夫慧眼识英雄,坚信电视的商业前景光明。

在以后的日子里,萨诺夫给予佐尔金巨大的财力和人力支持。1933年,佐尔金在克服重重困难之后,终于研制成功了实用的摄像管和电视显像管。同年,美国无线电公司将由240条扫描线构成的图像,成功地传输到4公里之外,显现在荧光屏上。1935年,英国广播公司正式用电子电视取代了贝尔德发明的机械电视。

电子电视的发明,标志着现代电视的真正开端。

1936年8月,希特勒下令将在柏林举行的奥运会进行电视实况转播。

1936年11月2日,世界上第一个定期播放电视节目的电视台——英国的BBC电视台正式开播,每天播出2小时的电视节目;1937年,大约有5万名观众观看了英国广播公司播出的英国乔治六世的加冕典礼。

1939年4月30日,美国无线电公司所属的全国广播公司用电视实况转播了在纽约举行的世界博览会的开幕式。此后一连数日,成千上万的人在曼哈顿百货商店排队观看这新鲜玩意儿。

第二次世界大战使刚刚兴起的电视技术几乎陷于停顿。英国的BBC电视台于1939年9月1日停播,美国的电视设备生产厂家转入生产军需物质。战争结束后,电视才流行起来,而且逐渐普及到家庭。以美国为例,从1949年到1951年第一次全国普遍播出电视节目时,电视机的数量已从100万台一跃为1000多万台。到1958年,美国已有523家电视台,约4700万台家用电视机。

中国的电视技术起步较晚,但进入20世纪80年代以后,随着改革开放的不断深入,电视机以不可阻挡之势迅速进入千家万户。这真是足不出户知天下大事。