Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2009 № 02
При помощи такого прибора А.Теплер наблюдал звуковые волны.
Подобную установку можно сделать на базе универсального школьного проектора, допускающего передвижение конденсорных линз. Расстояние между первой линзой и лампой должно быть равно фокусному расстоянию линзы; это позволит получить пучок света, близкий к параллельному. При помощи второй линзы добейтесь действительного изображения лампы, а затем перекройте его прямоугольной диафрагмой. Далее поставьте объектив.
Если в промежуток между конденсорными линзами внести, например, горящую свечу, то конвекционные потоки воздуха от ее пламени станут отчетливо видны на экране.
Таким же образом в этом приборе можно использовать столик для горизонтальной диапроекции. Если над ним расположить прямоугольную диафрагму, то, поставив на столик чашку с плоским прозрачным дном, получим миниатюрную волновую ванну, в которой можно показывать те же опыты, что обычно показывают в ваннах, занимающих половину стола.
Теперь несколько слов о наблюдении прозрачных микроорганизмов без их окрашивания. Для этого в столике микроскопа устанавливают «конденсор темного поля», разработанный почти полтора столетия назад немецким оптиком Эрнстом Аббе (1840–1905). По принципу действия он напоминает прибор Теплера.
Напомним, что препарат, который мы рассматриваем под микроскопом, обычно находится в капле воды или масла между двумя стеклами — предметным и покровным. В конденсоре Аббе особая линза направляет свет вдоль поверхности столика микроскопа таким образом, что он испытывает полное внутреннее отражение от верхней поверхности покровного стекла и не попадает в объектив. Поле зрения кажется темным. Если же в жидкости между стеклами оказывается микроорганизм, коэффициент преломления которого отличается от коэффициента преломления воды, то полное внутреннее отражение нарушается. Свет проходит через поверхность стекла, и контуры клетки начинают ярко светиться на темном поле. При этом, кстати, четко отмечается странный и не нашедший пока объяснения эффект: плазма и ядро погибших клеток ярко светятся, тогда как у живых они почти бесцветны.
Схема прибора Теплера:
1 — источник света; 2 — линза с фокусным расстоянием 1 м и диаметром 12 см; 3 — прозрачный объект; 4 — диафрагма; 5 — объектив; 6 — экран.
Если перед объективом проектора поставить диафрагму и на ней получить изображение лампы, то небольшая кювета с прозрачным дном заменит волновую ванну метровой длины.
А. ВАРГИН
Рисунки автора
ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Детекторный… для низкоомных наушников
Для начала простейший детекторный приемник — самая подходящая конструкция. Но вот незадача: более или менее громко он работает с высокоомными телефонами (наушниками) с сопротивлением постоянному току 3,6…4,4 кОм.
Такие телефоны еще выпускают, но на прилавке каждого магазина они не лежат, это уж точно. Зато много низкоомных наушников для плееров, проигрывателей компакт-дисков и тому подобных устройств.
Их можно использовать, применив понижающий трансформатор на выходе приемника, как это сделано в трансляционных громкоговорителях. Но найти подходящий трансформатор тоже проблема, от больших и тяжелых «трансов» отказываются даже в блоках питания современной радиоэлектронной аппаратуры, заменяя их полупроводниковыми импульсными инверторами. Может быть, и нам поступить так же? Посмотрим, как работает понижающий импульсный инвертор постоянного тока (рис. 1).
Основа его — транзисторный ключ S1, замыкаемый часто, но на очень короткие промежутки времени (рис. 2, верхний график).
Управление ключом — электронное, от встроенного генератора. Ключ посылает импульсы через индуктивность L1 в нагрузку Rн, но ток через индуктивность быстро изменяться не может (нижний график на рис. 2), поэтому он плавно нарастает в течение импульса, а затем еще более плавно спадает в промежутке между импульсами.
Накопленная в катушке энергия магнитного поля при этом расходуется в нагрузке. Для прохождения тока при разомкнутом ключе служит диод VD1. Пульсации тока в нагрузке тем меньше, чем больше индуктивность катушки L1. Их можно и еще уменьшить, подключив параллельно Rн сглаживающий конденсатор большой емкости, подобно тому, как это сделано на входе инвертора (С1) для уменьшения влияния работы ключа на источник тока.
Мы ясно видим, что выходное напряжение Uвых инвертора может быть во много раз меньше, чем входное Uвх. Не совсем очевидно, что ток в нагрузке будет во столько же раз больше, но это легко понять, учтя, что во время импульса инвертор потребляет сравнительно большой ток от источника.
После импульса этот ток сохраняется индуктивностью и продолжает поступать в нагрузку, а от источника не потребляется ничего. В среднем потребляемый ток получается малым, а в нагрузке — большим.
Попробуем же применить инвертор в детекторном приемнике. Где взять генератор импульсов для управления ключом? Ведь частота следования импульсов должна быть очень высокой, обязательно выше звукового диапазона (выше 20…30 кГц), иначе мы ничего не услышим, кроме писка самого инвертора. Вы не поверите, но оказывается, что такой импульсный генератор в приемнике уже есть! И частота следования импульсов равна несущей частоте принимаемой радиостанции. Чтобы в этом убедиться, давайте рассмотрим подробнее работу самого детектора и обратимся к схеме простейшего детекторного приемника (рис. 3).
Когда на детекторный диод VD1 поступает положительная полуволна напряжения с контура, образованного емкостью антенны и индуктивностью катушки L1, диод открывается и заряжает блокировочный конденсатор С1. Синусоидальная форма ВЧ-сигнала в контуре Uант и форма напряжения на конденсаторе Uс1 показаны на верхнем графике рисунка 4.
Затем конденсатор С1 относительно медленно разряжается через резистор нагрузки Rн (высокоомный, заметьте).
Следующая положительная полуволна ВЧ-напряжения снова открывает диод, но лишь на своей вершине. Таким образом, диод открыт лишь короткую часть периода ВЧ-колебаний и ток через него носит характер коротких импульсов.
Надо полагать, что читатель немного знаком с процессом детектирования амплитудно модулированных (АМ) колебаний и понимает, что если амплитуда ВЧ-сигнала растет в такт со звуковым напряжением, то увеличивается и среднее напряжение на конденсаторе С1, а если уменьшается, то и напряжение падает. Тогда вместе с постоянной составляющей напряжения в нагрузке выделятся и колебания звуковых частот.
Итак, у нас есть импульсы тока через диод, вполне подходящие для понижающего инвертора. Но как их выделить и использовать для управления транзисторным ключом? Оказалось, это несложно!
Мы используем в качестве диода переход эмиттер — база самого ключевого транзистора. В этом и состоит главная «изюминка» предлагаемого здесь приемника. Полная его практическая схема показана на рисунке 5.
АМ-сигнал с контура СантL1 подан на эмиттер транзистора VT1, а в цепи базы включена нагрузка — высокоомный резистор R1, шунтированный блокировочным конденсатором малой емкости С1. Расход энергии сигнала в этой цепи невелик, но ток через переход эмиттер-база носит характер коротких импульсов. Во время импульса тока транзистор открывается и основной ток (более 90 %) поступает в накопительную индуктивность — дроссель L2, а через него — в телефоны, точно так же, как в инверторе.
Катушка L1 взята от магнитной антенны (МА) любого транзисторного приемника. Если емкость нашей внешней антенны невелика, можно обе катушки, ДВ- и СВ-диапазонов, имеющиеся в МА, соединить последовательно.
Настройка на радиостанции ведется выдвиганием ферритового стержня той же МА. Дроссель L2 — фабричный, индуктивностью от 300 мкГн и более.
Телефоны подберите по максимальной громкости приема (если есть выбор), некоторые имеют совсем малую отдачу. Два стереотелефона лучше соединить последовательно, для этого используйте только «горячие» выводы разъема XS1, а «земляной» вывод оставьте свободным. Транзистор лучше выбрать германиевый, высокочастотный. Подойдут также ГТ313, КТ363, КТ3109 или устаревшие П403, П423, ГТ308. Испытайте транзисторы, какие найдете, и выберите лучший.
Вместо диода Д18 подойдет любой высокочастотный германиевый.
С наружной антенной длиной всего около 10 м и низкоомными наушниками сначала был испытан приемник по схеме (рис. 3). Детектор сильно шунтировал контур, поэтому избирательности не было никакой, несколько станций принимались одновременно, а звук был очень тихим.
