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无线电的诞生与物理知识间的关联

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发表于 2015-5-3 19:23:16 | 显示全部楼层 |阅读模式
1895年5月7日俄国物理学家波波夫成功地表演了利用电磁波来发送和接收信号——这是无线电诞生的一天。在这以前,麦克斯韦的电磁波理论(1871年)和赫兹的实验(1888年)可以说是给无线电奠定了物理学的基础。无线电学从物理学中脱胎出来以后,六十年来的发展速率在现代科学技术中是特别惊人的。它在发展的过程中不断地吸收和利用了物理学的研究成果。它还和其他的科学和技术相结合,到今天它已发展成为一个极其庞大的技术科学部门,也是一个国家在经济和文化生活以及国防上不可缺少的一部分。
从十分广泛的实际要求中,人们在无线电技术上又不断地发现新的物理问题,给物理学提供新的研究资料。不但如此,它的技术成果还反过来给各种科学,特别是物理学以巨大的帮助。这些新的问题和技术上的帮助,推动了近代物理学的进展。我们可以粗略地归纳和无线电的发展有关的一些比较基本的问题。它们是:无线电波的产生,发射,传播和接收的问题,电子管和有关的问题以及无线电零件和材料的问题。在每一类问题中我们都可以看出无线电和物理的密切的相互关系。
举出一些较近的发展作为例子:只有在含有新的物理意义的电子运动方式和理论被提出来,克服了一般电子管中因电子渡越时间所引起的困难以后,才能制出像调速管和空腔式磁控管这样的电子管,有效地产生和接收公分波领域的无线电波。只有当物理学中声波在空管中行进的概念引进到无线电学里,才能制出各式各样的金属波导管,突破了金属引线在高频时的集肤效应的限制,使很短波长的电波可以有效地传输和发射出去。
只有电磁波在地球表面空气层中行进的理论被解决以后,才能使无线电测位和导航达到更准确的结果。只有在物理学上解决了半导体中电子运动的理论以后,才能使半导体管得到很高的效能,在今天很多电子线路中取得和真空电子管并驾齐驱的地位。只有在磁学的理论在现代物理学的基础上进一步发展以后,才能使无线电工作者得到不少的新的电磁材料。这些例子都证明了无线电的进展是怎样地和物理学的成就分不开的。可是我们却更不能忽视在每一个发展的阶段,类似上述这些例子的新问题极大多数是由于无线电在实际工作上的启发而提出来的。
如果不是由于短波通信的日益频繁和拥挤,宽频带工作要求的日益加多以及无线电测位技术的进展,公寸波和公分波的产生将只限止于实验室的规模,上面说过的高效能的,利用调速管和磁控管的产生方法便不全得到实际的发展;而波导的理论也始终只能是物理学中不大注意的一部分;微波在大气中的传播理论也就不大会使人感觉兴趣。
如果不是由于航海、航空、行军、国民经济中和其他实际生活中要求更轻巧的无线电和电子机件,那末,不仅半导体管,高磁导率电磁材料和许多的小型零件不会像今天似的被人重视,并得到迅速的发展,而且有关的物理理论也全停留在笼统而不精密的阶段,停滞不前。这里,我们并不否认一种科学的向前发展是多多少少地具有独立性的,即是由于它本门科学中的内在朕系和要求而引起它向前一步的发展,物理学也不例外。而且可以说,作为基础科学之一,它的独立性比起作为技术科学之一的无线电学要强些。
但是,我们必须着重指出,更主要的应该是社会生产,或是通过与生产关系更加密切的技术所提出的问题在起着对物理学的进展的推动作用。因此,我们看物理学和无线电学的相互关系,不应该仅说它们的关系是直接而十分密切的,而且应该特别重视无线电学在实际应用中所提供的物理问题。这些问题是物理学中的几个方面,特别是无线电物理学和电子物理学的研究目标。
我们还可以进一步指出,今天在社会主义国家和新民主主义国家里社全生产是有计划地以日益扩大的规模在前进着的,自然科学将更加密切地和生产联系起来,而且更加明确地以解决生产上的问题作为它们的目标。事实上,只有这样,自然科学才能以更快的步伐向前发展。无线电的技术成果是通过了电子线路,电子测量仪器,电子控制仪器以及多种多样的电子管零件和材料的应用而大大地帮助了物理学研究工作的。这些电子管、零件和材料以及使用它们的电路和技术的大部分是跟着无线电的发展而俱来的,另一部分是由于物理研究的需要,但却是根据无线电的技术基础而加以发展的。
例如:灵敏度极高的电压和电流放大器,增加了电子线路装备的各种电桥,能够使高电压稳定到数万分之一的电源稳定器,以晶体振荡作为标准的频率和时间的量度仪器以及灵敏、准确的远距离电子操纵器,都是物理学研究中极其犀利的工具。另一方面,由于多种多样的无线电机的大量生产,各种新的电子管、零件和材料被制造出来,质量也不断地提高,它们大部分都可以被应用到物理学实验室中来,使物理学工作者得到不少的便利。电子线路技术和测量技术是近代科学研究上所不可缺少的。
应该特别指出:物理学的最新成就之一——原子能——的研究和应用也是和无线电的技术成果分不开的。测量放射性原子所放出的各种射线必须应用电子线路制成的脉冲放大器和定标器;放射性同位素在工业、医学、生物学和其他科学研究上的广泛应用自然也必须同时带有这些仪器;各式的高能原子冲击器(质点加速器)是利用了高频电波或微波的能来加速质点的,同时也必须应用电子控制线路。
我们知道,原子反应堆在工作时所放出的多量射线对人体是有害的,所以反应堆工作情况的测量和控制必须在一定的距离以外来做,而要能准确地在远距离测量和控制,也得藉助于电子线路。因此我们可以看到,原子能和有关的科学工作以及它的应用在我国展开以后,要求很多的无线电和电子学专家参加合作是必然的。

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发表于 2016-5-27 08:56:26 | 显示全部楼层
谢谢讲解科技知识。

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发表于 2017-4-20 15:00:58 | 显示全部楼层
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发表于 2019-1-4 08:51:50 | 显示全部楼层
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