卡尔·费迪南德·布劳恩

联合创作 · 2023-12-27 08:33

早年经历

1850年6月6日,布劳恩出生在富尔达,父亲是个公务员。1868年开始在德国马尔堡大学学习数学和自然科学,1869年转去柏林大学研究天线,1872年获得物理学博士学位。  1873年,他通过国家中学教师考试,在莱比锡的一家中学教数学和自然科学,在那里他同时进行对振荡电流的科学研究。1874年,他发现某些金属硫化物具有使电流单方向通过的特性,并利用半导体的这个特性制成了无线通信技术中不可或缺的检波器,开创了人类研究半导体的先例[1]。  布劳恩先后在马尔堡大学(1876年)、斯特拉斯堡大学(1880年)和卡尔斯鲁厄大学(1883年)任物理学副教授和教授,1887年又应蒂宾根大学的邀请负责建立物理学研究所,1895年他回到斯特拉斯堡大学任物理研究所主任和教授,把主要精力用于进行电学研究。发明阴极射线管CRT(布劳恩管,CRT显示器的核心部件) 阴极射线管示意图:  1. 极板网栅;2. 阳极;3. 偏转线圈;4. 加热器;

改进无线电通讯

在发明阴极射线管的同时,布劳恩还开始了他在无线电报方面的研究。  当时的电报技术存在一个致命的问题,就是缺少可靠的电报接收机。布劳恩是物理学家出身,有着严谨的实验作风,他所做的实验条件都是可重复再现的。他改用晶体探测器,使接收机的敏感度提高了很多。直到发明了电子管,布劳恩的晶体探测器才被淘汰了,即便如此,晶体探测器仍在简易接收机中使用了很长一段时间。最初的超高频雷达设备也使用了晶体探测器。  在发射机方面,布劳恩同样贡献很大,马可尼主要是凭借经验和试探发明了发报机,而布劳恩在马可尼发明的基础上,对发报机进行了物理学背景研究,并对马可尼的发报机做了根本性的改造。比如,他发现了产生高功率低阻尼电波的方法,原本马可尼发报机的振荡线路和天线是合在一起的,这种线路产生的功率很低,布劳恩把两者分开,发明了磁耦合天线,初级线圈由电容器和火花隙构成,耦合上一个感性的天线,电容电路的振荡在辐射天线中产生了极大的电流,这使得整个系统的发射功率大大增加,增大了通信距离,而且无线电接收机和发射机不需要直接与天线相连,减少了受到雷击的危险。如今,磁耦合天线仍应用在收音机、电视机、电台和雷达上。  1899年时候的发射机可以传输20千米,完成了横跨英吉利海峡之间的无线电通讯,真正实现了“远距离电报通信”,是人类第一次用电磁波传送信息,电文是:“你的来电收妥无误,而且很清楚”[3]。这个传输距离每个月都在被打破,1901年马可尼又用布劳恩的发射机成功地从英国科尔努埃尔发出电报,跨越大西洋上空到达加拿大纽芬兰,建立了从英国到北美的通信线路。  布劳恩还发明了定向天线。定向性也是电报技术的一个难点,发射机需要定向发射,接收机也需要定向接收,布劳恩是最先实现定向发报的人之一,他发明的定向天线只在一个指定的方向上发射电波,从而减少了能量的无谓消耗。他还把发射机的频带调得很窄,从而减小了不同发射机之间的干扰。

诺贝尔物理学奖

因为对无线电报的改进,布劳恩同发明无线电报的马可尼分享了1909年的诺贝尔物理学奖。马可尼的发明曾多次借用到布劳恩的专利。

逝世

第一次世界大战爆发后,英国控制的马克尼无线电公司企图关闭纽约的无线电发射站,切断美国和德国的通信,并对位于长岛的塞维尔无线电发射站的专利权提出起诉。当时美国尚未加入战争,64岁的布劳恩抱病冲破英国的封锁前往美国,帮助维护德国设在纽约的无线电站,并在纽约出庭为他曾做过的实验作证。其间,美国介入第一次世界大战,布劳恩成为了“敌对国公民”[4],美国不允许他回到斯特拉斯堡,只能生活在布鲁克林,直到1918年第一次世界大战结束前,布劳恩逝世于家中。

浏览 1
点赞
评论
收藏
分享

手机扫一扫分享

编辑 分享
举报
评论
图片
表情
推荐
点赞
评论
收藏
分享

手机扫一扫分享

编辑 分享
举报