W poprzednim numerze opublikowaliśmy pierwszy artykuł z trzyczęściowej serii, zawierający listę ważnych wynalazków związanych z elektroniką, dokonanych przez indywidualnych wynalazców urodzonych przed 1848 rokiem. W niniejszej części przedstawimy najważniejszych wynalazców urodzonych później. W trzeciej części omówimy znaczące wynalazki przypisywane firmom, uniwersytetom i innym organizacjom.
Oto nasza lista wynalazców, uszeregowana według dat urodzenia (po 1848 roku):
Shelford Bidwell, 1848–1909, fotokomórka
W latach siedemdziesiątych XIX wieku eksperymentował z fotokomórkami selenowymi, a w 1880 roku poinformował, że powtórzył doświadczenie z „fotofonem” Alexandra Grahama Bella (www.siliconchip.au/link/abnc). W innym eksperymencie użył selenowej fotokomórki do zeskanowania obrazu i przesłał go przewodowo do innego urządzenia, które odtworzyło odebrany obraz na papierze.
Wyniki swojej „tele-fotografii” przedstawił w 1881 roku (www.siliconchip.au/link/abnd). Jako pierwszy użył fotokomórki do skanowania obrazu (czego nie zrobili Bain i Bakewell; patrz poprzedni odcinek). Wynalazł również urządzenie, które mogło zeskanować oryginalny dokument bez przerysowywania go na specjalny nośnik, analogicznie jak we współczesnym faksie.
W 1908 roku opublikował książkę „Telegraphic Photography and Electric Vision” („Fotografia telegraficzna i elektryczna wizja”) (www.siliconchip.au/link/abne) na temat transmitowania obrazów ruchomych (a więc telewizji) i dużej ilości informacji z tym związanej.
Chichester A. Bell, 1848–1924, magnetofon
Razem z Sumnerem Tainterem (1854–1940) otrzymali w 1886 roku amerykański patent nr 341,214 na urządzenie do nagrywania i odtwarzania dźwięku, w którym dźwięk rejestrowano na pasku papieru pokrytym woskiem, przewijanym ze szpuli na szpulę.
Był to najwcześniejszy magnetofon taśmowy. Urządzenie zostało jednak uznane za gorsze od cylindra woskowego Edisona i nie weszło do szerszego użytku.
Sir John Ambrose Fleming, 1849–1945, lampa termoelektryczna, komunikacja transatlantycka
W 1904 roku wynalazł pierwszą lampę termoelektryczną, inaczej zwaną „próżniową”. Fleming nazwał ją „zaworem oscylacyjnym do prostowania drgań elektrycznych o wysokiej częstotliwości, stosowanych w telegrafii bezprzewodowej”. Był to najprostszy rodzaj lampy – dioda.
Powstanie lampy Fleminga jest uważane za początek elektroniki, ponieważ lampa była pierwszym aktywnym elementem elektronicznym. Lampy Fleminga w roli detektorów radiowych nie były czulsze niż detektory kryształkowe. Nie wymagały jednak ciągłego nastawiania, co predestynowało je do użytku w miejscach, gdzie występują wibracje, np. na statkach.
W 1899 r. na zlecenie Marconiego Fleming zaprojektował pierwszy nadajnik radiowy o dużej mocy, znacznie mocniejszy niż nadajniki o mocy 200–400 W dotychczas używane przez Marconiego. Był to nadajnik ze szczeliną iskrową, zasilany prądnicą o mocy 25 kW. W 1901 r. z nadajnikiem tym przeprowadzono pierwszą transatlantycką transmisję radiową na odległość 3500 km. Sukces ten został w całości przypisany Marconiemu pomimo zaangażowania Fleminga.
Charles Fritts, 1850–1903, półprzewodnikowe ogniwa słoneczne
W 1883 roku stworzył pierwsze na świecie półprzewodnikowe ogniwa słoneczne, wykonane z selenu i cienkiej warstewki złota. Miały one sprawność na poziomie 1%, co czyniło je zbyt drogimi i nieefektywnymi jako źródła energii, lecz były używane jako czujniki światła w aparatach fotograficznych i w innych zastosowaniach aż do lat 60. XX wieku.
Oliver Heaviside, 1850–1925, równania matematyczne, warstwa E jonosfery i inne
Przeformułował i uprościł równania Maxwella, nadając im nowoczesną formę i tworząc „równania Maxwella-Heaviside’a”.
Wynalazł również „funkcję schodkową Heaviside’a”, służącą do obliczania przebiegu prądu pobieranego po włączeniu obwodu elektrycznego. Sformułował teorię linii transmisyjnej i „równanie telegrafistów” (układ równań różniczkowych opisujących prąd i napięcie w tzw. linii długiej; przypis redaktora). Opracowanie teorii linii transmisyjnej umożliwiło zwiększenie szybkości przesyłania informacji w transatlantyckim kablu telegraficznym dziesięciokrotnie – do jednego znaku na minutę.
Heaviside odkrył też, że można poprawić parametry transmisji w linii telefonicznej dzięki włączeniu w kabel indukcyjności szeregowej. Heaviside oraz Arthur Edwin Kennelly (1861–1939) niezależnie od siebie przewidzieli obecność „warstwy
Heaviside’a” (warstwy Kennelly’ego-Heaviside’a, warstwy E) w jonosferze, odbijającej radiowe fale średnie.
William Edward Sawyer, 1850–1883, dystrybucja energii elektrycznej
Sawyer pracował nad telegrafią i oświetleniem elektrycznym. Wraz z Albonem Manem założył firmę Electro-Dynamic Light Company (1878–1882), wykupioną później przez Westinghouse. Firma zajmowała się oświetleniem i dystrybucją energii elektrycznej w miastach. System oświetleniowy Sawyera zawierał wyłączniki bezpieczeństwa i regulatory prądu.
Jego firma posiadała patenty na żarówki z 1877 i 1878 roku, wyprzedzające patenty Edisona. Źródło światła Sawyera nie było jednak trwałe. Wynalazca nigdy nie rozwiązał tego problemu.
Karl Ferdinand Braun, 1850–1918, lampa kineskopowa, oscyloskop i inne
W 1874 r. odkrył właściwości prostownicze złącza metal-półprzewodnik (dioda Schottky’ego), wykorzystując jako metal rtęć, a jako półprzewodnik siarczek miedzi lub siarczek żelaza.
Wynalazł również w 1897 roku lampę elektronopromieniową (kineskopową) i oscyloskop. Pracował nad telegrafią bezprzewodową. W 1898 roku wynalazł detektor kryształkowy. W 1905 roku opracował antenę fazową.
Edward Weston, 1850–1936, ogniwo Westona, konstantan, manganin
W 1893 roku wynalazł ogniwo Westona – wysoce stabilne ogniwo elektrochemiczne używane jako napięcie odniesienia. W latach 1911-1990 ogniwo stanowiło międzynarodowy standard napięcia elektrycznego.
W 1887 r. Weston wynalazł stop konstantan, charakteryzujący się niską zależnością rezystancji właściwej od temperatury, wykorzystywany w termoparach. W 1892 r. wynalazł też stop manganin, który przy zmianach temperatury praktycznie nie zmienia rezystancji. Jest on wykorzystywany w rezystorach precyzyjnych.
W 1888 r. Weston założył firmę Weston Electrical Instrument Corporation, która zasłynęła z szerokiej gamy wysokiej jakości mierników elektrycznych.
Sir Oliver Joseph Lodge, 1851–1940, głośnik z ruchomą cewką i inne
Lodge odkrył promieniowanie elektromagnetyczne niezależnie od Hertza. Stworzył również ulepszony detektor fal Hertza w postaci rurki z metalowymi opiłkami. Nazwał go „kohererem”, nawiązując do wcześniejszych prac Branly’ego (patrz poprzedni odcinek artykułu). Pod wpływem sygnału radiowego przewodność między dwiema elektrodami zmieniała się. Aby przyrząd nie tracił czułości, musiał być regularnie ostukiwany. Koherery były używane do 1907 roku, kiedy to zastąpił je detektor kryształkowy Marconiego.
Lodge stworzył również w 1898 roku głośnik z ruchomą cewką.
W 1898 roku wynalazł i opatentował „strojenie syntoniczne” umożliwiające dostrajanie sprzętu radiowego do określonych częstotliwości. Wynalazek ten wywołał spór patentowy z Marconim.
Lodge opracował też formę elektrycznego zapłonu iskrowego dla silników spalinowych.
Emile Berliner, 1851–1929, mikrofon, płyta gramofonowa Berlinera
Opracował ulepszony typ „nadajnika telefonicznego” (mikrofonu). Jego patent został przejęty przez Bell Telephone Company, a później zakwestionowany przez Thomasa Edisona, który sprawę wygrał. W latach siedemdziesiątych i osiemdziesiątych XIX wieku w USA miało miejsce wiele skomplikowanych i kosztownych spraw sądowych dotyczących wynalazku telefonu. Patrz https://w.wiki/7DYJ.
W 1887 i 1888 roku Berliner otrzymał amerykańskie patenty nr 372,786 i 382,790 na „płytę gramofonową Berlinera”. Był to płaski dysk, taki jak współczesna płyta winylowa, chociaż miał tylko 18 cm średnicy, odtwarzał dwie minuty nagrania z każdej strony i obracał się z prędkością 60 do 75 obrotów na minutę. Stanowił konkurencję dla nagrań na cylindrze woskowym. Istnieje projekt umieszczenia około 18 000 nagrań z płyt Berlinera na portalu Flickr: www.siliconchip.au/link/abpa.
Leonardo Torres y Quevedo, 1852–1936, pilot zdalnego sterowania „Telekino”, gra „El Ajedrecista”
W 1903 roku wynalazł i zademonstrował system zdalnego sterowania zwany „Telekino”. Niezwykle zaawansowany jak na tamte czasy, był drugim pilotem zdalnego sterowania po tym, jak podobny układ wynalazł Tesla w 1898 roku.
Można było wysłać 19 różnych poleceń, a sekwencja poleceń była rejestrowana. W 1901 roku Quevedo przetestował system na sterowcach.
W 1905 roku zademonstrował zdalne sterowanie z pojazdem trójkołowym, a w 1906 roku z łodzią z pasażerami na pokładzie. Dalsze prace porzucił z powodu braku pieniędzy. Poza tym najprawdopodobniej wynalazł pierwszą grę komputerową.
Nazywała się „El Ajedrecista” i mogła wykonywać określone ruchy szachowe. Figurami poruszały mechaniczne ramiona, a czujniki wykrywały ruchy przeciwnika. System ten działa do dziś i można go zobaczyć w Muzeum Torres Quevedo w Madrycie.
Temistocle Calzecchi-Onesti, 1853–1922, eksperymenty prowadzące do powstania „koherera”
Od 1884 r. prowadził eksperymenty nad przewodnictwem elektrycznym rurek wypełnionych opiłkami metalu i ich zachowaniem w obecności różnych zjawisk elektrycznych. Doświadczenia te doprowadziły do wynalezienia „koherera” przez Branly’ego (patrz wpisy wcześniejsze).
Heike Kamerlingh Onnes, 1853–1926, nadprzewodnictwo
W 1911 roku odkrył nadprzewodnictwo – całkowity zanik oporu elektrycznego niektórych materiałów w określonej niskiej temperaturze. Jest ono wykorzystywane do generowania silnych pól magnetycznych np. w skanerach MRI. Obecnie opracowuje się nadprzewodniki wysokotemperaturowe o mniej rygorystycznych wymaganiach na chłodzenie.