2. Поняття про телебачення

Дуже важливе застосування дістали електромагнітні хвилі в сучасній системі телебачення, тобто передаванні зображень на відстань за допомогою ультракоротких електромагнітних хвиль. Десятки тисяч телевізійних станцій у багатьох країнах світу регулярно ведуть пере­дачі, які дивляться сотні мільйонів глядачів. Однак телебачення — це не лише телемовлення. Телебачення знаходить широке застосування в різних галузях народ­ного господарства і в наукових дослідженнях. Воно дає можливість одночасно спостерігати за основними етапами складних технологічних процесів, за різними ділян­ками залізничних вузлів і морських портів, дає змогу вчитися віртуозному мистецтву великих хірургів, про­никати поглядом в безодні океанів і в глибини космосу.

Ознайомимося в загальних рисах з принципами телебачення і роботою основних приладів, які застосо­вуються в телевізійних установках.

Будь-яка телевізійна система складається з трьох частин: передавача, приймача і каналу зв'язку їх між собою. Призначення передавача полягає в перетворенні за допомогою спеціальних електронно-променевих трубок світлового зображення об'єкта в систему електричних сигналів — відеосигналів. Ці сигнали модулюють потім коливання генератора високої частоти. Модульована електромагнітна хвиля переносить інформацію на ве­ликі відстані. Ці хвилі ловляться антеною приймача, в якому здійснюється зворотне перетворення. Високо­частотні модульовані коливання детектуються, пере­творюються в електричні сигнали, а отримані сигнали перетворюються у видиме зображення. Для передавання руху використовують принцип кіно: зображення рухо­мого об'єкта (кадри), які трохи відрізняються один від одного, передають кілька десятків раз за секунду.

Передавальна телевізійна камера нагадує фотоапа­рат, тільки замість фотоплівки в неї вміщено спеці­альну електронно-променеву трубку, за допомогою якої здійснюється перетворення зображення об'єкта в серію електричних сигналів. Існує кілька типів таких елек­тронно-променевих трубок — іконоскопи, ортікони, віді-кони, плюмбікони тощо. Розглянемо одну з найпростіших трубок — відікон. її будову показано на малюнку 60. Екран цієї електронно-променевої трубки є прозорим

сигнальним електродом в, на який нанесено тонкий шар напівпровідникового фоторезистора. В коло цього електрода увімкнуто резистор навантаження Д_н, з якого й знімається сигнал.

Передаване зображення за допомогою системи лінз проектується на поверхню фоторезистора і залежно від освітленості різні місця фоторезистора набувають різної провідності. Створюваний електронною гарматою про­мінь послідовно пробігає всі елементи одного горизон­тального рядка фоторезистора, потім другого і т. д. Переміщення електронного променя по екрану нагадує переміщення нашого погляду по рядках книги. Електрон­ний промінь пробігає по екрану 625 горизонтальних рядків за 1/25 секунди. Рухом електронного променя керує магнітне поле надітої на трубку котушки.

Коли електронний промінь досягає поверхні фоторе­зистора, залежно від електропровідності даної ділянки (яка, в свою чергу, залежить від освітленості шару) резистором Д„ проходить більшої чи меншої сили струм. Таким чином, напруга на резисторі змінюється пропор­ційно зміні освітленості вздовж рядка. Так утворюється відеосигнал. Він містить інформацію про зображення предмета. Далі цей відеосигнал підсилюється, а потім, як і у випадку передачі звукових сигналів, використо­вується для модуляції високочастотних коливань. Модульовані відеосигналом високочастотні коливання подаються в антену і випромінюються нею в простір. Одночасно другий передавач здійснює передачу сигналів звукового супроводу.

Телевізійний приймач перетворює отриманий відео­сигнал у видиме зображення на екрані приймальної електронно-променевої трубки — кінескопа (мал. 61). Особливістю будови цієї трубки є можливість управ­ління інтенсивністю електронного променя (кількістю електронів у промені), і, отже, яскравістю свічення екрана в місці попадання променя. Управління інтен­сивністю електронного променя, який малює зображення на люмінесціюючому екрані, здійснюється так. Модульо­вані електромагнітні хвилі вловлюються антеною і над­ходять у приймач. Там вони підсилюються, детектуються і відповідні коливання подаються на керуючий елек­трод трубки. Зміна потенціалу цього електрода змінює інтенсивність електронного променя, яка визначає яскравість, свічення точки екрана в момент, коли промінь падає на неї.

Система котушок горизонтального і вертикального відхилення змушує електронний промінь пробігати весь екран кінескопа синхронно з рухом електронного проме­ня екраном передавальної трубки (відікона), тобто елек­тронний промінь у кінескопі також пробігає за 1/25 се­кунди всю площу екрана, прокреслюючи за цей час 625 горизонтальних рядків. Внаслідок цього на екрані кінескопа за 1/25 секунди відтворюється весь переда­ний кадр. Оскільки за секунду змінюється 25 таких кадрів, то як в кіно, окремі зображення сприймаються нашим оком як єдине суцільне рухоме зображення.

Синхронність руху електронних променів екраном у передавальній трубці (відіконі) і приймальних трубках (кінескопах) досягається посиланням спеціальних син­хронізуючих сигналів.

Високоякісне телевізійне передавання і приймання можливі лише на ультракоротких хвилях метрового діапазону (10—1 м). Відтворення рухомих зображень вимагає передавання щосекунди 25 кадрів. При цьому кожен кадр для чіткого відтворення має бути розбитим на сотні тисяч елементів, які передаються послідовно. Таким чином, кількість сигналів, що передаються (а, отже, частота модуляції), має становити кілька мільйонів коливань за секунду, так що несуча частота повинна мати щонайменше десятки мільйонів герц.

На жаль, необхідність використання для телебачення лише ультракоротких хвиль дуже обмежує дальність приймання телепередач.

Ультракороткі хвилі сильно поглинаються поверх­нею Землі і проходять крізь іоносферу, не відбиваючись від неї. Тому приймання телевізійних передач можливе лише в межах прямої видимості між передавальною і приймальною антенами і для збільшення радіуса телемовлення необхідно ці антени піднімати на велику висоту. Проте якими б високими не будували вежі теле­центрів, передачами можна було б охопити лише обмежені райони. Тому широко розповсюдженими зараз засобами організації телепередач на великі відстані є створення кабельних і релейних ліній. Останнім часом робляться практичні кроки по здійсненню телепередач на великі відстані за допомогою штучних супутників Землі.

Література

1. Гончаренко С.У. Фізика: Підруч.для 9 кл. серед. загальноосв. шк., К., Освіта, 2002.

2. Гончаренко С.У. Фізика: Підруч.для 10 кл. серед. загальноосв. шк., К., Освіта, 2002.

3. Гончаренко С.У. Фізика: Підруч.для 11 кл. серед. загальноосв. шк., К., Освіта, 2002.

4. Кирик Л. А. Уроки фізики 10 клас. Х., РАНОК – НТ,2004

5. Кирик Л. А. Уроки фізики 11 клас. Х., РАНОК – НТ, 2006.

Укладач: Бреднєва.О.С., викладач другої категорії.

Рецензент : Полякова.М.Л., викладач першої категорії

Анотація: В посібнику подані рекомендації студентам щодо організації самостійної роботи студентів з різних тем до занять з фізики.