Fotofon
Photophon

Čtenářům známou jest věcí, že každý vodič elektřiny klade určitý odpor proudu elektrickému a že velikost odporu závisí kromě na jakosti také na délce a průřezu vodiče. Méně však známou věcí asi jest, že vodiči elektřiny mění odpor svůj také vlivem tepla a světla. Nejnápadněji v tomto směru chová se prvek selén, r. 1817 objevený Berzeliem.

Selén prodává se obyčejně v tyčinkách barvy šedé a slabého lesku, avšak známe jej též jako červenavý prášek, nebo ve tvaru silně lesklých, tmavohnědě zbarvených a červenavě průsvitavých lupénků. Vlastnostmi chemickými jest selén podoben síře. Selén tmavohnědý jest beztvarý a elektřinu nevodí. Za to však druhý vid jeho, selén barvy olova, jenž složení krystalické jeví, jest vodičem elektřiny.

Krystalický selén upoutal na sebe pozornost hlavně měněním odporu vůči proudu galvanickému, a bádáním stanoveno jest, že světlo a teplo na vodivost jeho působí měrou, v některých případech velice nápadnou.

Odpor selénu vůči proudu galvanickému jest velmi značný; mnohé kousky mají až 1400 millionů jednotek odporu — odpor to, jaký by měl telegrafický drát, vedený od země k slunci. Ale známe prostředky, jimiž se odpor ten umenšiti dá. Slabounká vrstva selénu, vložená mezi kovové vodiče, staví galvanickému proudu odpor mnohem menší. — Zařízení takové jmenujeme článkem selénovým. Není však lhostejno, kterým kovem elektřinu k selénu přivádíme. Siemens, učenec německý, užil platiny k přivádění proudu; také železo a měď za vhodné k tomu udává.

Američané Bell a Sumner Tainter udávají mosaz za nejvhodnější, poněvadž roztopený selén k mosazi těsně přilne a s ní i chemicky se slučuje, kdežto se k jiným kovům jako voda k mastnému povrchu chová. Přiváděče proudu můžeme ve mnohých tvarech upraviti; k tomu však vždy hleděti jest nutno, aby se co nejblíže vedle sebe nalézaly, aniž by se ovšem dotýkaly. — Tak na př. sestavili Bell a Tainter válcový článek selénový, o němž níže zmínka učiněna bude. Řadu kotoučů mosazných a řadu o něco menších kotoučů slídových složili tak na sebe, aby mosaz se slídou se střídaly. Povstal váleček, na jehož povrchu byly mělké rýhy kruhovité, následkem menšího průměru kotoučů slídových. Po rozpáleném povrchu válečku toho jezdili tyčinkou selénovou, až selén vyplnil kruhovité rýhy. Tak povstaly okrouhlé můstky selénové od každého kotouče mosazného k oběma sousedním. Všechny liché kotouče mosazné byly mezi sebou a s jedním drátem galv. batterie a všechny sudé kotouče mosazné s druhým drátem ve spojení.

Selén nanáší se na přiváděče proudu za horka. Vychladnuv objeví se nám však obyčejně ve stavu beztvarém, barvy tmavohnědé a lesku sklovitého; a v tomto stavu, jak již výše bylo pověděno, elektřinu nevodí. Aby se stal vodivým, jest nutno podrobiti jej novému vyhřátí, při čemž bedlivý pozor dáti jest třeba, jak se povrch jeho mění. Záhy totiž počne se lesk kaliti a barva na šedo měniti, znamení to krystalice selénu. Když se celý povrch selénu šedivě byl zbarvil, přestaneme zahřívati; selén stal se krystalickým, a vůči elektřině i světlu citlivým. Vložíme-li takovýto článek selénový s galvanometrem do proudu galvanické batterie a současné zamezíme přístup světlu k selénu, jehla galvanometru ukáže jistý odchyl, ovšem velmi malý vzhledem k velikému odporu selénu. Jakmile však zjednáme světlu přístup k selénu, vyšine se jehla z dosavadní polohy, oznamujíc sesílení proudu. Působením světla odpor selénu se tedy stává menším, čili vodivost selénu stoupá. Zastíněním selénu odklon jehly opět se zmenší, což znamením jest zvětšeného odporu.

Vložíme-li do proudu galvanického, selénovým článkem procházejícího, na místo galvanometru telefon, a připravíme-li si stínidlo, jímž pohybovati můžeme tak, aby světlo s tmou na selénu rychle se střídalo, uslyšíme v telefonu zvuk, jehož výše závislá jest na rychlosti, s níž se to střídání děje. Čím rychleji se světlo s tmou střídá, tím jest tón vyšší. Úkaz tento snadno si vyložíme. Osvětlením stává se selén vodičem lepším, zatemněním vodivost jeho zase klesá. Tyto změny ve vodivosti selénu pohybem stínidla velice rychle za sebou následují, čímž se mění proud, dříve stálý, v elektrické chvění, které pak telefonem prochází. Proud takový ovšem mění sílu elektromagnetu v telefonu, tím se rozechvěje blána telefonu a vydává tón — Selén jest však vůči světlu tak citlivým, že ani není třeba, aby se plné světlo s tmou střídalo, nýbrž úplně stačí již, je-li světlo třeba i malou měrou v intensitě své měněno.

Úkazu toho použil známý vynálezce telefonu magnetového Bell a přítel jeho Sumner Tainter k sestavení podivuhodného přístroje, jímž řeč lidská a zvuk vůbec i na větší vzdálenosti přenášeti se dá pomocí světla. Přístroj nazvali fotofonem.

Obr. 1. Přehledné zařízení dvou stanic fotofonových.
Figure 1. Working principe of Photophon

Diagram na obr. 1. znázorňuje nám fotofon. Zrcadlo M na stanici I. odráží paprsky světla slunečního nebo umělého ku skleněné čočce L1, kteráž je v ohnisku svém soustřeďuje na malém zrcadle D. Zrcadlo D upevněno jest na pružné bláně a odráží soustředěné naň paprsky ku čočce L2. Táž přemění rozbíhavé paprsky na rovnoběžné a vysílá je ku stanici vzdálené II. (ve směru DP podle šipky), kdež je zachycuje a ve svém ohnisku soustřeďuje parabolické zrcadlo H. V ohnisku tohoto zrcadla upevněn jest výše popsaný, válcový článek selénový S, od něhož drát jeden vede ku galvanické baterii B a druhý k telefonu T, jenž ovšem s batterií B též jest ve spojení. Proud galvanický jest takto uzavřen a vychází z baterie do telefonu, odtud do článku selénového a zpět do baterie. Toto procházení proudu v telefonu není slyšitelné, dokud proud ve své intensitě se nemění.

Uvedeme-li pružnou blánu, na níž zrcadélko D jest připevněno, do chvění, mění se také světlo zrcadélkem odražené ve své intensitě (následkem měnícího se úhlu odrazu). Změny v intensitě světla mají zase za následek zcela současné změny ve vodivosti selénu, a proud článkem selénovým procházející není více oním klidným proudem beze změny intensity, ale stal se proudem v l n i v ý m, t. j. v intensitě své se měnícím. Jest jasno, že proud tento vzbudí v telefonu zvuk. Kdyby zrcadélko D bylo rozechvěno nějakým obyčejným způsobem, že bychom na př. upevnili je na pružném péru a toto rozechvěli, nebylo by nám vzbuzení zvuku v telefonu po předcházející úvaze o selénu podivným. Ale pravý úžas nás pojme, když v telefonu stanice II. uslyšíme řeč, kterou se na stanici I. prostřednictvím mluvítka N zrcadélko rozechvívá. Paprsky světelné přenášejí řeč lidskou a zvuk vůbec s místa na místo, a to zcela přesně; i barvitost zvuku jest zachována.

Obr. 2. Stanice fotofonová zasílací.
Figure 2. Photophon sender

Obr. 3. Stanice fotofonová přijímací.
Figure 3. Photophon receiver

Obr. 2. znázorňuje přístroj stanice I., na kterýž se mluví, obr. 3. přístroj stanice II., jenž řeč reprodukuje. Souhlasné písmeny naznačují části v diagramu popsané.

Z pokusů Bella a Taintera uvádíme jeden z nejzajímavějších. Na věži školní budovy Franklinovy ve Washingtonu postaven byl přístroj odesílací (obr. 2.) a v laboratoři Bellově, kteráž se nacházela v domě, 213 m od zmíněné věže vzdáleném, byl umístěn přístroj reprodukující (obr. 3.). Tainter se nalézal na stanici odesílací, kdežto Bell naslouchal ve své laboratoři. Však stůjtež zde vlastní jeho slova: „Když jsem dal telefon k uchu, slyšel jsem jasně slova: „Pane Belle, slyšíte-li co pravím, přistupte k oknu a zamávejte kloboukem““. — Není nám známo, došel-li vynález tento, po stránce vědecké tak zajímavý, použití někde již v životě praktickém; ale o jeho ceně i po této stránce pochybovati nelze. Na místo telegrafů optických, jichž se ve válce užívá, mohlo by fotofonu býti užito, a zajisté i na místech jiných.

Em. Kostelecký

Ze sborníku "Z říše vědy a práce, volné rozhledy na poli průmyslu, obchodu a řemesel, ročník II" vydaného v roce 1894, s. 195, reprodukoval Jaroslav Belza

V článku byl ponechán původní text včetně chyb a dnes již archaických výrazů
Photophon patentoval A. G. Bell v roce 1881

16. 8. 2001