Чарльз Уитстон

редактировать
Британский ученый и изобретатель

Сэр Чарльз Уитстон
Рисунок Уитстона Чарльза 1868.jpg Уитстон,. нарисовано Сэмюэлем Лоуренсом в 1868 году
Родился(1802-02-06) 6 февраля 1802 года. Барнвуд, Глостершир, Англия
Умер19 октября 1875 г. (1875-10-19) (73 года). Париж, Франция
Известенмостом Уитстона, шифром Плейфэра, ранними вкладами в Спектроскопия и Телеграфия
НаградыКоролевская медаль (1840, 1843). Медаль Альберта (1867). Медаль Копли (1868)
Научная карьера
ФилдсФизика
УчрежденияКоролевский колледж Лондона

Сэр Чарльз Уитстон FRS FRSE DCL LLD (6 февраля 1802-19 октября 1875), английский ученый и изобретатель многих научных открытий в области Викторианская эпоха, включая английскую концертину, стереоскопию pe (устройство для отображения трехмерных изображений) и шифр Playfair (метод шифрования ). Однако Уитстон наиболее известен своим вкладом в разработку моста Уитстона, первоначально изобретенного Сэмюэлем Хантером Кристи, который используется для измерения неизвестного электрического сопротивления и в качестве основного фигура в развитии телеграфии.

Содержание

  • 1 Жизнь
  • 2 Музыкальные инструменты и акустика
  • 3 Скорость электричества
  • 4 Спектроскопия
  • 5 Телеграф
    • 5.1 Сотрудничество с Куком
    • 5.2 Ранние установки
    • 5.3 Общественное внимание и успех
    • 5.4 Отличия от Cooke
    • 5.5 Дальнейшая работа над телеграфами
  • 6 Оптика
  • 7 Измерение времени
    • 7.1 Полярные часы
  • 8 Мост Уитстона
  • 9 Криптография
  • 10 Электрические генераторы
  • 11 Споры по поводу изобретения
  • 12 См. Также
  • 13 Ссылки
  • 14 Дополнительная литература
  • 15 Внешние ссылки

Жизнь

Чарльз Уитстон родился в Барнвуде, Глостершир. Его отец, У. Уитстон, продавал музыку в городе, а четыре года спустя переехал в Пэлл-Мэлл, 128, Лондон, где стал учителем игры на флейте. Чарльз, второй сын, учился в деревенской школе недалеко от Глостера, а затем в нескольких учреждениях в Лондоне. Один из них находился в Кеннингтоне и хранился у миссис Каслмейн, пораженной его быстрым прогрессом. От другого он убежал, но был схвачен в Виндзоре, недалеко от театра его практического телеграфа. В детстве он был очень застенчивым и чувствительным, любил уединяться на чердаке без какой-либо другой компании, кроме своих собственных мыслей.

Уитстон Инглиш концертина

Когда ему было около четырнадцати лет, он поступил в ученики к своему дяде и тезке, изготовителю и продавцу музыкальных инструментов в 436 Strand, Лондон; но он не проявлял особого вкуса к ремеслу или бизнесу и больше любил изучать книги. Отец поддержал его в этом и в конце концов снял с него дядюшку.

В возрасте пятнадцати лет Уитстон перевел французские стихи и написал две песни, одна из которых была передана его дяде, который опубликовал ее, не зная, что это сочинение его племянника. Некоторые его строки на лире стали девизом гравюры Бартолоцци. Он часто посещал старую книжную лавку неподалеку от Пэлл-Мэла, которая тогда была обветшалой и немощеной улицей. Большую часть своих карманных денег он тратил на покупку книг, которые его полюбили, будь то сказки, история или наука. Однажды, к удивлению продавца, он возжелал книгу об открытиях Вольта в области электричества, но, не имея цены, он сэкономил свои гроши и получил эту книгу. Он был написан по-французски, и поэтому ему пришлось снова откладывать деньги, пока он не купил словарь. Затем он начал читать книгу и с помощью своего старшего брата Уильяма повторять описанные в ней эксперименты с самодельной батареей в буфетной за отцовским домом. При постройке батареи у мальчиков-философов не хватило денег на приобретение необходимых медных пластин. У них осталось всего несколько медных монет. Чарльзу, который был лидером в этих исследованиях, пришла в голову счастливая мысль: «Мы должны использовать сами гроши», - сказал он, и батарея вскоре была полностью заряжена.

В Крайстчерче, Мэрилебон, 12 февраля 1847 года Уитстон женился на Эмме Уэст. Она была дочерью торговца из Тонтона и была красивой внешностью. Она умерла в 1866 году, оставив на его попечение семью из пяти маленьких детей. Его домашняя жизнь была тихой и спокойной.

Хотя на публике Уитстон был молчалив и сдержан, он был ясным и многословным собеседником наедине, если брать его на любимые занятия, а его маленький, но активный человек, его простое, но умное лицо, было полно оживления. Сэр Генри Тейлор рассказывает нам, что однажды он наблюдал, как Уитстон на вечеринке в Оксфорде искренне рассказывал лорду Пальмерстону о возможностях своего телеграфа. - Вы этого не говорите! воскликнул государственный деятель. - Я должен заставить вас передать это лорду-канцлеру. Сказав это, он прицепил электрика к лорду Уэстбери и совершил побег. Воспоминание об этом интервью могло побудить Пальмерстона отметить, что наступает время, когда министра можно спросить в парламенте, разразилась ли война в Индии, и он ответил бы: «Погодите-ка; Я просто телеграфирую генерал-губернатору и дам вам знать.

Уитстон в последующие годы

Уитстон был посвящен в рыцари в 1868 году, после того, как завершил разработку автоматического телеграфа. Ранее он был удостоен звания кавалера Почетного легиона. Около тридцати четырех наград и дипломов отечественных или зарубежных обществ свидетельствовали о его научной репутации. С 1836 года он был членом Королевского общества, а в 1859 году он был избран иностранным членом Шведской королевской академии наук, а в 1873 году - иностранным членом Французской академии наук.. В том же году он был награжден медалью Ампера Французским обществом поощрения национальной промышленности. В 1875 г. он стал почетным членом Института инженеров-строителей. Он был D.C.L. Оксфорда и доктор юридических наук. Кембриджа.

Во время визита в Париж осенью 1875 г., когда он занимался совершенствованием своего приемного устройства для подводных кабелей, он простудился, вызвав воспаление легких, болезнь от от которой он умер в Париже 19 октября 1875 года. Поминальная служба была проведена в англиканской капелле в Париже, и на ней присутствовала делегация Академии. Его останки были доставлены в его дом в Парк Кресент, Лондон (сегодня отмечены синей табличкой ) и похоронены на Кенсал-Грин-Кладбище.

Музыкальные инструменты и акустика

В В сентябре 1821 года Уитстон привлек к себе внимание публики, выставив «Зачарованную лиру» или «Акукриптофон» в музыкальном магазине на Пэлл-Мэлл и в галерее Аделаиды. Он состоял из имитирующей лиры, подвешенной к потолку на веревке, и издававшей звуки нескольких инструментов - фортепиано, арфы и цимбалы. На самом деле это была просто звуковая коробка, а шнур представлял собой стальной стержень, который передавал колебания музыки от нескольких инструментов, которые играли вне поля зрения и в ушах. В этот период Уитстон провел множество экспериментов со звуком и его передачей. Некоторые из его результатов сохранены в «Анналах философии» Томсона за 1823 год. Он признал, что звук распространяется волнами или колебаниями атмосферы, поскольку тогда считалось, что свет возникает за счет волн светоносного эфира. Вода и твердые тела, такие как стекло, металл или звонкое дерево, передают модуляции с высокой скоростью, и он разработал план передачи с помощью этого средства звуковых сигналов, музыки или речи на большие расстояния. Он подсчитал, что звук будет проходить 200 миль в секунду (320 км / с ) через твердые стержни, и предложил таким образом телеграфировать из Лондона в Эдинбург. Он даже назвал свое устройство «телефоном». (Роберт Гук в своей Micrographia, опубликованной в 1667 году, пишет: «Я могу заверить читателя, что с помощью растянутой проволоки я распространил звук до очень на значительном расстоянии в одно мгновение или с таким же быстрым движением, как движение света. '' Также не обязательно, чтобы провод был прямым; его можно было согнуть под углом. Это свойство лежит в основе механического телефона или телефона любовника, как говорят были известны китайцам много веков назад. Гук также рассматривал возможность найти способ оживить наши способности слышать.) Писатель из Хранилища искусств от 1 сентября 1821 года, говоря о «Зачарованной лире», созерцает перспектива постановки оперы в Королевском театре и наслаждения в Hanover Square Rooms или даже в таверне Horns в Кеннингтоне. Вибрации должны распространяться по подземным проводникам, как газ в трубах.

И если музыка может воспроизводиться таким образом, - замечает он, - возможно, слова речи могут быть восприимчивы к тем же средствам распространения. Красноречие, дебаты в парламенте, вместо того, чтобы быть прочитанным только на следующий день, - но мы потеряемся в поисках этой любопытной темы.

Помимо передачи звуков на расстояние, Уитстон разработал простой инструмент для усиления слабые звуки, которым он дал название «микрофон». Он состоял из двух тонких стержней, которые передавали механические колебания на оба уха, и сильно отличался от электрического микрофона профессора Хьюза.

В 1823 году его дядя, изготовитель музыкальных инструментов, умер, и Уитстон со своим старшим братом Уильямом заняли бизнес. Чарльзу не нравилась коммерческая часть, но его изобретательность нашла выход в усовершенствовании существующих инструментов и в изобретении философских игрушек. Он также изобрел собственные инструменты. Одной из самых известных была концертина Уитстона. Это был шестигранный инструмент с 64 клавишами. Эти клавиши предназначены для простых хроматических аппликатур. Английская Концертина становилась все более известной на протяжении всей его жизни, однако своего пика популярности она достигла лишь в начале 20 века.

В 1827 году Уитстон представил свой «калейдофон », устройство для визуализации вибраций звучащего тела, видимых глазу. Он состоит из металлического стержня, на конце которого находится посеребренная бусина, отражающая «пятно» света. Когда стержень вибрирует, пятно описывает сложные фигуры в воздухе, как искра, кружащаяся в темноте. Его фотометр, вероятно, был предложен этим прибором. Он позволяет сравнивать два источника света по относительной яркости их отражений в посеребренной бусине, описывающей узкий эллипс, так что пятна образуются параллельными линиями.

В 1828 году Уитстон усовершенствовал немецкий духовой инструмент, названный Mundharmonika, пока он не стал популярной гармошкой, запатентованной 19 декабря 1829 года. Портативная фисгармония - еще одно из его изобретений, благодаря которым призовая медаль на Большой выставке 1851 года. Он также усовершенствовал говорящую машину Де Кемпелен и поддержал мнение сэра Дэвида Брюстера, что до В конце этого столетия певческий и говорящий аппарат станет одним из завоеваний науки.

В 1834 году Уитстон, снискавший себе имя, был назначен на кафедру экспериментальной физики в Королевском колледже Лондона. Его первый курс лекций по звуку закончился полным провалом из-за его отвращения к публичным выступлениям. На трибуне он был косноязычным и неспособным, иногда поворачивался спиной к публике и бормотал под диаграммы на стене. В лаборатории он чувствовал себя как дома и с тех пор ограничивал свои обязанности в основном демонстрацией.

Скорость электричества

Он прославился благодаря великому эксперименту 1834 года - измерению скорости электричества в проводе. Он разрезал провод посередине, чтобы образовался промежуток, через который могла бы перескочить искра, и соединил его концы с полюсами лейденской банки, заполненной электричеством. Таким образом образовались три искры, по одной на каждом конце провода, а другая - в середине. Он установил крошечное зеркальце на часы, так что оно вращалось с большой скоростью, и наблюдал в нем отражения трех своих искр. Концы провода были расположены так, что если бы искры были мгновенными, их отражения были бы одной прямой; но было видно, что средний отставал от других, потому что это было мгновением позже. Электричеству потребовалось определенное время, чтобы пройти от концов провода до середины. Это время было найдено путем измерения величины запаздывания и сравнения ее с известной скоростью зеркала. Получив время, ему достаточно было сравнить его с длиной половины провода, и он смог найти скорость электричества. Его результаты дали расчетную скорость 288000 миль в секунду, то есть быстрее, чем то, что мы теперь знаем как скорость света (299 792,458 километров в секунду (186000 миль / с)), но тем не менее были интересным приближением.

Некоторые ученые уже осознали, что «скорость» электричества зависит от свойств проводника и его окружения. Фрэнсис Рональдс наблюдал задержку сигнала в своем закопанном кабеле электрического телеграфа (но не в своей воздушной линии) в 1816 году и обозначил его причину, чтобы быть индукционным. Уитстон был свидетелем этих экспериментов в юности, которые, по-видимому, послужили стимулом для его собственных исследований в области телеграфии. Спустя десятилетия, после того, как телеграф был коммерциализирован, Майкл Фарадей описал, как скорость электрического поля в подводном проводе, покрытом изолятором и окруженном водой, составляет всего 144000 миль в секунду (232000 км / с).) или еще меньше.

Устройство вращающегося зеркала Уитстона было впоследствии использовано Леоном Фуко и Ипполитом Физо для измерения скорости света.

Спектроскопия

Уитстон и другие также внесли свой вклад в раннюю спектроскопию посредством открытия и использования спектральных эмиссионных линий.

Как писал Джон Манро в 1891 году: «В 1835 году на встрече британцев в Дублине Association, Уитстон показал, что, когда металлы улетучиваются в электрической искре, их свет, исследуемый через призму, выявляет определенные лучи, которые являются для них характерными. Таким образом, тип металлов, образующих искровые точки, можно определить, анализируя свет Это предположение оказалось очень полезным для спектрального анализа и, примененное Робертом Бунзеном, Густавом Робертом Кирхгофом и другими, привело к открытию нескольких новых элементов, таких как как рубидий и таллий, а также расширяют наши знания ge небесных тел ».

Телеграф

Уитстон отказался от идеи передачи разума посредством механической вибрации стержней и занялся электрическим телеграфом. В 1835 году он читал лекции по системе барона Шиллинга и заявил, что уже известны средства, с помощью которых электрический телеграф может принести большую пользу миру. Он провел эксперименты по собственному плану и не только предложил проложить экспериментальную линию через Темзу, но и проложить ее на лондонско-бирмингемской железной дороге. Однако до того, как эти планы были осуществлены, его посетил мистер Уильям Фотергилл Кук в своем доме на Кондуит-стрит 27 февраля 1837 года, что оказало большое влияние на его будущее.

Сотрудничество с Куком

Майкл Фарадей, Т. Х. Хаксли, Уитстон, Дэвид Брюстер и Джон Тиндалл (прав.)

Кук был офицером мадрасской армии, который, находясь дома в отпуске, слушал лекции по анатомии в Гейдельбергском университете, где 6 марта 1836 г. он стал свидетелем демонстрации с телеграфом профессора Георг Вильгельм Мунке, и был настолько впечатлен его важностью, что отказался от медицинских исследований и посвятил все свои усилия работе по внедрению телеграфа. Вскоре после этого он вернулся в Лондон и смог продемонстрировать телеграф с тремя иглами в январе 1837 года. Чувствуя недостаток научных знаний, он проконсультировался с Майклом Фарадеем и Питером Марком Роже (тогда секретарь Королевского общества), последний из которых отправил его к Уитстону.

Во время второго интервью г-н Кук сообщил Уитстону о своем намерении выпустить рабочий телеграф и объяснил свой метод. Уитстон, согласно его собственному заявлению, заметил Куку, что метод не действует, и создал свой собственный экспериментальный телеграф. Наконец, Кук предложил им вступить в партнерство, но Уитстон поначалу не хотел этого делать. Он был известным ученым и намеревался опубликовать свои результаты, не пытаясь извлечь из них выгоду. Кук, с другой стороны, заявил, что его единственной целью было заработать состояние на этой схеме. В мае они согласились объединить свои силы, Уитстон внес свой вклад в науку, а Кук - в административный талант. Договор о партнерстве был датирован 19 ноября 1837 года. Был получен совместный патент на их изобретения, в том числе на пятиигольный телеграф Уитстона и сигнализацию, срабатывающую от реле, в котором ток через опускание игла в ртуть, замкнула местную цепь и освободила фиксатор часового механизма.

Пятиигольный телеграф, созданный в основном, если не полностью, благодаря Уитстону, был подобен телеграфу Шиллинга и основывался на принципе, сформулированном Андре-Мари Ампера, - что Другими словами, ток подавался в линию, замыкая цепь батареи с помощью ключа включения и выключения, а на другом конце он проходил через катушку провода, окружающую магнитную иглу, которая могла свободно вращаться вокруг своего центра. В зависимости от того, какой полюс батареи прикладывался к леске с помощью ключа, ток отклонял иглу в ту или иную сторону. Было пять отдельных контуров, приводящих в действие пять разных игл. Последние поворачивались рядами по середине циферблата в форме ромба, а буквы алфавита располагались на нем таким образом, что на букву буквально указывал ток, отклоняющий к себе две иглы.

Ранние установки

Двухстрочный телеграфный прибор того типа, который использовался на Great Western Railway

Экспериментальная линия с шестым обратным проводом была проложена между Euston конечная остановка и станция Camden Town Лондонской и Северо-Западной железной дороги 25 июля 1837 года. Фактическое расстояние составляло всего полмили (2,4 км), но запасной провод был вставлен в цепь для увеличения ее длины. Суд состоялся поздно вечером. Мистер Кук руководил Кэмден-Таун, а мистер Роберт Стивенсон и другие джентльмены наблюдали; и Уитстон сидел за своим инструментом в темной маленькой комнатке, освещенной сальной свечой, недалеко от кассы в Юстоне. Уитстон отправил первое сообщение, на которое Кук ответил, и «никогда, - сказал Уитстон, - я не испытывал такого беспокойного ощущения раньше, как когда, оставшись один в тихой комнате, я услышал щелчок иголок, и когда я начал писать слова, Я чувствовал, что все масштабы изобретения объявлены практически осуществимыми без всяких придирок и споров ».

Однако, несмотря на этот судебный процесс, руководители железной дороги безразлично отнеслись к «новомодному» изобретению и потребовали его удаления. Однако в июле 1839 года его одобрила Великая Западная железная дорога, и линия была построена от конечной станции станции Паддингтон до железнодорожной станции Вест-Дрейтон, расстояние тринадцать миль (21 км). Часть проволоки сначала была проложена под землей, но впоследствии вся ее подняли на столбах вдоль линии. В конце концов, их цепь была расширена до Слау в 1841 году и была публично выставлена ​​в Паддингтоне как чудо науки, которое могло передавать пятьдесят сигналов на расстояние 280 000 миль в минуту (7500 км / с). Плата за вход составляла шиллинг (0,05 фунта стерлингов), и в 1844 году один восхищенный наблюдатель записал следующее:

«От конечной остановки Грейт-Вестерн до Слау идеально, то есть восемнадцать миль; в некоторых местах под землей в трубах, а в других - высоко в воздухе, что, по его словам, в последнюю очередь является лучшим планом. Мы спросили, не повлияла ли погода на провода, но он сказал, что нет; может разразиться сильная гроза. звонок, но не более. Нас отвели в маленькую комнату (мы были миссис Драммонд, мисс Филипс, Гарри Кодрингтон и я - а потом Милманы и мистер Рич), где было несколько деревянных ящиков с разными видами телеграфов. каждое слово было написано, и поскольку каждая буква по очереди помещалась в определенном месте, машина заставляла электрический ток течь по линии, где она заставляла букву показывать себя в Слау, с помощью какого механизма он не мог взять на себя объяснение. После каждого слова из Слау приходил знак, означающий: «Я под стоять ", приходя, конечно, менее чем через одну секунду от конца слова...... Другой печатает сообщения, которые он приносит, так что, если бы никто не обратил внимание на звонок,.... сообщение не было бы потеряно. Это происходит из-за того, что электрическая жидкость заставляет небольшой молоток ударять по представившейся букве, поднятая буква ударяется о разную писчую бумагу (новое изобретение, черная бумага, которая при нажатии оставляет несмываемую черную отметку). означает, что отпечаток остается на белой бумаге внизу. Это был самый гениальный из всех и, очевидно, любимец мистера Уитстона; он был очень добродушен в объяснении, но сам понимает это настолько хорошо, что не может почувствовать, как мало мы об этом знаем, и идет слишком быстро, чтобы такой невежественный народ не мог следовать за ним во всем. Миссис Драммонд сказала мне, что он замечателен своей быстротой, с которой он думает, и своей изобретательностью; он изобретает так много вещей, что не может воплотить половину своих идей в жизнь, но оставляет их на усмотрение и использование другими, которые заслуживают их уважения »..

Общественное внимание и успех

Общественность воспользовался новым изобретением после поимки убийцы Джона Тавелла, который в 1845 году стал первым человеком, арестованным в результате применения телекоммуникационных технологий. В том же году Уитстон представил две улучшенные формы аппараты, а именно "одноигольные" и "двухигольные" инструменты, в которых сигналы подавались последовательными отклонениями игл, из них одноигольный инструмент, для которого требуется только одна проволока, все еще используется.

О развитии телеграфа можно судить по двум фактам: в 1855 году смерть императора Николая в Санкт-Петербурге около часа ночи. днем, было объявлено в Палате лордов через несколько часов. Результат Дубы 1890 года был получен в Нью-Йорке. через пятнадцать секундпосле того, как лошади миновали победную стойку.

Разногласия с Куком

В 1841 году между Куком и Уитстоном возникли разногласия в отношении каждого в честь изобретения телеграфа. Вопрос был передан на рассмотрение известного инженера Марка Исамбарда Брюнеля от имени Кука и профессора Даниэля из Королевского колледжа, изобретателя батареи Даниэля, со стороны Уитстона. Они наградили Кука заслугой за то, что он представил телеграф как полезное предприятие, обещающее национальное значение, а Уитстону - за то, что он своими исследованиями подготовил публику к его принятию. В заключение они сказали: «Благодаря совместным усилиям, так хорошо подготовленными для взаимопомощи, мы должны приписать прогресс, достигнутый этим важным изобретением за пять лет с тех пор, как они были связаны». Решение, пусть и нечеткое, объявляет игольчатый телеграф совместным производством. Если он был в основном изобретен Уитстоном, то в основном он был введен Куком. Их долю в предприятии можно сравнить с долями автора и его издателя, если бы он не был предоставлен фактическим произведением изобретения.

Дальнейшая работа над телеграфами

С 1836–187 гг. Уитстон много думал о подводных годов телеграфах, и в 1840 году он далания перед Железнодорожным комитетом Палаты сообщества о целесообразности создания предлагаемая линия от Дувра до Кале. Он даже сконструировал оборудование для изготовления и прокладки кабеля. Осенью 1844 года с помощью мистера Дж. Д. Ллевеллина он погрузил отрезок изолированного провода в заливе Суонси и через него передал сигнал с лодки на маяк Мамблз. В следующем году он использует использовать гуттаперчу для предполагаемого выполнения провода через пролив Ла-Манш.

. В 1840 году Уитстон запатентовал алфавитный телеграф, или «инструмент Уитстона ABC», который двигался пошаговым движением и показывал буквы на циферблате. Тот же метод был использован в его типографском телеграфе, запатентованном в 1841 году. Это был первый аппарат, печатавший телеграмму шрифтом. Он работал по двум схемам, и по мере того, как тип вращался, молоток, приводимый в действие током, нажимал нужную букву на бумаге.

Введение телеграфа продвинулось настолько далеко, что 2 сентября 1845 года была использована Электрическая телеграфная компания, и Уитстон по договору о партнерстве с Куком получил сумму в размере 33 000 фунтов стерлингов за использование их совместных изобретений.

В 1859 году Торговый совет назначил Уитстона докладывать по теме Атлантических кабелей, а в 1864 году он был одним из экспертов, консультировавших Atlantic Telegraph Company по вопросам строительства успешных линий 1865 и 1866 годов.

В 1870 году электрические телеграфные линии Соединительного Королевства, обслуживаемые поставщиком услуг, были переданы почтовому отделению и переданы под контроль правительства.

Далее Уитстон изобрел автоматический передатчик, в котором сигналы сначала вырезаются на полосе бумаги, которая затем пропускается через кнопку отправки, и управляет сигналом. токи. Заменив механизм передачи сообщения рукой, он смог передать телеграфом около 100 слов в минуту, что в пять раз большую обычную скорость. В службе почтового телеграфа этот аппарат используется для отправки телеграмм прессе, и в последнее время он отправляется из Лондона со скоростью 600 слов в минуту и ​​400 слов в минуту между Лондоном. и Абердин. В ночь на 8 апреля 1886 года, когда г-н Гладстон представил свой законопроект о самоуправлении в Ирландии, 100 передатчиков Уитстона передали не менее 1 500 000 слов с центральной станции в Сен-Мартен-ле-Гран. План отправки сообщений бегущей полосой бумаги, которая приводит в действие действие, которое используется запатентован Бэйном в 1846 году; но Уитстон, которому помогал г-н Огастес Стро, опытный механик и способный экспериментатор, был первым, кто претворил эту идею в жизнь. Эту систему часто называют перфоратором Уитстона, и она является предшественником фондового рынка Тикерная лента

Оптика

Зеркальный стереоскоп Чарльза Уитстона

Стереопсис был впервые Уитстоном в 1838 году. В 1840 году он был награжден Королевской медалью Королевского общества за объяснение бинокулярного зрения, исследование, которое привело его к созданию стереоскопических рисунков и конструирования стереоскопа. Он показал, что наше впечатление солидности достигается за счет комбинаций в уме двух отдельных изображений объектов, сделанных нашими глазами с разных точек зрения. Таким образом, в стереоскопе, состоящем из линз или зеркал, две фотографии одного и того же объекта, сделанные с разными точками, объединяются таким образом, чтобы объект выделялся твердым аспектом. Сэр Дэвид Брюстер улучшил стереоскоп, отказавшись от зеркал и придав ему существующий вид с линзами.

«Псевдоскоп » (Уитстон придумал термин от греческого ψευδίς σκοπειν) был введен в 1852 году и в некотором роде является противоположностью стереоскопа, поскольку заставляет твердый объект двигаться. казаться пустым, и более близкий, чтобы быть дальше; таким образом, бюст кажется маской, дерево, растущее за окном, выглядит так, как оно растет внутри комнаты. Его цель состояла в том, чтобы проверить его теорию стереозрения и провести исследования того, что теперь будет называться экспериментальной психологией.

Измерение времени

В 1840 году Уитстон представил свой хроноскоп для измерения минутных интервалов времени, который использовался для определения скорости пули или прохождения звезды. Этот электрический ток приводил в действие электромагнит, который отмечен моментом происшествия карандашом на движущейся бумаге. Говорят, что он способен различать 1/7300 доли секунды (137 микросекунд) и время, необходимое телу, чтобы упасть с высоты в один дюйм (25 мм).

26 ноября 1840 года он выставил свои электромагнитные часы в библиотеке Королевского общества и план распределения точного времени со стандартных часов по ряду местных часов. Их цепи должны быть наэлектризованы с помощью ключа или контактного устройства, приводимого в действие оправкой эталона, а их руки должны корректироваться с помощью электромагнетизма. В январе следующего года Александр Бейн получил патент на электромагнитные часы, и он поручил Уитстону заимствовать его идеи. Похоже, что Бейн работал механистом у Уитстона с августа по декабрь 1840 года, и он утверждал, что передал Уитстону идею электрических часов в тот период; но Уитстон утверждал, что в мае он экспериментировал в этом направлении. Бэйн далее обвинил Уитстона в краже его идеи электромагнитного печатного телеграфа; но Уитстон показал, что этот прибор был лишь модификацией его собственного электромагнитного телеграфа.

В 1840 году Александр Бейн сообщил редактору журнала «Механика» о своих финансовых проблемах. Он представил его сэру Чарльзу Уитстону. Бейн продемонстрировал свои модели Уитстону, который, когда его спросили, сказал: «О, мне не следует беспокоиться о дальнейшем развитии этих вещей! В них нет будущего». [2] Три месяца спустя Уитстон продемонстрировал электрические часы. Королевское общество, утверждая, что это его собственное изобретение. Однако Bain уже подал заявку на патент на него. Уитстон пытался заблокировать патенты Bain, но потерпел неудачу. Когда Уитстон организовал парламентский акт о создании компании Electric Telegraph Company, Палата лордов вызвала Бейна для дачи показаний и в конечном итоге вынудила компанию выплатить Бейну 10 000 фунтов стерлингов и дать ему работу в качестве менеджера, в результате чего Уитстон ушел в отставку.

Полярные часы

Одним из самых изобретательных устройств Уитстона были «Полярные часы», представленные на собрании Британской ассоциации в 1848 году. Они основаны на факте, открытом сэром Дэвид Брюстер, что свет неба поляризован в плоскости под углом девяноста градусов к положению Солнца. Отсюда следует, что, обнаружив эту плоскость поляризации и измерив ее азимут относительно севера, можно определить положение солнца, хотя и ниже горизонта, и получить видимое солнечное время. Часы состояли из подзорной трубы с призмой николь (двойное изображение) для окуляра и тонкой пластинки селенита для предметного стекла. Когда трубка была направлена ​​на Северный полюс, то есть параллельно оси Земли, и призма окуляра поворачивалась до тех пор, пока не исчезал цвет, угол поворота, показанный указателем, перемещающимся вместе с призмой по градуированной конечности, дал час дня. Устройство мало пригодно для страны, где часы надежны; но он был частью оборудования 1875–1876 гг., которым командовал капитан Нарес.

Мост Уитстона

В 1843 году Уитстон передал Королевскому обществу важный документ, озаглавленный «Отчет о нескольких новых Процессы определения констант гальванической цепи ». Он содержал описание хорошо известных весов для измерения электрического сопротивления проводника, которые до сих пор носят название Мост Уитстона или весы, хотя впервые они были изобретены Сэмюэлем Хантером Кристи из Королевской военной академии, Вулидж, который опубликовал его в «Philosophical Transactions» за 1833 год. Этим методом пренебрегали, пока Уитстон не обратил на него внимание. Его статья изобилует простыми и практичными формулами для расчета токов и сопротивлений по закону Ом. Он ввел единицу сопротивления, а именно фут медной проволоки весом в сто гран (6,5 г), и показал, как ее можно применить для измерения длины проволоки по ее сопротивлению. Награжден медалью Общества за свою работу. В том же году он изобрел устройство, которое позволяло регистрировать показания термометра или барометра на расстоянии посредством электрического контакта, создаваемого ртутью. Звуковой телеграф, в котором сигналы подавались ударами колокола, также был запатентован Куком и Уитстоном в мае того же года.

Криптография

Замечательная изобретательность Уитстона также проявилась в изобретении шифров. Он был ответственен за тогдашний необычный шифр Playfair, названный в честь его друга лорда Playfair. Он использовался вооруженными силами нескольких стран, по крайней мере, во время Первой мировой войны, и, как известно, использовался во время Второй мировой войны британскими спецслужбами.

Первоначально он был устойчив к криптоанализу, но в конечном итоге методы были разработаны сломать это. Он также участвовал в интерпретации шифровальных рукописей в Британском музее. Он изобрел криптограф или машину для превращения сообщения в шифр, который можно было интерпретировать, только поместив шифровальщик в соответствующую машину, настроенную для его расшифровки.

Как математик-любитель, Уитстон опубликовал математическое доказательство в 1854 году (см. Куб (алгебра) ).

Электрические генераторы

В 1840 году Уитстон представил свою магнитоэлектрическую машину для генерации непрерывных токов.

4 февраля 1867 года он опубликовал принцип реакции в динамо-электрической машине в документе для Королевского общества; но г-н К. В. Сименс сообщил об идентичном открытии десятью днями ранее, и обе статьи были прочитаны в один день.

Впечатлилось, что Вернер фон Сименс, Самуэль Альфред Варлей и Уитстон независимо друг от друга пришли к этому принципу в течение нескольких месяцев. Варлей запатентовал его 24 декабря 1866 года; Сименс обратил на это внимание 17 января 1867 года; и Уитстонал его в действии в Королевском обществе в указанную дату.

Споры по изобретениям

Уитстон на протяжении всей жизни был вовлечен в различные споры с другими учеными относительно своей роли в различных технологиях и временами, казалось, пользовался большим доверием, чем полагалось. Помимо упомянутых выше Уильяма Фотергилла Кука, Александра Бэйна и Дэвида Брюстера, в их число входят также Фрэнсис Рональдс в Обсерватория Кью. Многие полагочно ошибали, что Уитстон создал прибор для наблюдения за атмосферным электричеством, который Рональдс изобрел и разработал в обсерватории в 1840-х годах, а также установил там первые автоматические регистрирующие метеорологические приборы (см., Например, Howarth, p158).

См. также

Ссылки

Дополнительная литература

ссылки

Викискладе есть средства массовой информации, связанные с Чарльзом Уитстоном.
Викиисточник содержит оригинальные работы, написанные или о:. Чарльз Уитстон
Последняя правка сделана 2021-05-14 07:40:17
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте