Рис. 22. Фотоэлектронная установка регулирует ход горения в топке.
Всякое изменение густоты и цвета дыма будет изменять его прозрачность и, следовательно, будет изменять силу тока в фотоэлементе. Можно отрегулировать прибор так, что при всяком отклонении густоты и цвета дыма от нормы в ту или иную сторону будут автоматически включаться приспособления, регулирующие ход горения в топке.
Подобный «кочегар-автомат» даёт возможность сэкономить многие тысячи тонн топлива.
Таким же или сходным образом можно автоматически регулировать течение и других химических процессов.
Не менее многообразны возможности применения фотореле и в военном деле. И здесь «электрические глаза» способны делать необыкновенные вещи. Вот несколько примеров.
В печати отмечалось, что в годы второй мировой войны на многих кораблях фотоэлементы успешно выступали в роли… разведчиков. Для этого применялись высокочувствительные фотоэлементы, воспринимающие лишь тепловые, т. е. инфракрасные лучи. Такие приборы в любую погоду — в тумане, ночью — «улавливали» на далёких расстояниях тепловое излучение, идущее от нагретых дымовых труб вражеских кораблей, и таким образом давали возможность своевременно определять присутствие противника.
Военными специалистами ряда стран выдвигались предложения устройства фотоэлектронных торпед. Установленный в головной части таких торпед фотоэлемент посылает торпеду, с помощью специальных рулей поворота, точно в направлении сильного пучка световых лучей. В печати отмечалось, что фотоэлектронная торпеда может быть использована в ночном бою как против различных наземных целей, так и против самолётов. Как указывалось, стоит, например, «поймать» лучом прожектора самолёт противника и тут же послать вдоль по лучу торпеду с фотоэлементом, как такая торпеда обязательно попадёт в цель. Для этого лишь необходимо не выпускать самолёт из луча прожектора. Точно так же фотоэлектронная торпеда, сброшенная с самолёта, летит на свет прожекторной установки, установленной, например, на корабле.
В обоих последних примерах фотоэлемент действительно как бы видит цель.
Отмечалось также, что широкое применение в военных условиях может найти и «световая преграда» с помощью инфракрасных лучей, о которой мы говорили выше. Здесь, помимо сигнальных приспособлений, с фотоэлементами часто соединяют и различные средства поражения, например, мину, которая взрывается в тот момент, когда какое-либо тело, скажем танк или автомобиль, пересекает невидимый луч света.
Среди других многочисленных военных применений фотоэлементов небезынтересно применение фотореле в стрелковом тире.
Если в центре мишени укрепить фотоэлемент, вставленный в короткую трубку, то по такой мишени можно стрелять светом! Устройство ружья, стреляющего лучами света, несложно. В стволе такого ружья имеются небольшое вогнутое зеркальце и маленькая электрическая лампочка с точечной нитью накала; при этом свет от лампочки отражается зеркальцем так, что из ствола выходит тонкий параллельный луч света. Источником электрического тока могут служить обыкновенные сухие батарейки для карманного электрического фонаря, закреплённые где-либо в прикладе ружья.
Включение электрической лампочки на короткую долю секунды осуществляется при помощи спускового крючка «светового ружья».
Таким образом, если стрелок прицелился точно, то при «выстреле» короткий луч света падает на фотоэлемент, и фотореле срабатывает. Нетрудно устроить, чтобы при этом на мишени загоралась лампочка или, скажем, звонил звонок.
Не имея возможности умножать число примеров использования фотоэлементов в нашей жизни, скажем лишь, что они могут быть с успехом и пользой применены в любой отрасли техники. Автоматическое взвешивание, измерение скорости движения различных тел, контроль размеров и качества изделий, автоматический контроль и регулировка давления, температуры, влажности, концентрации в химической, металлургической, текстильной, пищевой, горной, металлообрабатывающей и других отраслях промышленности — всё это далеко не полный список того, что может делать замечательный физический прибор — фотоэлемент!
И, наконец, нельзя не упомянуть о применении «электрических глаз» для измерения световой энергии. Высокая чувствительность фотоэлементов и совершенство современных приборов и методов измерения слабых электрических токов позволяют быстро и точно измерять с помощью фотоэлементов даже чрезвычайно слабый свет, например свет, идущий от далёких звёзд, которые едва видит или даже совсем не видит человеческий глаз. В настоящее время в научных лабораториях работает множество оптических приборов, в которых сила света измеряется по силе электрического тока, возникающего в фотоэлементах. Эти приборы помогают учёным глубже и точнее проникать в сущность физических явлений в окружающем нас мире, а это в свою очередь является залогом и основой дальнейшего развития техники.
Вы познакомились с замечательными приборами — фотоэлементами. Эти маленькие приборы — поистине чудесные помощники человека. Они считают и бракуют, сторожат и открывают двери, включают и выключают свет, предупреждают крушения и несчастные случаи, передают изображение на расстояние и воспроизводят звук в кино.
Фотоэлемент, рождённый в конце прошлого века в лаборатории русского учёного, — одно из блестящих достижений русской и мировой науки.
Изобретение этого прибора лишний раз говорит нам о великом значении науки в развитии человеческого общества, о неразрывной связи теории и практики, о безграничных возможностях человеческого разума в познании и привлечении сил природы на службу человеку.
Бесчисленны возможности применения фотоэлементов в нашей жизни, их невозможно перечислить в маленькой книжке.
И можно смело сказать, что совсем недалеко то время, когда фотоэлемент несказанно преобразит нашу жизнь — заменит человека на многих тяжёлых и вредных работах, в десятки раз поднимет производительность труда, принесёт в квартиру каждого трудящегося человека ежедневную «живую», говорящую газету, явится основой к изобретению новых необыкновенных приборов, аппаратов, машин — читающих, разговаривающих, работающих!
Новые, более совершенные приборы, использующие явления фотоэффекта, — вторично-электронные трубки Кубецкого и Тимофеева дают все основания ожидать этого недалёкого будущего.
Такова будущность «электрических глаз» у нас, в социалистическом государстве. Ибо существует глубокое различие в применении фотоэлементов в Советском Союзе и в капиталистических странах.
Там, например — в Америке, фотоэлементы используются в настоящее время главным образом для военных целей и для извлечения прибылей. Фотоэлементы используются лишь там, где это выгодно, где они дают капиталистам дополнительную прибыль, позволяют ещё больше эксплоатировать рабочих. Широкое внедрение этих приборов в промышленность ведёт к ещё большей безработице. Так в условиях капиталистического строя замечательное достижение человеческого ума становится проклятьем для рабочего человека.
Иными глазами смотрят на фотоэлемент Советское правительство, советские учёные и изобретатели. Они видят в этом приборе неисчерпаемые возможности к облегчению, улучшению и полной безопасности труда советских людей.
В социалистическом государстве резко отличен характер «деятельности» фотоэлементов. Здесь они выполняют большую благодарную работу — работу зоркого, внимательного помощника трудящегося человека. Именно поэтому с каждым годом замечательные физические приборы — фотоэлементы — всё больше и больше используются в советской науке и технике.
Всё шире используются фотоэлементы в нашей стране в различных предохранительных устройствах, в устройствах, облегчающих труд советских людей. Работает у нас этот прибор и под землёй. Так в угольных шахтах Донбасса фотоэлементы несут службу привратников — они открывают и закрывают в горизонтальных горных выработках плотно закрывающиеся двери при проходе электровозов с углем.
Наконец, хочется отметить ещё одно обстоятельство.
Фотоэлемент — это маленькая электрическая машина. Она превращает падающую на неё световую энергию прямо в энергию электрического тока. Нельзя ли в таком случае надеяться на то, что в будущем нам удастся получать непосредственно из солнечного света ту электрическую энергию, которая необходима для наших фабрик и заводов, для сельского хозяйства и бытовых нужд?
Лучистая энергия, непрерывным потоком изливающаяся на нашу планету от Солнца, — это главный, практически единственный источник энергии, которым пользуется и человек и всё живое на Земле. Но до сих пор мы не умеем пользоваться этой энергией непосредственно. Мы используем её косвенным путём, через ряд многочисленных превращений.
Так, когда мы сжигаем в наших топках дрова или уголь, мы используем энергию, запасённую прежде растениями из солнечных лучей. Дрова, уголь, нефть — это своего рода аккумуляторы солнечной энергии, «солнечные консервы».
Когда падающая вода приводит в движение турбины наших гидроэлектростанций, то по существу мы и здесь используем энергию солнечных лучей, ибо за счёт этих лучей вода была поднята наверх, в облака (т. е. испарилась); пролившись вниз на землю, она пополняет «запас» воды в реках.
Фотоэлементы открывают перед нами путь прямого превращения солнечной энергии в энергию электрическую!
Посмотрите на рисунок 23. На нём вы видите маленький вентильный фотоэлемент, который приводит в движение крохотный, игрушечный моторчик.
Рис. 23. Небольшой вентильный фотоэлемент приводит в движение крохотный моторчик.
Что это? Игрушка или начало глубочайшей технической революции?
Пока — это игрушка. Мы не можем ещё всерьёз говорить о промышленном применении фотоэлементов для получения электрической энергии за счёт энергии солнечных лучей. Для этого не только слишком мал коэффициент полезного действия фотоэлементов, т. е. слишком мала доля лучистой энергии, которую фотоэлементы превращают в энергию электрическую; существует ряд других, весьма серьёзных и пока непреодолённых трудностей.
Однако на наших глазах наука сделала осуществимыми такие вещи, которые ещё так недавно казались невозможными. Почему же мы не можем и здесь думать о том, что невозможное сегодня станет возможным завтра? И кто знает — может быть, уже среди читающих эту книжку находится тот человек, который в недалёком будущем построит первую мощную фотоэлектрическую солнечную машину!
См., например, брошюру «Научно-популярной библиотеки», Г. А. Зисман «Мир атома».
Подробнее о свете см. книжку «Научно-популярной библиотеки»: С. Г. Суворов «О чём говорит луч света».
На практике, благодаря тому, что стекло, из которого сделан фотоэлемент, и изоляция между электровводами не являются идеальными изоляторами, а немного проводят ток, через фотоэлемент и в темноте идёт небольшой ток; он называется темновым током фотоэлемента. Одно из важных требований к фотоэлементу — темновой ток его должен быть как можно меньше.
О природе звука см. брошюру «Научно-популярной библиотеки» — Б. Н. Суслов «Звук и слух».
О передаче «живых» изображений на расстояние см. брошюру в серии «Научно-популярная библиотека» — К. А. Гладков. «Дальновидение».
Подробнее о фотореле, его устройстве и применении см. брошюру в серии «Научно-популярная библиотека» — С. Д. Клементьев «Зоркий помощник».