Телевидение. Урок – конференция
11 класс.

Цель урока: закрепить, повторить и расширить знания учащихся по теме « Электромагнитные волны», воспитывать интерес к научным знаниям, формировать познавательный интерес к физике и технике, вырабатывать навыки работы с дополнительной литературой, развивать политехнические знания и умения, воспитывать в детях гуманные чувства, сочувствие к мигрантам, беженцам, вынужденным переселенцам.
Оборудование и материалы: портреты ученых-исследователей В.К.Зворыкина, П.Г.Нипкова, Б.Родинга, кинескопы цветных и черно- белых телевизоров (реально достать на пунктах ремонта телерадиоаппаратуры), кинофильм « Телевидение», видеофильм «В.К.Зворыкин» из цикла передач «Очевидное. Невероятное», плакаты или слайды «Иконоскоп», «Кинескоп», «Цветное телевидение».

Наша истинная национальность – человек.
Герберт Джордж Уэллс.

Два величайших изобретения в истории:
книгопечатание, усадившее нас за книги,
и телевидение, оторвавшее нас от них.
Жорж Элгози.

За одну две недели до урока сообщаю тему урока и раздаю материал, по которому можно подготовиться. Учащиеся выбирают интересующий их вопрос и по нему готовятся.
При подготовке учитель заостряет внимание на основных моментах, помогает подобрать необходимые иллюстрации, консультирует учеников.
Презентация нового материала.
Вступительное слово учителя. Дорогие ребята. Вы уже знаете, что с помощью радиоволн можно передавать на расстояния не только звук, но и изображение. Сейчас трудно себе представить свою жизнь без простого источника информации, который стоит практически у каждого дома, телевизора. История создания весьма сложной системы телевизионного вещания началась в 19 веке . А слово «телевидение» было впервые введено русским инженером – электриком К.Д.Перским на международном конгрессе в 1900 году. Привычное для нас слово произошло от греческого слова «теле», что означает «вдаль» и латинского слова «visio» , что означает «видение». Возможность видеть события, происходящие в различных уголках земного шара, в нашей Солнечной системе, наблюдение за космическими объектами, сделала телевидение незаменимым средством массовой информации и культурного общения людей всех народов мира.
Как же начиналось телевидение? (Во время презентации новой темы ученики записывают вопросы, а также заполняют карточку краткого конспекта)

Сообщение 1. Еще в 19 веке телевизионная лихорадка охватила всю планету. В патентные бюро, редакции научных журналов поступило более 25 проектов систем – прообразов телевизионных систем. Наиболее интересная система была создана немецким изобретателем П.Г.Нипковым. Она была названа механическим телевидением. (По возможности показать портрет и схему работы механического телевидения). Устройство созданное на основе диска Нипкова с квадратными отверстиями (смотрите схему 1), расположенными по спирали, обеспечивает простой и эффективный способ сканирования изображения. Объектив фокусирует изображение на кадровом окне , мимо которого пробегает край диска .Его отверстия поочередно – от самого верхнего до нижнего- прочерчивают окно горизонтальными строчками .За один оборот диска сканируется весь
Краткий конспект по теме « Телевидение ».

кадр, а затем процесс повторяется. В диске Нипкова было 18 отверстий , растр изображения получался очень низкой разрешающей способностью – 18 – строчным. Колебания яркости фотоэлемент преобразует в последовательность электрических импульсов, которые по радио передаются к приемнику. Телевизионный приемник устроен аналогично передатчику .Перед диском Нипкова расположено кадровое окно с увеличительной линзой ; за ним – газоразрядная лампа, на которую подаются импульсы. Яркость лампы меняется согласно напряжению импульсов; оба диска в передатчике и приемнике должны вращаться с одной скоростью.

схема 1.






Сообщение 2. Первые системы были громоздкими механическими. Настоящее телевидение действительно родилось в 20 веке. 25 июля 1907 года профессор Петербургского университета Б.Розинг предложил использовать в телевизионном приемнике электронную трубку. Он запрашивает патенты в России, Англии, Германии на изобретенный им способ электрической передачи изображения. Б.Родинг предложил революционно новую идею – идею электронной разверстки. Вот строки из его работы: «Катодный пучок есть идеальное без инертное перо, оно обладает ценнейшим свойством, его можно двигать с какой угодно скоростью при помощи электричества ». Через три года Б.Родинг проводит первое испытание. Его система пока еще гибрид – механическая часть совмещена с электронной системой. Идея электронного телевидения крепко запала в голову ,тогда еще мальчишки, студенту технологического института Владимиру Зворыкину . Чтобы найти иголку в стоге сена , надо перебрать все соломинки. Именно так, перепробовав все, даже используя в своих опытах зубную щетку, делая элементы системы своими руками, работал Зворыкин. « Я хотел создать фундамент для подлинно трагической темы, бесконечной, ожесточенной борьбы, которую приходиться вести людям, наделенным творческой силой », - писал американский писатель Уилсон о своем романе « Брат мой – враг мой », единственном, художественном произведении, рассказывающем о создании электронного телевидения. Это был вымысел, но как он был похож на жизнь. Говорят, что прототипом героя романа стал американский инженер Фармцорг – работавший в Сан–Франциско над электронным телевидением параллельно со Зворыкиным. Несколько лет Фармцорг бился над системой электронной разверстки. Назвал свою передающую трубку диссектором, что в переводе означает рассекатель. Этим названием подчеркивается способность диссектора «рассекать» объект на его составные части, то есть видеть раздельно то, что будет выглядеть слитно в случае применения различных средств. Однако очень большим недостатком диссектора была его очень низкая чувствительность. В Филадельфии он оборудовал студию для экспериментального вещания и даже стал выпускать телевизоры. Но диссектор не оправдал себя. В 34 года Фармцорг бросил все, уединился, занялся делами, не относящимися к телевидению.
Не улыбнулась удача и российскому инженеру Б.Гробовскому, который в то же самое время в России, с таким же упорством и рвением стремился создать действующую модель электронного телевидения. Когда ему это удалось, и он привез из Ташкента опытный образец в Москву, то при распечатке ящиков все детали электронной части были разбиты,
А механическая часть покорежена. Восстановить свое устройство Гробовскому так и не удалось.
Сообщение 3. Владимир Зворыкин окончил Петербургский технологический институт в 1912 году, а спустя два года началась. Первая мировая война, и молодому специалисту пришлось надеть военную форму. После Октябрьской революции Зворыкин так же не смог заняться научной деятельностью, так как ему грозил арест, как участнику белого движения. В 1918 году Зворыкин покидает свою родину , а в 1919 году попадает в США.
Очень было сложно устроиться Зворыкину в Америке: русский эмигрант, плохое владение английским языком. И все же с большим трудом, через год мытарств и лишений, он был принят на работу в фирму « "Вестингауз электрик"» в Питсбурге. В 1923 году молодой сотрудник собрал, весьма далекий от совершенства образец электронного телевидения. Но как посчитал директор фирмы Г.Девис это безнадежное дело и, похлопав парня по плечу, сказал: « Займись чем-то более практичным ». Да , к этому моменту установка давала непонятные картинки .Однако переубедить молодого , настырного инженера в бесперспективности электронного телевидения не удалось . С утра до ночи Зворыкин проводил исследования, совершенствовал свою установку и здесь в дело шло все , все что оказывалось под рукой, вплоть до зубной щетки .В 1928гду судьба свела молодого ученого с русским эмигрантом Армстронгом , который привел его в фирму « Радио корпорейшн оф Америка», здесь его идеи были поняты и поддержаны материально. Именно в этой фирме Зворыкин изготовил для будущего телевизионного передатчика мозаичный экран, нашел способ усиления малых токов ,изготовил катодную «пушку» , а также решил множество сложных технических проблем телевизионного приема и передачи. В 1931 году в результате бессонных ночей, большого числа экспериментов на свет появилась первая работоспособная передающая телевизионная трубка – иконоскоп.
Слово иконоскоп произошло от греческих слов « эйкон», что означает « изображение» и «скопио», что означает «смотрю». Вскоре компания наладила серийное производство аппаратуры. А в 1936 году в Америке появилось первое телевидение , телевизионные передачи.
схема 2.

Слово учителя. Зворыкин прожил трудную, но насыщенную жизнь. Первые годы эмиграции были сущим адом для молодого человека. И если бы не чувство гордости, жажда к жизни и творчеству, помощь людей, еще не известно как бы повернулась судьба русского инженера. Сейчас вокруг нас происходят невероятные события. Казалось бы, наш мир незыблем, но оружие в руках бандитов, голод, заставляют многих людей мигрировать, переселяться в чужие края в поисках мира, работы, крова. И здесь многим нужна помощь. Человеческая помощь и сострадание. Наша обязанность помочь этим людям, какой бы они веры и национальности не были, как помогли выжить в Америке Владимиру Кузьмичу Зворыкину, как помогали многие народы в борьбе против фашистских захватчиков нашим русским солдатам. Помните об этом всегда.
Достается недешево
Счастье трудных дорог.
Что ты сделал хорошего?
Чем ты людям помог?
Этой мерой измеряется
Все земные труды.
Может, вырастил деревце
На земле Кулунды?
Может, строишь ракету?
Гидростанцию?
Дом?
Согреваешь планету
Плавок мирным теплом?
Иль под снежной порошей
Жизнь спасаешь кому?
Делать людям хорошее –
Хорошеть самому!
С этих слов Людмилы Татьяничевой мне хочется начать просмотр видеофильма о жизни В.К.Зворыкина.

Просмотр видеофильма «В.К.Зворыкин».

Сообщение 4. Иконоскоп (смотрите на схему 2) это предок современного передающего устройства суперортикона. Основой иконоскопа являлся вакуумный баллон. В нем укреплялся мозаичный экран – слюдяная пластинка, покрытая очень тонким слоем металла. С передней поверхности эта пластинка выложена мозаикой из сотен тысяч крошечных частиц серебра, обработанных парами цезия. С помощью объектива на мозаике фокусируется изображение предмета. Под действием света из мозаики выбиваются электроны, которые улетают на заземленный электрод (внешний фотоэффект). Чем ярче свет, тем больше улетает электронов с мозаики. Получается точная копия, повторяющая распределение света и тени на изображении. Электронный прожектор, излучает тонкий пучок электронов, который с помощью отклоняющей системы оббегают построчно всю мозаику и восстанавливают на ней потерянные электроны. Каждая порция электронов вызывает электрический импульс, амплитуда которого зависит от порции электронов заполнявших ячейку. Таким образом, пробегая по всей мозаике, электронный луч, порождает в цепи переменный ток, который затем усиливается. Этим током передатчик модулирует электромагнитную волну и излучает в пространство.
Слово учителя. В 1933 году Зворыкин на съезде общества радиоинженеров в Чикаго доложил, что он закончил работу по созданию электронного телевидения. Что интересно, на 3 года раньше советский ученый Александр Константинов, еще один ученик Бориса Розинга, запатентовал устройство, схожее по свойствам с иконоскопом. Но довести до практической модели Константинов не смог, не получилось у него сделать мозаичную систему, высверлить в слюдяной пластинке размерами 10см*10см 1000 отверстий. Группа Зворыкина решила эту проблему, нанесенный на пластину слой серебра при температуре 400 градусов сворачивался в тысячу гранул. Но на свое главное изобретение иконоскоп патента Зворыкин так и не получил. В середине 60-х годов Зворыкин, будучи известным, во всем мире, собирался вернуться в Россию, но один из великих советских ученых ему сказал: « Ты, конечно, можешь приехать, ты изобрел телевидение, человек известный в мире. Но учти, что ты сын купца первой гильдии, ты был белым офицером, здесь ты будешь бывшим американцем. Любого из этих пунктов достаточно, чтобы ты пострадал одним из первых». Зворыкин часто вспоминал детство, как отец его гонял на пристань встречать пароход. За 60 лет жизни в Америке, он так и не научился чисто говорить по-английски. Все его сердце болело за Россию, он жил своей родиной. Всем гостям он подавал водку, маринованные грибы и селедку. Он тосковал по России.
В одном из своих посещений на одном из банкетов Зворыкин произнес тост за своего бывшего учителя Бориса Розинга. И была тишина. Зворыкин не знал, что по сфабрикованному обвинению в 1931 году Розинга арестовали и сослали в Архангельск, где спустя два года он умер от кровоизлияния в мозг. Не узнал он и то, что в 1937 году Александр Константинов был арестован и приговорен к высшей мере наказания.
В 93 года Зворыкина похоронили в Америке, как гражданина Америки.

Сообщение 5. В 30-х годах в Москве на улице 25 Октября (в то время она называлась Никольской) работала экспериментальная студия телевидения. Она использовала диски Нипкова. О том, что из этого получилось, хорошо рассказывает журнал тех лет: «Перед началом телевизионной передачи происходит немало комичных сцен. Исполнитель привык к обычному театральному гриму. Губы должны быть красными - это закон. Каково же было его удивление, когда гример накладывает на губы… темно-зеленую краску, да вы расслышали правильно, темно-зеленую. Он переиграл сотни ролей, гримировался под Отелло, под Квазимодо, но никогда его не раскрашивали в цвета экзотических птиц!». «…Гимнаст выступал в черных трусах на темном фоне. На экране трусы исчезли. Тогда темный фон сменили на светлый. Получился обратный, еще более потрясающий эффект: трусы на экране были видны отчетливо, но … исчез сам гимнаст». Почему же предмет исчезал? Все дело в фотоэлементе, через крошечное отверстие диска Нипкова, на него попадало слишком мало света (это и понятно, ведь остальной свет отражался и рассеивался). Из-за такой расточительности и возникали все беды: зеленые губы, гимнаст с исчезающими трусами.
В 1987 году возобновилась всенародная игра КВН, и ведущий программы Александр Масляков попросил принести на сцену и показать телезрителям первый, серийно освоенный, телевизор марки КВН-49, первый отечественный промышленный телевизор. С этого прародителя КВН и началась отечественная эра российских телевизоров.
Сообщение 6. До этого момента мы говорили только о передатчике изображения. А как же выглядит приемник? Преобразование электромагнитных волн, электрической энергии в световую энергию и, следовательно, в изображение происходит в приемной трубке телевизора – кинескопе. У вас на партах имеются два вида кинескопов: для получения черно-белого изображения и для получения цветного изображения. Давайте рассмотрим схему кинескопа (смотрите схему 3).Кинескоп представляет из себя электронно-лучевой прибор, служащий для воспроизведения изображения. Черно-белый кинескоп состоит из вакуумной трубки, электронного прожектора, создающего пучок электронов и люминесцентного экрана. Электронный луч под действием отклоняющей системы чертит на люминофоре строки. Отклоняющие системы бывают двух типов - электростатические и магнитные. В современных кинескопах чаще всего встречаются магнитные системы: летящие электроны отклоняются под действием магнитного поля. Принятый антенной телевизионный сигнал преобразуется и подается на электрод. Люминофор светится тем сильнее, чем интенсивнее электронный луч, движение которого синхронизировано с передающей трубкой. Таким образом, на экране кинескопа создается такое же изображение, как и на мозаике иконоскопа. Внимательно всмотритесь в изображение на телевизионном экране, оно состоит из большого количества горизонтальных линий - их называют строками. Каждый кадр содержит ровно 625 строк. За 1/25 долю секунды луч «прорисовывает» на экране 625 строк, затем процесс повторяется. За секунду кадры сменяются 25 раз! Точности ради отметим, что 625 строк луч рисует не подряд, а через строку: нечетные, а затем четные строки. Число строк и количество кадров в течение секунды выбраны не случайно. Здесь учтены два свойства нашего зрения: инерционность и разрешающая способность.
Если бы телевизионные кадры сменялись реже 15 раз в секунду, то изображение на сетчатке исчезло бы раньше, чем на экране появится следующий кадр. Глаз стал бы фиксировать смену кадров, от их мелькания у зрителя начало бы рябить в глазах. Вы, наверное, видели, как смешно движутся люди в старых кинокартинах. Это объясняется тем, что число кадров в секунду в то время было слишком мало – 16 кадров в секунду.
При проектировании телевизоров расстояние между строчками выбирают таким образом, чтобы сидящий человек на расстоянии двух метров от экрана, не мог видеть отдельных строк, так как он видит весь кадр под углом около 10 градусов, то есть 600’. А разрешающая способность глаза позволит увидеть две строчки раздельно, если угол превысит 1’. Таким образом, строк должно быть более 600. На самом деле их 625.
схема 3.

Сообщение 7. А как же получают цветное изображение? В вещательном цветном телевидении наиболее распространены так называемые масочные цветные кинескопы, в которых экран образован неразличимыми глазом узкими полосками или точками люминофоров красного, зеленого и синего цвета свечения. Три электронных прожектора формируют три сходящих электронных пучка, каждый из которых возбуждает свечения люминофора только одного цвета. Это обеспечивается пропусканием подходящих к экрану под различными углами пучков через цветоделительную маску со щелевыми или круглыми отверстиями. (Смотрите схему 4 и кинескоп у вас на парте). Ощущение всей гаммы цветов обеспечивается сложением в глазу излучений трех люминофоров, возбуждаемых в различных пропорциях видеосигналами, отражающими содержание синей, зеленой и красной составляющих изображения. Электронно-оптическая система цветного кинескопа сводит три пучка в одну точку в центре экрана и обеспечивает такое же схождение во всех других точках экрана в процессе отклонения.
схема 4.


Сообщение 8. Телевизионные передачи ведутся в диапазоне от 50 до 230 МГц. Как вы знаете, в этом диапазоне электромагнитные волны распространяются только в пределах прямой видимости. Поэтому для обеспечения передачи телевизионных сигналов на далекие расстояния строят высокие антенны. Так высота Останкинской башни около 540 м. Такая высота обеспечивает передачи на расстояния до 120 км от нее.
Успехи космической техники позволили использовать искусственные спутники Земли для размещения на них телевизионных ретрансляционных станций. Первый такой спутник был запущен 23 апреля 1965 года. Этот спутник получил название «Молния». Число выведенных на орбиту спутников типов «Молния –1»,-2»,-3» составляет 130.Для непрерывной круглосуточной ретрансляции на сеть станций «Орбита» цветных и черно-белых телевизионных программ и осуществление дальней телефонной и телеграфной связи на орбиту земли выведено 24 искусственных спутников Земли «Радуга». Для аналогичных целей запущено 19 спутников «Горизонт» и 19 спутников «Экран». Все данные приведены на 1.1.90 года.

Слово учителя. Сейчас трудно сказать, где не используется телевидение. Телевидение участвует в освоении космоса, с помощью телевидения хирурги проводят сложнейшие операции, телевизионные установки служат для наблюдения за сложными научными экспериментами, которые нельзя наблюдать визуально из-за опасности для жизни человека. Перечисление сфер использования телевидения займет много времени. Для экономии драгоценного времени мы с вами посмотрим кинофильм, в котором вы наглядно увидите все возможности телевидения.
Просмотр кинофильма «Телевидение».

Закрепление материала.


Класс еще в начале года разделен на группы по 4 человека, в каждой из которых есть сильный ученик, я таких ребят называю экспертами. Задача экспертов проверить знания группы, если есть ученики, которые что-то не поняли помочь им понять и осознать материал. Каждой группе раздаются карточки-задания, которые они должны в течение 10-15 минут разрешить. Эксперт проверяет правильность выполнения задания, исправляет ошибки, объясняя при этом материал, и дает ход правильного решения и сдает оценочный бланк учителю. Вот примерные карточки-задания для групп:


1 вариант.
1.Объясните, как получают изображение и затем передают его в виде электромагнитных волн в иконоскопе?
2.Телевизионный канал работает в частотном диапазоне от 50 до 52 МГц. Определите длину электромагнитной волны передатчика и приемника и размеры дипольной антенны.
(ответ: от 6 до 5.77 м, длина дипольной антенны должна быть не менее 3 м)
3.Приведите примеры применения телевидения в промышленности.
2 вариант.
1.Объясните, как получают изображение на экране кинескопа?
2.Дипольные антенны, которые применяют в нашем поселке, имеют размеры 67 см. Определите, на какую частоту можно настроить эту антенну?
(ответ: 223 Мгц)
3.Приведите примеры применения телевидения в науке.
3 вариант.
1.Чем отличается передатчик цветного и черно-белого телевидения?
2. Телевизионная антенна имеет высоту 100 м. Определите радиус действия этой антенны.
Антенна находится в долине. Радиус Земли примите за 6400 км.
( ответ: около36 км)
3.Приведите примеры использования телевидения в астрономических исследованиях.

Подведение итогов. После решения карточек можно выборочно послушать ответы учеников из двух – трех групп. Обычно группы тянут жетончики. Жетончики заготавливаю четырех видов: 1.отвечает любой ученик группы на выбор учителя; 2.отвечает любой ученик группы на выбор эксперта; 3.отвечает эксперт группы; 4.вам повезло, вы получаете оценку автоматически.
Слово учителя. Сегодня на уроке мы познакомились с вами с основами телевизионного вещания. Вопрос этот сложен и актуален и, конечно, в рамках одного урока полностью разобрать эту тему сложно. Поэтому я предлагаю вам воспользоваться дополнительной литературой, которая имеется у нас в библиотеке, для более широкого ознакомления.
1.Е.А.Седов. Мир электроники. Москва «Молодая гвардия».1990г.
2.Энциклопедия для детей. Том 14 «Техника». Москва. Издательство «Аванта+».2000г.
3.В.А.Никеров. Электронные пучки за работой. Москва «Энергоатомиздат». 1988г.
4.Физическая энциклопедия. Москва «Советская энциклопедия». 1990 г.
Еще раз хочется вернуться к человеку, который внес огромный вклад в развитие электронного телевидения Зворыкину Владимиру Кузьмичу. Неизвестно как сложилась бы судьба электронного телевидения, если бы не поддержка, помощь, которую оказали молодому инженеру в вынужденной эмиграции. Еще неизвестно, какое телевидение использовали бы мы сейчас. А сколько вокруг нас людей, которым требуется наша помощь, наше участие и внимание. И наш урок мне хотелось бы закончить стихотворением Сергея Есенина:
Люди, братья мои люди, До кончины всем нам хватит
Где вы? Отзовитесь? И тепла и света!
Ты не нужен мне, бесстрашный, Кто-то мудрый, несказанный
Кровожадный витязь. Все себе подобя,
Не хочу твоей победы, Всех живущих греет песней,
Дани мне не надо! Мертвых – сном во гробе.
Все мы - яблони и вишни Кто-то учит нас и просит
Голубого сада. Постигать и мерить.
Все мы - гроздья винограда Не губить пришли мы в мире,
Золотого лета, А любить и верить.
Домашнее задание. Творите ребята добро. Творящему добро, добро и возвращается. До свидания.