改进无线电报的物理学家

卡尔·费迪南德·布劳恩(卡尔·费迪南德·布劳恩，1850年6月6日-1918年4月20日)，德国物理学家，诺贝尔物理学奖获得者，阴极射线管的发明者。

布劳恩于1850年6月6日出生在富尔达。他的父亲是公务员。1868年，他开始在德国马尔堡大学学习数学和自然科学，1869年转到柏林大学学习天线，1872年获得物理学博士学位。

1873年，他通过了国家中学教师考试，并在莱比锡的一所中学教授数学和自然科学，在那里他还对振荡电流进行了科学研究。1874年，他发现一些金属硫化物具有向一个方向传递电流的特性，并利用半导体的这一特性形成了无线通信技术中不可或缺的探测器，从而为人类研究半导体开创了先例。

布劳恩曾在马尔堡大学(1876年)、斯特拉斯堡大学(1880年)和卡尔斯鲁厄大学(1883年)担任副教授和物理学教授。1887年，布朗应蒂宾根大学的邀请，负责建立物理研究所。1895年，他回到斯特拉斯堡大学，担任物理研究所所长兼教授，并将主要精力投入到电学研究中。

布劳恩制造了第一台阴极射线管示波器。现在阴极射线管广泛用于电视机和电脑显示器。在德语国家，阴极射线管仍被称为“布朗管”。hre).

19世纪下半叶，电力达到了顶峰。1858年，德国物理学家尤利乌斯·普吕克观察到一种阴极荧光现象。1876年，德国物理学家戈尔茨坦证实了这种阴极射线。在追踪阴极射线的过程中，德国物理学家伦琴在1895年意外发现了X射线。1897年，英国物理学家唐木孙对阴极射线进行了精确的实验研究，并将其命名为“电子”。正是在这种背景下，布劳恩在19世纪90年代得知人们正在研究阴极射线时，立即投身于这个新领域。

第一个阴极射线管于1897年在德国卡尔斯鲁厄诞生。布朗在真空管的一端安装了一个电极。当从阴极发射的电子穿过通电的电极时，由于静电力，它们聚集成一束窄的射线，即电子束，称为阴极射线。管的侧壁上分别设有一对水平和一对垂直的金属平行板电极。水平电极使电子束上下垂直偏转，而垂直电极使电子束左右水平偏转。灯管的另一端均匀涂有一层硫化锌或其他矿物细粉，形成荧光屏，电子束在荧光屏上能产生明亮的黄绿色斑点。当放置在侧壁上的平行板电极的电压改变时，电子束的偏转也改变，从而在荧光屏上形成不同的亮点，称为“扫描”。荧光屏上光点的变化显示了控制电子束偏转的平行板电极电压的变化，即所研究电波的波形图，这是示波器的雏形和基础，使直接观察电波成为可能。

布劳恩最初设计的阴极射线管并不完美。它只有一个冷阴极，而且管不是完全真空的。它需要100，000伏的高电压来加速电子束，这样受偏转影响的运动轨迹就能在屏幕上被识别出来。此外，电磁偏转只有一个方向。然而，工业界很快对布朗的发明产生了兴趣，这使得阴极射线管继续发展。1889年，布劳恩的助手岑内克给阴极射线管增加了另一个电磁偏转方向，此后他相继发明了热阴极和高真空。这使得阴极射线管不仅能用于示波器，而且自1930年以来还能作为显示器的重要部件，为后来的电视、雷达和电子显微镜的发明奠定了重要基础，这些发明至今仍广泛用于计算机、电视和示波器等成像设备。

在发明阴极射线管的同时，布朗也开始了他对无线电报的研究。

当时，电报技术存在一个致命的问题，即缺乏可靠的电报接收器。布朗生来就是一名物理学家，有着严谨的实验风格。他的实验条件是可重复的。他改用晶体探测器，这大大提高了接收器的灵敏度。直到电子管的发明，布劳恩的晶体探测器才被淘汰。尽管如此，晶体探测器仍然在简单的接收器中使用了很长时间。晶体探测器也用于最初的超高频雷达设备。

布劳恩也对发射机做出了巨大贡献。马可尼主要通过经验和探索发明了发射机。布朗在马可尼发明的基础上研究了物理学背景，并对马可尼的发射机进行了根本性的改造。例如，他发现了一种产生高功率低阻尼无线电波的方法。最初，马可尼发射机的振荡电路和天线是组合在一起的。该电路产生的功率非常低。布劳恩将二者分开，发明了磁耦合天线。初级线圈由电容器和火花隙组成。感应天线耦合到初级线圈。电容电路的振荡在辐射天线中产生很大的电流，大大增加了整个系统的发射功率，增加了通信距离。此外，无线电接收器和发射器不需要直接连接到天线，因此减少了雷击的风险。今天，磁耦合天线仍然用于收音机、电视机、收音机和雷达。

1899年，发射机能够发射20公里，完成了英吉利海峡的无线电通信。它真正实现了“远程电报通信”。这是人类第一次通过电磁波传输信息。信息是:“你的来电被正确清晰地接收到了。”这个传输距离每个月都会被打破。1901年，马可尼利用布朗的发射机成功地从英格兰的埃尔科努向加拿大的纽芬兰发送了一封电报，建立了一条从英格兰到北美的通信线路。

布劳恩还发明了定向天线。方向性也是电报技术的一个难点。发射机需要定向发射，接收机也需要定向接收。布劳恩是最早实现定向传输的人之一。他的定向天线只向特定方向发射无线电波，因此减少了不必要的能量消耗。他还将发射机的频带调整得非常窄，从而减少了不同发射机之间的干扰。

布劳恩和马可尼分享了1909年诺贝尔物理学奖，马可尼因为无线电报的改进而发明了无线电报。马可尼的发明多次借用了布朗的专利。(如果重印，请注明它来自万维网科技)