А. С. Попов был в числе первых русских физиков, занявшихся электромагнитными колебаниями.
В физической лаборатории Минного класса он воспроизводил опыты Герца, пользуясь им же самим сконструированными и приспособленными для этой цели приборами. Для получения искр между электродами разрядника необходим был источник тока высокого напряжения. В качестве источника обычно применялись так называемые катушки Румкорфа, имевшиеся почти во всех лабораториях того времени, с прерывателями той или другой системы. Для прерывания первичного тока в катушке в дальнейшем стал применяться электролитический прерыватель Венельта, основанный на явлении, открытом на много лет раньше профессором Казанского университета Слугиновым, явлении свечения в электролите электрода с большой плотностью на его поверхности (например, имеющего форму короткой иглы), сопровождаемом быстро следующими друг за другом перерывами тока.
Попов также применял катушки Румкорфа, причем, по сохранившимся сведениям, при первых своих опытах в качестве катушек он применял трансформаторы Яблочкова, сохранившиеся в Минном классе после работ с каолиновой лампой, этого изобретателя.
Полученные Поповым при опытах результаты были настолько удовлетворительными, что уже в 1889 г. он мог начать серию лекций под названием «Новейшие исследования о соотношении между световыми и электрическими явлениями». Лекции свои Попов сопровождал всегда большим количеством тщательно продуманных и отлично обставленных демонстраций. Для лекций, посвященных электрическим колебаниям, он усиленно искал способы, которые позволили бы ему наглядно демонстрировать «электрические лучи» и явления, с ними наблюдаемые, перед большой аудиторией.
«При подготовке опытов к лекциям по электрическим колебаниям, — пишет проф. Георгиевский, тогда ассистент Попова. — Александр Степанович всегда стремился к увеличению чувствительности приемной части приборов и уменьшению длины волны Герцовской аппаратуры. Его попытки были направлены на отыскание более чувствительного и более резкого индикатора электрических колебаний, чем наблюдавшаяся в лупу искра в резонаторе или свечение разреженной трубки. В качестве индикатора он стремился применить радиометр, приводимый в движение при помощи электрических колебаний, собственноручно им самим изготовленный и демонстрированный впоследствии в заседании Физического общества; он пытался также применить для обнаружения электрических волн чувствительный воздушный термоскоп, обвивая его резервуар несколькими витками проволоки, включенной в цепь резонатора, и т. д.».
Эти изыскания и привели Попова вскоре после того, как ему стали известны опыты французского физика Бранли над изменением электрического сопротивления металлических порошков под влиянием происходящих вблизи электрических разрядов, к мысли использовать это свойство порошков для устройства чувствительных приемников электромагнитных волн. Тщательно изучая свойства порошков различного вида, различно обработанных и приготовленных из различных материалов, Александр Степанович добился возможности изготовлять весьма чувствительные индикаторы электромагнитных волн, применяя стеклянные трубочки с соответственно приготовленными порошками и с надлежаще расположенными электродами, между которыми помещался порошок. Согласно терминологии, введенной Бранли, Попов называл эти трубочки когерерами. Когереры Попова по конструкции существенно разнились от первоначальных когереров Бранли и заслуженно получили название «когереры Попова». Создав чувствительный индикатор для обнаружения электромагнитных волн, Попов занялся улучшением «вибратора», т. е. источника этих волн. Его стремлением было увеличить мощность вибратора и уменьшить длину образуемых им электромагнитных волн, что значительно облегчило бы опыты с этими волнами. После длительных и разносторонних исследований Попову удалось в 1894 г. сконструировать мощный вибратор, который позволял отказаться от применявшихся до этого зеркал для концентрации волн и сделал возможным применение для демонстрации явлений преломления «электрических лучей», вращения их плоскости поляризации и т. п. приборов сравнительно малых размеров.
Эти работы и привели Попова к сооружению известного «грозоотметчика» — прибора, явившегося родоначальником всех приемных приборов искровой радиотелеграфии. Прибор этот Александр Степанович и демонстрировал в ставшем историческим заседании Русского физико-химического общества при С.-Петербургском университете, происходившем 25 апреля (7 мая нового стиля) 1895 г. в здании старого физического кабинета университета.{6} Своему сообщению Попов дал скромное, совсем не соответствующее его содержанию название: «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям» и тем открыл путь для многочисленных возражений против его приоритета в открытии «беспроволочной телеграфии», которые стали появляться в связи с работами Маркони.{7}
Несомненно, идея о применении «электрических лучей» к передаче сигналов на расстояние без проводов носилась после опытов Герца в воздухе. Ее высказывал ряд физиков того времени.
Попов, по свидетельству его ассистента Н. Н. Георгиевского, уже в 1891 г. высказал мысль о возможности использовать лучи Герца для передачи сигналов на расстояние. Однако, осуществить эту мысль и создать соответствующий прибор удалось Попову лишь к началу 1895 г.
Попов отлично понимал, что для успеха опытов с беспроволочной передачей сигналов на расстояние необходимо иметь мощный источник электрических колебаний. В его время таких источников не было известно, кроме одного — атмосферных разрядов, который Попов и использовал. Интересно отметить, что Попов был не первым русским изобретателем, предложившим использовать атмосферные разряды для практических целей. Восемью десятками лет раньше подобное предложение сделал Каразин, известный учредитель Харьковского университета, предлагавший использовать эти разряды для получения азотистых удобрений (селитры), сжигая атмосферный азот при помощи мощных атмосферных разрядов. Конечно, предложения Каразина так и остались предложениями и получить осуществления не могли.
Попов пришел не сразу к мысли применить разработанный им тип приемника для обнаружения атмосферных разрядов. Этому предшествовала трудная и длинная экспериментальная и теоретическая работа. Подробности этой работы Попов изложил в статье, написанной в конце 1895 г. и напечатанной в журнале Русского Физико-химического общества под названием «Прибор для обнаружения и регистрации электрических колебаний».{7} Статью эту Попов начинает словами:
«Содержание настоящей статьи в главной своей части было предметом сообщения в апрельском собрании Физического отделения нашего Общества; теперь прибавлены только результаты испытаний предложенного мною прибора, сделанные в Лесном Институте Г. А. Любославским, и некоторые опыты, произведенные с целью выяснения как явления, лежащего в основании устроенного прибора, так и условия действия самого прибора».
Эти строки несколько расшифровывают содержание доклада «Об отношении металлических порошков к электрическим разрядам» и показывают, что суть доклада была не в изложении отношения металлических порошков к электрическим разрядам, а в описании «прибора для обнаружения и регистрации электрических колебаний».
После описания пути, который он прошел в своих работах, описания конструкции своего когерера, Александр Степанович дает в своей статье следующее описание своего прибора: «Прилагаемая схема{8} (фиг. 52) показывает расположение частей прибора. Трубка с опилками подвешена горизонтально между зажимами М и N на легкой часовой пружине, которая для большей эластичности согнута со стороны одного зажима зигзагом. Над трубкой расположен звонок так, чтобы при своем действии он мог давать легкие удары молоточком посредине трубки, защищенной от разбивания резиновым кольцом. Удобнее всего трубку и звонок укрепить на общей вертикальной дощечке. Реле может быть помещено как угодно. Действует прибор следующим образом: ток от батареи в 4–5 в постоянно циркулирует от зажима Р к платиновой пластинке А, далее через порошок, содержащийся в трубке, к другой пластинке В и по обмотке электромагнита реле обратно в батарею. Сила этого тока недостаточна для притягивания якоря реле, но если трубка АВ подвергнется действию электрического колебания, то сопротивление ее мгновенно уменьшится и ток увеличится настолько, что якорь реле притянется. В этот момент цепь, идущая от батареи к звонку, прерванная в точке С, замкнется, и звонок начнет действовать, но тотчас же сотрясения трубки уменьшат ее проводимость, и реле разомкнет цепь звонка. На одиночное колебание прибор отвечает коротким звонком, непрерывно действующие разряды спирали отзываются довольно частыми, через приблизительно равные промежутки следующими звонками».
