Описывая общее устройство этого аппарата и показываемые им результаты, мы будем пользоваться также изложением самого Эдисона, отличающимся ясностью и простотой. Вот что он говорит по поводу физических законов, обосновавших идею фонографа, и тех случайно замеченных им явлений, которые пробудили в нем первую мысль об этом изобретении.
“Со времен Лукреция движение атомов всегда привлекало особенное внимание философов и ученых, а волнообразные колебания света, теплоты и звука были предметом самого тщательного исследования в новейшей науке. Если мы вникнем в близкое соотношение этих движений с математическими законами и музыкальными звуками, то должны признать, что Пифагорово представление о вселенной как основанной на гармонии и числах довольно близко к правде.
Фонограф именно является иллюстрацией той истины, что речь человеческая подчиняется законам чисел, гармонии и ритма. Основываясь на таких законах, мы можем при помощи этого прибора запечатлеть в форме известного сочетания линий и точек всевозможные звуки и членораздельную речь со всеми малейшими оттенками и изменениями в голосе и по этим отпечаткам воссоздать, при желании, с полной точностью те же слова и звуки.
Чтобы сделать яснее понятие о сохранении отпечатка звука, я приведу еще несколько замечаний. Всем известно, какой ясный след в виде красивых изогнутых борозд оставляет на песчаном берегу самая легкая морская зыбь. Не менее знакомо явление, когда насыпанный на гладкую поверхность дерева или стекла песок под влиянием звуков фортепьяно размещается на этой поверхности в виде известного очертания линий или кривых, в точном соответствии с колебаниями этих звуков. Оба эти явления указывают на то, как легко частицы материи воспринимают переданное им движение или принимают отпечаток от самых слабых водяных, воздушных или звуковых волн. Но как бы ни были знакомы всем эти явления, до последнего времени они, по-видимому, не наводили на мысль, что звуковые волны, возбуждаемые человеческим голосом, оставят такой же точный отпечаток на каком-нибудь веществе, какой производит волна прилива на морском берегу.
Я случайно напал на открытие, что этого можно достигнуть, проделывая опыты совершенно с другой целью. Я был занят прибором, который автоматически передавал азбуку Морзе, причем лента с оттисками букв проходила через валик под трассирующей шпилькой. Пуская в ход этот прибор, я заметил, что при быстром вращении валика, по которому проходила лента с оттисками, слышался жужжащий ритмический звук.
Я пристроил к аппарату диафрагму с особым приспособлением, которая могла бы воспринимать звуковые волны моего голоса и оттиснула бы их на каком-нибудь мягком материале, укрепленном на валике. Я остановился на пропитанной парафином бумаге и получил прекрасные результаты. При быстром вращении валика оттиснутые на нем знаки, по которым проходил трассирующий штифт, повторяли вибрации моего голоса, и через особый передающий прибор с другой диафрагмой я явственно различил слова, как будто говорила сама машина; я сразу увидел тогда, что задача воспроизведения человеческого голоса механическим путем решена”.
Как уже было сказано, Эдисон потратил много лет на усовершенствование своего аппарата; оловянные пластинки, на которых трассировались при вращении валика голосовые вибрации, заменены в новейших приборах съемными восковыми цилиндрами; валик приводится в движение маленьким электрическим двигателем; устройство вибрирующих диафрагм приемника и воспроизводителя звуков совершенно изменено, не говоря о многих мелких деталях, от которых зависело успешное действие прибора.
Фонограф последнего типа, сделавшийся уже предметом фабричного производства, величиной с обыкновенную швейную машину, по наружному виду напоминает маленький токарный станок с самоточкой. Главный шпиндель снабжен самой мелкой микроскопической резьбой по его длине между подшипниками и продолжен с одного конца, куда надеваются прессованные восковые цилиндры, на которых в виде незаметных для невооруженного глаза мелких винтообразных бороздок с углублениями трассируются вибрации человеческого голоса или других звуков. Параллельно с главным шпинделем укреплен другой, по которому ходит подвижной суппорт, снабженный с одной стороны рычагом с гайкою на конце, охватывающей упомянутый волочильный винт, передающий таким образом горизонтальное поступательное движение суппорту; с другой стороны того же суппорта имеется качающийся рычаг с двумя звуковыми диафрагмами, укрепленными на конце его во вращающейся на стержне рамке, так что та или другая из них могут быть приведены в соприкосновение с поверхностью воскового цилиндра. Одна из этих диафрагм, воспринимающая вибрации, опускается на цилиндр, когда хотят говорить в фонограф; другая, воспроизводящая звуки, обратно – когда он сам должен говорить. Первая из них состоит из металлической круглой рамки, как в объективе бинокля, в которой укреплено тончайшее стекло в толщину самого тонкого шелка (соответствующее барабанной перепонке уха) с металлическим штифтиком посередине, сообщающимся со свободным концом маленького рычага, укрепленного на окружности рамки; в говорящей диафрагме в центре стекла также поставлен штифтик, но упирающийся в изогнутый конец тончайшей стальной проволоки, который идет по бороздкам воскового цилиндра; другой конец ее также укреплен на окружности рамки. Главный шпиндель фонографа приводится в равномерное вращательное движение с помощью маленького электрического двигателя, установленного на общей станине в конце прибора (для действия его достаточно одного элемента Грене); для уравнения скорости двигатель снабжен весьма чувствительным регулятором. На конце качающегося рычага с диафрагмами приспособлен особый режущий инструмент для сглаживания поверхности воскового цилиндра до начала воспроизведения звуков.
При употреблении прибора первым долгом пускают в ход упомянутый резец; потом он разобщается, суппорт с диафрагмами устанавливается в начале хода волочильного винта, воспринимающая диафрагма опускается на восковой цилиндр, и одновременно с вращением последнего ее вибрации от передаваемых ей через трубку звуков сообщаются штифту, который, медленно подвигаясь вместе с нею в горизонтальном направлении, трассирует соответствующие этим звуковым вибрациям линии и углубления на поверхности цилиндра. Когда хотят, чтобы фонограф повторил сказанное, отводят воспринимающую и опускают на тот же восковой цилиндр говорящую диафрагму и, установив подвижной суппорт в его первоначальном положении, опять пускают в ход прибор. Проходя по бороздкам и углублениям, уже сделанным в цилиндре, изогнутая игла говорящей диафрагмы сообщает соответствующие вибрации стеклу – и мы слышим в точности воспроизведенные звуки человеческой речи со всеми их мельчайшими оттенками.
