Девять цветов радуги

О том, как работают фотоэлементы подобного рода, невозможно здесь рассказать. Процессы, происходящие в кристалле полупроводника, используемого для создания солнечных элементов, очень сложны, и даже ученые поняли их достаточно полно совсем недавно. Для того чтобы их описать, пришлось бы предварительно рассказывать о многих важных физических понятиях, существующих в физике полупроводников. Суть же работы солнечных элементов сводится к тому, что ученые и инженеры нашли способы заставить освобождающиеся под воздействием света носители заряда двигаться не хаотически в самых разнообразных направлениях, а только в одном.

Тайна шифра

Вы, конечно, прекрасно представляете себе, как передаются телеграфные сообщения с помощью азбуки Морзе. Независимо от того, используется ли связь по проводам или по радио, оператор преобразует текст сообщения, каждую его букву, каждый знак в комбинацию электрических посылок различной длительности. В зависимости от скорости передачи длительность их меняется. Чем выше скорость передачи, тем она короче. Но при любой скорости передачи остается неизменным соотношение длительности посылок; тире длится в строго определенное количество раз дольше точки.

С помощью азбуки Морзе можно легко передать любое текстовое или цифровое сообщение. Но не всякое сообщение, не всякие сведения можно непосредственно выразить словами или цифрами. Очень много сведений, или, как говорят, информации, не поддаются вполне точному, адекватному переводу в слова. К разряду такой информации относятся сведения, содержащиеся в рисунках, фотографиях, чертежах.

Каким же путем можно передавать на большие расстояния подобную информацию? Неужели только по старинке — по почте? К счастью, изобретатели нашли способы передачи изображений с помощью электрических сигналов по проводам или по радио. Но если текстовые и цифровые сообщения преобразовывались в электрические сигналы с помощью зрения, мозга и руки человека, то преобразование изображений в электрические сигналы подобным же образом чрезвычайно трудоемко и не может быть использовано на практике.

Но все же стоит внимательно разобраться в том, какими путями можно передать изображение, пользуясь методами обычной телеграфии.

Представьте себе, что требуется передать изображение поверхности, разбитой на перемежающиеся черные и белые квадраты, точь-в-точь, как на шахматной доске. Глядя на изображение такой поверхности, мы легко придумаем первый, самый простой способ его передачи. Он будет состоять в том, что с помощью азбуки Морзе и обычного телеграфа (или радиотелеграфа) мы передадим оператору, находящемуся на приемном пункте, что изображение похоже на шахматную доску, что оно состоит из совершенно белых и совершенно черных квадратов, и после этого начнем передавать сведения о каждом из них.

Шахматная доска.

Те, кто играет в шахматы или хотя бы в «Морской бой», сразу поймут, как это проще всего сделать: а1 — черный, сЗ — черный, е8 — белый и так далее, пока не будут переданы сведения обо всех 64 квадратах.

Но такой способ передачи беспорядочен, а потому сложен и может привести к ошибкам. Не представляет труда значительно упростить передачу, если сообщать данные о цвете клеток не вразброс, а по порядку — сперва о первом ряде клеток (о первой строке) слева направо, потом о втором ряде (о второй строке), и так далее. В этом случае после расшифровки сообщение будет выглядеть следующим образом:

a1 — черный, b1 — белый, c1 — черный, d1 — белый и так далее.

a2 — белый, b2 — черный, с2 — белый, d2 — черный и так далее.

a8 — белый, b8 — черный, с8 — белый, d8 — черный и так далее.

…

Вы видите, что при передаче данных таким способом в каждой строке восемь раз повторяется один и тот же знак — цифра, обозначающая порядковый номер строки. Для экономии времени передачи и сокращения излишних знаков, не содержащих новой информации, следует передавать эту цифру один раз. Мы как бы вынесем ее за скобку, поставив перед началом строки. Но и это еще далеко не предел для упрощения. Мы можем раз и навсегда договориться с принимающим телеграфистом, что вообще не будем передавать слова «белый» и «черный». Для краткости вместо слова «белый» будем посылать знак «тире» (—), а вместо «черный» совсем не будем посылать никаких сигналов, просто сделаем перерыв длительностью в одно «тире». Такое отсутствие сигнала тоже, по существу, является сигналом совершенно определенного смысла.

После выполнения всех условий наша депеша значительно сократится в объеме, не потеряв при этом ни одного полезного сведения, и будет выглядеть следующим образом:

1ab — сd — еf — gh.

2а — bс — dе — fg — h.

…

8a — bc — de — 1g — h.