留声机是谁发明的电灯和留声机是谁发明的-聚上美

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留声机是谁发明的？ 1877年，人称“世界发明大王”的爱迪生觉得兼顾发明和制造两项工作很难充分发挥自己善于发明的专长，于是卖掉了发明工厂的股份，邀集了各类专业人才，在纽约郊区的门洛公园建立起一个研究所。爱迪生在研究所里的第一项发明就是炭精送话器。爱迪生的炭精送话器本来是受和他同年的电话发明家贝尔的启发而发明的。有一次，爱迪生在调试送话器时，因为听力不好，就用一根短针来检验传话膜的震动，不料出现了一个新奇的现象：他手里的针一接触到话膜后，随着声音的强弱变化，就发生一种有规律的颤动。这种奇异的现象触动了爱迪生的发明灵感。他想，如果反过来使针颤动，不是就可以复原出声音来吗？这样也就可以把人的声音贮存起来。为此，他开始了试验。当时正是盛夏酷暑，天气闷热，蚊子猖狂。爱迪生顾不了这些，经过四天四夜的苦战，终于设计出了留声机的图纸。1877年8月20日，爱迪生将自己设计好的图纸交给机械师。按照图纸造出来的留声机结构简单。有人看到这简单的东西时，简直难以相信它会说话。有的人还打趣的说，爱迪生是在“开国际玩笑”。爱迪生当场进行了演示，他一边用手摇动铁柄，一连对着受话器唱起来：“玛丽有只小白羊，它的绒毛白如霜”然后，爱迪生停下来，让一个同伴把耳朵对着受话器，自己将针头放回原来的位置，重新摇动手柄，刚才的声音又出现在了同伴耳边。大家无话可说。这台留声机的问世是电声学史上继贝尔发明电话后又一伟大创举。当时，爱迪生年仅30岁。爱迪生发明留声机的消息很快传播开了，人们对爱迪生的发明惊叹不已。报刊也纷纷发表文章，称赞他的发明是“19世纪的奇迹”。他的发明震动了整个世界。关于留声机的发明，历史上曾有过一场争议，有人认为法国物理学家夏尔克罗应是留声机的发明者，其发明时间是1877年4月16日。克罗当时是个穷困潦倒的诗人，图纸设计出来后，无钱投资制造。因此，人们无法断定这台机器造出之后是否能运转。
爱迪生的一个发明，把声音“留住”了

文 | 本文转载于公众号科学大院

（ID：科学达元）

作者：X-Y

在老电影里，大家应该都有看到过留声机。随着唱片的转动，留声机金黄的“大喇叭”慢慢悠悠地传出一曲《夜上海》，这个场景你一定很熟悉。

不过你有没有好奇过：声音看不见摸不着，它是怎么被留声机留住的呢？

典型的留声机形象

（图片来源：pixabay.com）

最初发明的留声机长啥样？

其实，在很长一段时间里，人们一直没能把声音直接保存下来，只能通过口授、文字、乐器等手段间接记录声音。直到1877年爱迪生发明留声机，声音才第一次被人们捕捉到。

爱迪生和他的早期留声机合影于1878年

（图片来源：参考文献[2]）

从图中大家可以发现，爱迪生最初发明的留声机并没有那个标志性的大喇叭，所以接收声音的效果并不好。而大喇叭其实是在1888年爱迪生推出的第二代留声机上才出现的，它让留声机接收和播放声音的效果都提升了，随后还出现了把喇叭隐藏在木盒子里的箱式留声机。

爱迪生留声机与箱式留声机广告

（图片来源：参考文献[3]）

再仔细看，爱迪生的留声机跟大家印象里的留声机可能不太一样，它并不存在圆盘状的唱片，留声机的中央是一个横放的圆柱体。在当时的留声机广告里，留声机旁也放着一个个大号的圆柱体，这就叫做唱筒留声机（Phonograph）。而如今大家印象里利用圆盘状的唱片播放声音的唱片留声机(Gramophone)其实是由埃米尔·贝林纳（Emil Berliner）于1887年发明的。

贝林纳的唱片留声机手稿（图片来源：参考文献[4]）

和贝林纳本人（图片来源：参考文献[5]）

留声机如何保存和重现声音？

其实无论是唱筒还是唱片，这些留声机的工作原理都有相通之处，以下用贝林纳的唱片留声机举例。

贝林纳的唱片留声机手稿

（图片来源：参考文献[4]）

在接收声音的时候，声音沿着绿色箭头的方向从喇叭口传向喇叭底端，喇叭底端连接着的蓝色表示圆片状振膜，振膜用铝合金片或云母片制成。振膜上连接着的红色表示唱针，唱针的材质为钢铁或用天然钻石镶嵌在铜针上制成，振膜振动使得唱针按照黄色箭头的方向抖动。振膜和唱针合称为唱头。

唱针尖端顶在唱片上，而唱片表面为特制材料，由蜂蜡、褐煤蜡等天然蜡质添加化学药剂后制成，唱片转动的同时会被针尖刻出螺旋痕迹，声音导致针尖抖动，也就使得刻出的痕迹具有了和声音信息相对应的细节特征。根据唱针安装的方式不同，刻出的痕迹分为平行于唱片抖动方向的横向刻纹和垂直于唱片抖动方向的纵向刻纹。

唱片上的横向刻纹和纵向刻纹

（图片来源：参考文献[1]）

在放音的时候，让针尖对唱片保持一定的压力，然后转动唱片，针尖就会重新划过这些有特征的痕迹，并且把特征振动传导到振膜和喇叭上，从而还原被记录在唱片上的声音。

唱筒跟唱片的区别在于，唱筒是在滚动的圆柱表面留下刻痕。如下图右上方是一个喇叭，金属柱体的表面是柔性的金属箔，一边转动有螺纹的金属杆一边对喇叭说话，就能带动唱针在金属箔上刻下声音的痕迹。需要还原声音的时候，只要重新转动刻好的金属箔，就能带动唱针和喇叭发出声音。

1892年生产的金属箔唱筒留声机

（图片来源：参考文献[6]）

为什么唱片机打败了唱筒机？

爱迪生最初用锡箔做唱筒，效果并不好，他也把留声机的实用价值局限于记录说话。后来电话的发明人贝尔用蜡代替锡箔，爱迪生才意识到唱筒留声机用于音乐的实用前景，于是他和贝尔分别将唱筒留声机实用化，并不断研发改进。而贝林纳在贝尔电话公司工作一段时间后，离开了贝尔独自去研发唱片留声机，还创办了公司。

经过对材料和结构的不断改进，唱片留声机和唱筒留声机的音质越来越好，两者的效果不相上下。然而唱片体积小、易储存，可以通过翻模快速产生副本，唱筒的体积却很大，还需要反复录音来制作副本，所以爱迪生的唱筒留声机最终于1929年停产。

电话发明人——贝尔

（图片来源：参考文献[8]）

无论是靠喇叭和唱针的机械抖动，还是靠手摇和发条来转动唱筒、唱片，留声机一开始都只利用机械动力。到了19世纪末，各种电动机发电机快速发展，大喇叭被麦克风取代，机械唱头被电唱头取代，于是留声机进化成了电唱机。

电唱机虽然还是靠唱针和刻痕来记录和还原声音，但不再靠单纯的机械传导，而是通过麦克风将声音信号转化成电信号，电唱头让电信号和唱针振动里蕴涵的声音信号互相转换。

二战后，随着塑料的发展，人们制作出了能刻出更细密纹路的密纹唱片，这样就能在一张唱片上记录更多的音乐。当电唱机和密纹唱片结合，就形成了咱们今天所熟悉的黑胶唱片机的样子。

（图片来源：pixabay.com）

随着科技的发展，人类发明了更多的声音记录和播放方式，比如播放磁带的录音机、播放光盘的光驱等，它们的工作原理又是怎样的呢？

参考文献：

[1] Edison, Thomas A.. \"Edison with Cylinder Phonograph; Washington, DC; April 18, 1878.\" 1878. Photo courtesy of U. S. Department of Interior, National Park Service, Edison National Historic Site..

[2] 李恩璞,邢路萍. \"回顾最早的录放设备——留声机.\" 音响技术,2008(4):78-81.

[3] \"Phonograph Catalog/Advertisement: 'I want a phonograph in every home...'.\" Edison Manufacturing Co. Inventing Entertainment: The Motion Pictures and Sound Recordings of the Edison Companies, Library of Congress.

[4] Berliner, Emile. Scrap Book. to 1894?, 1885. Image. Retrieved from the Library of Congress, <www.loc.gov/item/berl0251/>.

[5] Berliner, Emile. Emile Berliner. Young Israel, S.l, 1871. Image. Retrieved from the Library of Congress,<www.loc.gov/item/berl0833/>.

[6]李恩璞,邢路萍. \"回顾最早的录放设备——留声机(2).\" 音响技术,2008(5):78-81.

[7] https://www.youtube.com/watch?v=UxQyewor27U

[8] https://www.loc.gov/collections/emile-berliner/articles-and-essays/gramophone/

[9] Alexander Graham Bell, half-length portrait. Harris & Ewing, Washington, D.C. Photograph. Retrieved from the Library of Congress, <www.loc.gov/item/berlp0152/>.

留声机是谁发明的电灯和留声机是谁发明的(图9)