1.无声的世界
无声的世界
幻想一下无声的世界将怎样
在我们这个充满着绚丽色彩的世界中，声音起到着重要的作用。没有声音的世界将会怎样。让我们来幻想一下那将会是一个怎样的世界呢？是有趣的？阴冷的？安静的？还是……
人类是世界的主宰者，首先声音会对人类怎样呢？那就让我们先来谈谈声音对人类的影响吧！如果没有声音，人类会怎样呢？如果没有声音人们说话发不出声音，就像是那些失声的人打着哑语来交谈。人又为什么要耳朵呢？又没有声音能听，难道是用来装饰的吗？现在的那些优美的音乐又怎么会有呢？如果没有声音整个世界都死寂在死一般宁静的宇宙中有何意义呢？如果没有声音，学生们上学如何读书、识字呢？又怎么会有音乐、英语、信息……课程呢？又将如何表达想要表达的意思，难道靠手语吗？我实在无法想象那时的教学会是怎样的。
中国的祖先盘古制造出人类就是他觉得世界太安静了，太缺少生气了，但现在如果没有声音，没有那欢声笑语。那为什么又要有人类呢，有了人类又有何意义呢。我们不是贝多芬，也没有贝多芬的本领，即使听不见，也能够用牙咬住木棍，根据振动颅骨感到声音，但如果没有声音，连声波也没有，即使是贝多芬也不能感受到声音，更别说弹钢琴了。假如没有声音又怎么会有现在的电话呢，如果亲人在远方，他们又将如何交谈呢？难道相隔那么远也能够打手语吗？如果……如果……太多的如果了，我认为这些如果是不可以的，总而言之人类需要声音。
很难想象如果没有声音，人类将怎样生存呢！当然这不只有人类；动物也同样需要声音，如果没有声音连动物也无法生存；举个例子来说吧！蝙蝠可以说是特殊的动物了，它虽然长有一双眼睛，按说听不见总可以看见吧，但是你们可知道被喻为动物界中的“盲人”。它的眼睛是名不副实的，因为它靠得是耳朵。用耳朵听超声波来辨别位置和躲避障碍物的。如果没有声音，蝙蝠听不见声音，捕不到食物，也不能够飞翔，那它还有生存的机会吗，当然不止蝙蝠一种动物，其他动物同样离不开声音。这里举出这个例子强调“地球离不开声音”。
没有声音，人们仿佛生活在真空中，安安静静的，一丝声也没有。没有风声雨声读书声，更加鸟声歌声欢笑声。所以现在有人类生存的这个宇宙中不能没有色彩更加不能没有声音。
2.5.介绍照相机
照相机的工作原理，概略地说是应用光学成像原理，通过照相镜头将被摄物体成像在感光材料上。下面将粗略地介绍摄影光学成像原理：人类对于光的本性的认识，光线的传播及透镜成像原理。
人类对于光的本性的认识经历了漫长而又曲折的过程。在整个18世纪中，光的微粒流理论在光学中仍占优势，人们普遍认为光是微小的粒子组成的，从点光源发出并以直线向四面八方辐射。19世纪初，以杨氏（Young）和菲涅耳（Fresnel）的著作为代表逐步发展成今天的波动光学体系。如今对光的本性认识是：光和实物一样，是物质的一种，它同时具有波的性质和微粒（量子）的性质，但从整体来说，它既不是波，也不是微粒，也不是它们的混合物。
从本质上，讲光和一般无线电波并无区别，光和电磁波一样是横波，即波的振动方向与传播方向垂直。一个发光体就是电磁波的发射源，发光体发射的电磁波向周围空间传播，和水波波动产生的波浪向四周传播相似。强度最大或最小的两点距离称为波长，用λ表示。传播一个波长所需的时间称为周期，用T表示，一个周期就是一个质点完成一次振动所需要的时间。1秒内振动的次数称为频率，用ν表示。经过1s振动传播的距离称为速度，用“v”表示。波长、频率、周期和速度之间有如下关系：
v=λ/T ，ν=1/T，v=λν
由此可见，光的波长与频率成反比。实际上光波只占整个电磁波波段的很小一部分。波长在400～700nm的电磁波能够为人眼所感觉，称为可见光，超过这个范围人眼就感觉不到了。不同波长的可见光在我们的眼睛中产生不同的颜色感觉，按照波长由长到短，光的颜色依次是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等色。不同波长的电磁波在真空中具有完全相同的传播速度，数值是c=300,000km/s。
下面叙述几何光学的几个基本定律——光线的传播规律：
(1)光的直线传播定律 光在均匀介质中，是沿着直线传播的，即在均匀介质中光线为一直线。光的直线传播现象在日常生活中随时随地可以见到，如物体被光照射而成影，小孔成像等。光的直线传播引出了光线这个概念。
(2)光的独立传播定律 光的传播是独立的，当不同光线从不同方向通过介质某一点时，彼此互不影响。当两支光线会聚于空间某一点时，它的作用为简单的叠加。光线的这一性质，使被拍摄物体各点的光互不影响地进入照相镜头，在成像面上成像。
(3)光的反射定律 当光传播到两种不同介质的分界面时，就会改变传播方向，发生光的反射。光的反射定律指出：
①入射光线、反射光线和分界面上光投射点的法线在同一平面内，人射光线与反射光线分别位于法线的两侧。
②人射角和反射角相等。入射光线与法线N的夹角记为入射角，用i表示；反射光线与法线N的夹角记为反射角，用α表示。则有i=α。光的反射现象还具有可逆性，假如光线逆着原来反射光线方向入射到界面上，那么它将逆着原来入射光线的方向反射出去。随着界面的不同，反射又可分为定向反射和漫反射。从一个方向入射到光亮、平整的镜子上的光线，入射点都落到同一平面上，其反射都向着同一方向，则称为定向反射。当光从一个方向投射到粗糙表面上时（如毛玻璃面等），由于粗糙面可以看成由许多角度不同的小平面组成，光线便从各个不同的方向反射出去，称为漫反射。但需注意在漫反射现象中，就每一条光线而言都还是遵循反射定律的。
光的反射，在照相术中起着相当重要的作用。例如人本身并不发光，但当光线从各个角度照射到人身上后，光线便可从各个角度有所反射。我们常利用反射光进行拍照，就是遵循光的反射定律。
3.物理学存在于物理学家的身边。勤于观察的意大利物理学家伽利略，在比萨大教堂做礼拜时，悬挂在教堂半空中的铜吊灯的摆动引起了他极大的兴趣，后来反复观察，反复研究，发明了摆的等时性；勇于实践的美国物理学家富兰克林，为认清“天神发怒”的本质，在一个电闪雷鸣、风雨交加的日子，冒着生命危险，利用司空见惯的风筝将“上帝之火”请下凡，由此发明了避雷针；敢于创新的英国科学家亨利•阿察尔去邮局办事。当时身旁有位外地人拿出一大版新邮票，准备裁下一枚贴在信封上，苦于没有小刀。找阿察尔借，阿察尔也没有。这位外地人灵机一动，取下西服领带上的别针，在邮票的四周整整齐齐地刺了一圈小孔，然后，很利落地撕下邮票。外地人走了，却给阿察尔留下了一串深深的思考，并由此发明了邮票打孔机，有齿纹的邮票也随之诞生了；古希腊阿基米德发现阿基米德原理；德国物理学家伦琴发现X射线；……研究身边的琐事并有大成就的物理学家的事例不胜枚举。
物理学也存在于同学们身边。学了测量的初步知识，同学们纷纷做起了软尺。有位同学别出心裁，用透明胶把制好的牛皮纸软尺包扎好，这样更牢固。然后，用大大卷泡泡糖的包装盒作为软尺的外壳，在盒的中心利用铁丝做一摇柄中心轴，软尺的末端固定在轴上，这样一个可以收拾并反复使用的卷尺诞生了。同时，这位同学受软尺自作的启示，用实验解决了一道习题：用软尺测量物体长度时，若把软尺拉长些，测量值是偏大还是偏小？他做了这样一个模拟实验：在白纸上画一条直线，标上刻度，然后用透明胶粘贴，再扯下来，便做成了“软尺”，用“软尺”不仅找到了上题的答案，而且还清楚地看到分度值变大了，知其然，并知其所以然；学了电学的有关知识后，同学们对蚯蚓能承受的最大电压进行了探究：当给它加上1.5V的电压时，蚯蚓迅速分泌粘液，且奋力挣扎，从瓶内跳出瓶外。当给它加上3V的电压时，蚯蚓被电为两截；有同学在测量“2.4V、0.5A”的小灯泡的功率，并研究其发光情况时，不满足于给灯泡加上2.4V的电压，而是用自己早已准备好的小灯泡做破坏性实验，不断加大灯泡两端的电压，直至电压高达9V、灯泡灯丝烧断，才停止探究；有同学在学习蒸发的知识时，不厌其烦地座在桌旁观察相同的两滴水（其中一滴水滩开），进行聚精会神地观察，然后进行分析、对比，得出影响蒸发的因素；……同学们捕捉身边的琐事进行探究的事例屡见不鲜。
4.影响摩擦力大小的因素
在人类生活、生产中，摩擦力无处不在。摩擦力按其性质可分为滑动摩擦力、静摩擦力和滚动摩擦力三种。不同性质的摩擦力，影响其大小的因素亦不相同。我们组选择了滑动摩擦力和静摩擦力进行研究，并粗略研究物体在流体中运动时受到的摩擦力。研究至今，已取得一些成果。
首先对于滑动摩擦力，从课本中知道它与正压力成正比。我们组员采取控制变量法，通过实验准确验证了在动摩擦因数一定时，滑动摩擦力与正压力成正比这一结论。但因为动摩擦因数较难控制，只粗略验证了在正压力一定时，滑动摩擦力与动摩擦力系数成正比这一结论。由此，我们仍可得出f＝μN这一公式。
那么动摩擦因数由什么决定呢？我们知道动摩擦因数反映物体表面的粗糙程度，反过来说就是物体表面的粗糙程度决定了动摩擦因数，而动摩擦力是两个有不光滑接触，有相对运动的物体间的相互作用，因此动摩擦因数也不是单独由某一物体表面粗糙程度决定的，而是由两个有相互作用摩擦力的物体的接触面粗糙程度决定的。
假如我们拿一支笔，一段小绳，把绳子缠绕在笔上，我们会发现绳子缠绕的圈数越多越难拉动，如果绳子之间有重叠的话，则更是难以拉动。这中间是否存在其它影响摩擦力的因素呢？我们分析得到：绳子在笔上每绕一圈，绳子与笔之间就多了一圈（无数多个）接触点，两者之间的相互作用就多了无数处，即有更多的地方产生摩擦力，所有的摩擦力叠加在一起，便使合力增大了。若绳子中有重叠，则不止绳子与笔之间，连绳子与绳子之间也会有相互作用，阻碍对方运动。且这时绳子与笔的压力除直接与笔接触的绳子的压力外，也包括绳子与绳子之间的压力，这样摩擦力便急剧增大，以致难拉动绳子。生活中，船靠岸时总是用绳子绑住岸上的桩，也是采用多绕几圈绳子的办法来增大摩擦力的。但这里面并不包括除正压力及动摩擦因数以外的其它影响摩擦力大小的因素。
对于静摩擦力，其产生原因是因为物体间有相对运动的趋势。而相对运动趋势产生的原因是有外力作用，因此，产生静摩擦力的条件不仅包括接触面不光滑、有正压力，还需要有外力作用。在不超出最大静摩擦力的范围时，外力越大，静摩擦力越大。一旦超出最大静摩擦力的范围，物体便开始运动，静摩擦力变为滑动摩擦力。那么最大静摩擦力与什么有关呢？经过实验可知fmax=μN即最大静摩擦力与静摩擦因数和正压力成正比，其中静摩擦因数比动摩擦因数稍大，因为当外力等于动摩擦力时，物体受力还是平衡的，要使物体运动，就必须增大外力。
至于物体在流体中运动时，主要是受到排开流体时流体产生的阻力，但物体侧面受到流体的摩擦力也是不可忽略的。对于排开流体时所受的阻力，可采用把运动物体改造成流线型等方法来减小，也可采用相反的方法来增大。对于物体运动时侧面所受摩擦力，我们知道，物体运动时会带动附近流体随之运动，而稍远处的流体仍是静止的，这样，根据伯努利方程
“ =常量”可知，静止的流体会对物体有压力，加之物体与流体间的接触不光滑，便会产生摩擦力。而且随着速度的增加，运动的流体的压强减小，而静止的流体压强不变，所以压强差与压力都增大，摩擦力也就增大；经过类似的分析可得随着深度的增加，摩擦力也是增加的。
影响摩擦力大小的因素是固定的，较少的，但其表现形式却十分多样化、复杂化、只有充分了解、控制这些因素，才能充分利用有益摩擦，避免有害摩擦，最大程度地改进生产，改善生活。
骨笛遐想
——浅析小提琴发声、调音的物理原理
一．选题意义
据我国最早的物理史学家吴南薰先生考证，世界上第一个人工制作的物理仪器就是在兽骨或竹管上挖孔并能吹出声音来的笛子。这既是一种乐器，也是一种声学仪器；我国古代对共鸣、弦的振动、管的音调的研究等都是通过乐器来进行的；希腊哲学家毕达哥拉斯发现了琴弦的长短与音高有一定的关系；从近代物理学发展来看，声学依旧占据着相当重要的部分，且与我们的生活息息相关；……
许多同学都会演奏一些乐器，但对于弦乐器的调试却无从下手。我们结合已经学过的振动学知识，浅析西洋擦弦乐器——小提琴的发声原理，并为演奏者检音、调试提供理论依据和实验结果参考。
二．相关物理知识
实际的乐音由基频、谐波（泛音）、分音三部分组成。每一个乐音即周期性的振动都可以分解为许多不同频率、不同相位、不同振幅的简谐振动的叠加。简单的简谐振动即正弦振动或余弦振动的传播产生的声波叫做纯音，实际的乐音如歌唱声、乐器声等都不是简单的纯音，而是许多的纯音的叠加。在这些简谐振动中，频率最低的叫做基频，基频的能量往往是最大的。频率是基频整数倍的叫做谐波，其余的高频振动叫做分音。现代的分析中表明，还有低于基频的次声。因此，从物理上讲，音乐声应由三部分组成：乐音、在音乐中使用的噪声（如锣、鼓、沙锤、梆子等没有固定音调的打击乐器和海涛、流水、风声等效果声音）以及对音色有影响的在谐波中存在的一部分超声。
一般来说，发生体振动的频率越高，人们听起来音调也越高；发生体的振动频率越低，人们听起来音调就越低。但音调与频率之间并不是严格按比例对应的。一般认为，频率每增高一倍，音调听起来就高一个八度，这仅仅限于中频段。在高音部分，听感偏低，即频率增加一倍，听起来不到高八度，而是偏低，于是要把频率调高些，以适应人的听觉。低音段则听感偏高，于是需要把频率调低些。
乐音听起来有一定的强弱，即音的响度，这是乐音的第二个主观量。声音的能量越大，声强越大，听起来响度就越大。但是，这二者也不是按比例一一对应的。
至于音色，更是一种主观感觉了。从传统来讲，决定音色的主要因素是频谱，所以常常根据频谱模仿各种音色。但据资料显示，实践表明：音的起始与结尾的瞬间状况，即“音头”和“音尾”，也同音色大有关系。音色不仅与频谱的组成（即基频、谐波和分音的数目、长短、相对强度、分音的不谐和程度及瞬态）有关，还与基频和谐波在听音区的位置有关，这是由于人耳对于多种频率的响度反映不同。音色也与听者距声源的距离有关，这是因为一个音中的各种成分的衰减不同。
三．相关音乐知识
音程，就是两个音音高之间的距离。在音乐上，音程用“度”表示。几度就是把起始音算在内，沿着音阶数有几个音名。钢琴上相邻两个键（包括黑键）之间差半音，两个半音等于一个全音。这也是一种表示音程的方法。音程与频率基本上是一一对应的关系。
把两个相差八度音程之间的音顺次排列，就成为音阶。规定音阶中各个音的由来及其精确音高的数学方法叫做律制。
最常用的三种律制是十二平均律、五度相生律和纯律。音阶中的各个音都有音名，由于生律的方法不同，不同律制生成音律中的同名音（例如都是 ）其频率是不一样的。
十二平均律是我国明代科学家朱载堉最先发明的，比西欧早了几十年。他将一个八度音程（频率比为2）按等比数列均分为十二份，得十二律。当前的钢琴和所有键盘乐器以及带“品”的弦乐器等，用的都是这种律制。
数学表示：相邻两音之间的频率比均为： 即从任何一个音开始，比该音高半音的音，其频率是该音的频率乘 ；比该音低半音的音，其频率是该音的频率乘 ；以此类推，可得出所有音的频率。
十二平均律有许多优点，比如它易于转调，简化了不同调的升、降半音之间的关系。
在小提琴中，假如以 音的弦长为基准，那么小字一组（其中的 比 高两个八度） 、 、 、 、 、 、 对应的弦长之间按照十二平均律可由频率关系确定一组固定比值。
四．研究与实验
小提琴的弦是一根两端固定的细钢丝。在拨、擦弦线时产生的波列经两固定端反射，叠加后形成驻波，但其中包含有许多频率的波。在这里，我们只对决定音调高低的基频振动做出分析研究。
驻波的基频振动所对应的为波长最长的振动，即弦长 。提琴弦线与指板之间的距离很小，用手指在指板上压紧琴弦不同位置而使得弦产生的形变量很小，可以忽略不计。则可认为弦上张力 ，及弦的质量线密度 保持不变，可得弦线中波速 近似恒定。因此，可认为有如下比例关系成立：
实验过程：一把小提琴，经专业乐师调音后，定下 音，再由一位有多年演奏经验的同学拨奏单音，多位乐感敏锐、受过专业训练的同学一起听辨，配合其他乐器校对各音高。记录及计算数据如下表。表中的k值定义如下：
相差一个半音的两个音高对应
相差一个全音的两个音高对应
序号n 音高音名 比下
音程差 弦长/mm 总长：320.0mm 上述k值
第一次 第二次 第三次 平均值 计算值 理论值 误差率
1
全音 243.0 243.8 243.7 243.5 1.11 1.12 1.39%
2
全音 220.0 220.9 219.2 220.0 1.13 1.12 0.25%
3
半音 195.5 196.1 195.0 195.5 1.07 1.06 1.11%
4
全音 182.5 181.9 183.1 182.5 1.12 1.12 0.18%
5
全音 162.5 162.0 162.3 162.3 1.13 1.12 0.48%
6
全音 143.8 143.8 144.2 143.9 1.11 1.12 1.00%
7
半音 130.0 129.8 128.7 129.5 1.05 1.06 0.79%
8
124.0 122.4 123.2 123.2
其中弦长一栏为小提琴 弦（四根弦由粗到细依次叫作 、 、 、 弦，指的是该弦的空弦音）上对应各音高压指与琴码两固定点之间的距离，即参加振动的部分弦长。
如上数据显示，平均误差率为0.74%，基本符合前文理论分析。
五．结论
我们总结出对于一把小提琴（邻弦相差五度）的自我调试方法：
以一根弦，例如 弦，的空弦音 为标准，按音高关系计算出同一根弦上 所对应的弦的长度。取 音高即与 弦空弦音等高（这是小提琴的制作要求）。依次调整 弦的松紧、长度后，再算出 弦上 的音高，作为 弦的空弦音。……同理进行下去。
此种方法适用于各类提琴及吉他等擦、拨弦乐器，但须注意：
①对于比空弦音高出许多的音，计算方法误差较大。实验中在一根弦上进行多组数据测量只是为了便于计算、对比，得出结论；实际操作中应对各相邻琴弦依次校对。
②大提琴与吉他相邻的弦空弦音相差四度，计算时应注意数据与小提琴不同。
希望我们的研究能够对广大演奏弦乐器的音乐爱好者提供帮助。
第一章
声现象
1
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声音的发生:由物体的振动而产生。振动停止，发声也停止。
2.声音的传播:声音靠介质传播。真空不能传声。通常我们听到的声音是靠空气传来的。
3.声速:在空气中传播速度是:340米/秒。声音在固体传播比液体快，而在液体传播又比空气体快。
4.利用回声可测距离:S=1/2vt
5.乐音的三个特征:音调、响度、音色。(1)音调:是指声音的高低，它与发声体的频率有关系。(2)响度:是指声音的大小，跟发声体的振幅、声源与听者的距离有关系。
6.减弱噪声的途径:(1)在声源处减弱;(2)在传播过程中减弱;(3)在人耳处减弱。
7.可听声:频率在20Hz~20000Hz之间的声波:超声波:频率高于20000Hz的声波;次声波:频率低于20Hz的声波。
8.
超声波特点:方向性好、穿透能力强、声能较集中。具体应用有:声呐、B超、超声波速度测定器、超声波清洗器、超声波焊接器等。
9.次声波的特点:可以传播很远，很容易绕过障碍物，而且无孔不入。一定强度的次声波对人体会造成危害，甚至毁坏机械建筑等。它主要产生于自然界中的火山爆发、海啸地震等，另外人类制造的火箭发射、飞机飞行、火车汽车的奔驰、核爆炸等也能产生次声波。
从“周幽王烽火戏诸候”到“竹信”，从“漂流瓶”到人类历史上第一份电报—“上帝创造了何等的奇迹！”，百年间，通信技术借助现代科技飞速发展。现在，让我们回过头，看一看这一路上的风景。
中外电信史漫谈
据考，中国古代的商周时期人们就知道用烽火来远距离传递消息，大家最熟悉的就是“为博美人一笑，周幽王烽火戏诸候”的故事。在国际电信联盟出版的《电话一百年》一书中提到，公元968年，中国人发明了一种叫“竹信”的东西，它被认为是今天电话的雏形。虽然这些故事都反映了我们祖先的聪明才智，但是，要想了解近代电信科技的发展历史，我们还是得从欧洲说起。
起源于欧洲
1793年，法国查佩兄弟俩在巴黎和里尔之间架设了一条230千米长的接力方式传送信息的托架式线路。这是一种由16个信号塔组成的通信系统。信号机由信号员在下边通过绳子和滑轮，操纵支架的不同角度，表示相关的信息。当时，法国和奥地利正在作战，信号系统只用一个小时就把从奥军手中夺取埃斯河畔孔代的胜利消息传到巴黎。以后，比利时、荷兰、意大利、德国及俄国等也先后建立了这样的通信系统。据说查佩两兄弟之一是第一个使用“电报”这个词的人。
欧洲对于远距离传送声音的研究始于17世纪。英国著名的物理学家和化学家罗伯特•胡克首先提出了远距离传送话音的建议。而在1796年，休斯提出了用话筒接力传送语音信息的办法，并且把这种通信方式称为—Telephone，一直延用至今。
1832年，美国医生杰克逊在大西洋中航行的一艘邮船上，给旅客们讲电磁铁原理，旅客中41岁的美国画家莫尔斯被深深地吸引住了。当时法国的信号机体系只能凭视力所及传讯数英里，莫尔斯梦想着用电流传输电磁信号，瞬息之间把消息传送到数千英里之外。从此以后，莫尔斯的生活发生了根本的转变。
莫尔斯从在电线中流动的电流在电线突然截止时会迸出火花这一事实得到启发：如果将电流截止片刻发出火花作为一种信号，电流接通而没有火花作为另一种信号，电流接通时间加长又作为一种信号，这三种信号组合起来，就可以代表全部的字母和数字，文字就可以通过电流在电线中传到远处了。1837年，莫尔斯终于设计出了著名的莫尔斯电码，它是利用“点”、“划”和“间隔”的不同组合来表示字母、数字、标点和符号。1844年5月24日，在华盛顿国会大厦联邦最高法院会议厅里，莫尔斯亲手操纵着电报机，随着一连串的“点”、“划”信号的发出，远在64公里外的巴尔的摩城收到由“嘀”、“嗒”声组成的世界上第一份电报。
谁发明了电话？
目前，大家公认的电话发明人是贝尔，他是在1876年2月14日在美国专利局申请电话专利权的。其实，就在他提出申请两小时之后，一个名叫E•格雷的人也申请了电话专利权。
在他们两个之前，欧洲已经有很多人在进行这方面的设想和研究。早在1854年，电话原理就已由法国人鲍萨尔设想出来了，6年之后德国人赖伊斯又重复了这个设想。原理是：将两块薄金属片用电线相连，一方发出声音时，金属片振动，变成电，传给对方。但这仅仅是一种设想，问题是送话器和受话器的构造，怎样才能把声音这种机械能转换成电能，并进行传送。
最初，贝尔用电磁开关来形成一开一闭的脉冲信号，但是这对于声波这样高的频率，这个方法显然是行不通的。最后的成功源于一个偶然的发现，1875年6月2 日，在一次试验中，他把金属片连接在电磁开关上，没想到在这种状态下，声音奇妙地变成了电流。分析原理，原来是由于金属片因声音而振动，在其相连的电磁开关线圈中感生了电流。现在看来，这原理就是一个学过初中物理的学生也知道，但是那个时候这对于贝尔来说无疑是非常重要的发现。
格雷的设计原理与贝尔有所不同，是利用送话器内部液体的电阻变化，而受话器则与贝尔的完全相同。1877年，爱迪生又取得了发明碳粒送话器的专利。同时，还有很多人对电话的工作方式进行了各种各样的改进。专利之争错综复杂，直到1892年才算告一段落。造成这种局面的一个原因是，当时美国最大的西部联合电报公司买下了格雷和爱迪生的专利权，与贝尔的电话公司对抗。长时期专利之争的结果是双方达成一项协议，西部联合电报公司完全承认贝尔的专利权，从此不再染指电话业，交换条件是17年之内分享贝尔电话公司收入的20%。
技术发展
电话发明后的几十年里，围绕着电话的经营、技术等问题，大量的专利被申请，Strowger的“自动拨号系统”减少了人工接线带来的种种问题，干电池的应用缩小了电话的体积，装载线圈的应用减少了长距离传输的信号损失。1906年，Lee De发明了电子试管，它的扩音功能领导了电话服务的方向。后来贝尔电话实验室据此制成了电子三极管，这项研究具有重大意义。1915年1月25日，第一条跨区电话线在纽约和旧金山之间开通。它使用了2500吨铜丝，13万根电线杆和无数的装载线圈，沿途使用了3部真空管扩音机来加强信号。1948年7月1 日，贝尔实验室的科学家发明了晶体管。这不仅仅对于电话发展有重大意义，对于人类生活的各个方面都有巨大的影响。其后几十年里，又有大量新技术出现，例如集成电路的生产和光纤的应用，这些都对通信系统的发展起了非常重要的作用。
电话在中国
鸦片战争后，西方列强在中国掠夺土地和财富的同时，也为中国带来了近代的邮政和电信。1900年，我国第一部市内电话在南京问世；1904年至1905年，俄国在烟台至牛庄架设了无线电台。中国古老的邮驿制度和民间通信机构被先进的邮政和电信逐步替代。
中华民国时期，中国的邮电通信仍然在西方列强的控制中。加上连年战乱，通信设施经常遭到破坏。抗战时期，日本帝国主义出于战争需要和企图长期统治中国的目的，改造和扩建了电信网络体系，他们利用当时中国经济、技术的落后和政治制度的腐败，通过在技术、设备、维修、管理等方面对中国的通信事业进行控制。
1949年以前，中国电信系统发展缓慢，到1949年，中国电话的普及率仅为0.05%，电话用户只有26万。
1949以后，中央人民政府迅速恢复和发展通信。1958年建起来的北京电报大楼成为新中国通讯发展史的一个重要里程碑。十年“文革”，邮电再次遭受打击，一直亏损，业务发展停滞。到1978年，全国电话普及率仅为0.38%，不及世界水平的1/10，占世界1/5人口的中国拥有的话机总数还不到世界话机总数的1%，每200人中拥有话机还不到一部，比美国落后75年！交换机自动化比重低，大部分县城、农村仍在使用“摇把子”，长途传输主要靠明线和模拟微波，即使北京每天也有20%的长途电话打不通，15%的要在1小时后才能接通。在电报大楼打电话的人还要带着午饭去排队。
1978年，全国电话容量359万门，用户214万，普及率0.43%。
改革开放后，落后的通信网络成为经济发展的瓶颈，自上世纪80年代中期以来，中国政府加快了基础电信设施的建设，到2003年3月，固定电话用户数达22562.6亿，移 动电话用户22149.1亿户。
古今中外，多少人曾经为了更快更好地传递信息而努力，在电信发展的一百多年时间里，人们尝试了各种通信方式：最初的电报采用了类似“数字”的表达方式传送信息；其后以模拟信号传输信息的电话出现了；随着技术的进步，数字方式以其明显的优越性再次得到重视，数字程控交换机、数字移动电话、光纤数字传输……历史的车轮还在前进。
百年老电话
电话发明至今，从工作原理到外形设计都有不小的变化，下面就请大家跟随我们一起去走走这条电话百年发展的道路。这些电话都是世界各地的古董电话收藏爱好者们的藏品。
1878年，手持电话
这部电话是由Werner Siemens于1878年在德国制造的。它的听筒和话筒是一个，听话和说话时交替使用。
1879年，盒式电话
这部电话配备了Viaduct制造公司生产的磁力发电机由红木制成，还配有一个柱状听筒。
1880年，贝尔电话
这是第一种在欧洲使用的电话。它取代了电报，比装有手柄的磁力发动机电话先进。
1881、1882年，磁力发电机壁式电话
左面的电话称为美国贝尔型，1881年制造，由位于哥本哈根的国际贝尔电话公司使用。L.M.Ericsson制造。这款电话在上世纪末盛行。
1885年，“埃菲尔铁塔”磁力发电机电话
这款电话由L. M. Ericsson于1885年制造。在当时这是第一款放在桌面上的电话。麦克风设在旋转臂上，曲柄用来接通交换机。
1885、1902年，磁力发电机壁式电话
由Ferdinand E. Stensen于1885年在哥本哈根制造，是最早的一部由丹麦人制造的电话。这款是在霍森的Emil Mdlers电话公司制造的。
1885年，木支架桌式电话
生产厂商及产地不详。
1892年，电动折叠橱式桌面电话
这种电话多数用于家庭、宾馆和电话亭。
1892年，带听筒的“埃菲尔铁塔式”电话
这是一部真正的经典电话，1892年，由L. M. Ericsson制造。这款电话流传全世界，生产近百万台。
1893年，“咖啡壶式”电话
这款电话在丹麦只有几个样品，对收藏者来说它最富吸引力和收藏价值。 1899年，数字机械墙式电话
这种数字机械电话有墙式和桌式两种。
1900年，直立桌式电话
这种圆肚形桌式电话是青铜镀镍的。在挂杆下面有一块结实的电木。它还有一个可以炫耀的外设听筒。
1900年，直立锥形桌面电话
这部电话有个绰号叫“油壶”，都是因为它的外形。
1900年，20线分离电话
本款是所谓的20线分离电话。只能用于内部通话，由L. M. Ericsson瑞典制造。
1901年，磁力发电机台式电话
本款是1901年由Ferdinand E. Stensens Telefonfabrik在哥本哈根制造的。注意看它的听筒，单独挂在挂钩上。可能是因为当时电话接入质量不高，有时必需用两只耳朵听。
1902年，Kellogg角落台式电话
这种角落台式电话多数用于家庭、办公室和电话亭。它是由美国哈得伍得电话公司制造的。是从加利弗尼亚一个小镇的农夫手中买到的。
1902年，公用电池墙式电话
这种电话不需转动手柄，拿起话筒直接与接线员通话。它是从旧金山一个古玩店中买来的。
1904年，磁力发电机共线电话
本款电话在1904由L.M.Ericssom制造。此款电话可由四个用户共享一根电话线。 1753年2月17日，用电流进行通信的设想首次在一本名为《苏格兰人》的杂志上提出，文章署名为C.M.。
1784年8月15日，一种叫“遥望通信”的视觉通信方式首次在法国里尔和巴黎之间使用。
1796年，英国人休斯提出了用话筒接力传送语音的办法，并将之命名为Telephone，这个名字一直沿用至今。
1832年，俄国外交家希林制作出用电流计指针偏转来接收信息的电报机。
1835年，美国人莫尔斯发明了用电磁学原理用于电报传输的电报机。
1837年6月，英国人库克获得第一个电报发明专利权，他制作的电报机首先在铁路上获得使用。
1837～1838年，莫尔斯又发明了将电流“通”和“断”来编制代表数字和字母的码—莫尔斯码。
1843年，莫尔斯修建成了从华盛顿到巴尔的摩的电报线路，全长64.4公里。
1844年5月24日，莫尔斯在国会大厦向巴尔的摩发出了人类历史上第一份电报：“上帝创造了何等的奇迹！”。
1850年8月28日，第一条海缆由约翰和雅各布•布雷特兄弟俩在法国的格里斯-奈兹海角和英国的李塞兰海角之间的公海里铺设，但是，只拍发了几份电报就中断了。原来，有个打渔人用拖网钩起了一段电缆，并截下一节高兴地向别人夸耀这种稀少的“海草”标本，惊奇地说那里装满了金子。
1876年3月10日，英国苏格兰人贝尔发明电话，“沃森先生，快来帮我”成了人类第一句通过电话传送的语音。当时贝尔将话筒中的酸液溅到了腿上。
1879年，天津与大沽北塘炮台之间架设了电报线。
1882年2月21日，丹高大北电报公司在上海外滩设立了电话交换所。
1895年，俄国人波波夫和意大利人马可尼分别发明了无线电报机。
1897年5月18日，马可尼进行横跨布里斯托尔海峡的无线电通信取得成功。
1900年，上海南京电报局开办市内电话，当时只有16部电话。
1901年，马可尼实现了隔着大西洋的无线电通信。
1903年，无线电话试验成功。
1907年11月8日，法国发明家爱德华•贝兰在法国摄影协会大楼里表演了他的研制成果—相片传真。
1919年，帕尔姆和贝兰德发明了“纵横制接线器”。十年后，瑞典松兹瓦尔市建成了世界上第一个大型纵横制电话局。
1920年7月，中华邮政开办邮传电报业务。
1937年，英国人里夫斯提出用脉冲所有组合来传送语音信息的方法(脉冲编码调制)。
1945年10月，英国人A•C•克拉克提出静止卫星通信的设想。
1946年，埃克特和莫奇利建成了世界上第一台电子计算机。
1947年，美国贝尔实验室提出了蜂窝通信的概念，将移 动电话的服务区划分成若干个小区，每个小区设立一个基站，构成蜂窝移 动通信系统。
1950年12月，中国东北长途明线国际干线工程建成，北京到莫斯科有线载波电路开放。
1954年7月，美国海军利用月球表面对无线电波的反射进行了地球上两地电话的传输试验。并于1956年在华盛顿和夏威夷之间建立了通信业务。
1956年，在英国和加拿大之间的大西洋海底铺设完成了电话电缆，使远距离的大陆之间电话通信成为现实。
1957年10月4日，前苏联于成功地发射了第一颗人造卫星“卫星1号”。
1958年8月，首部国产12载波电话设备在上海邮电器材厂研制成功。
1960年1月，中国首套1,000门纵横制自动电话交换机在上海吴淞电话局开通使用。
1960年，美国物理学家梅曼用强大的普通光照到人造宝石上，制造出了比太阳光强1000万倍的激光。
1962年，美国研究成功了脉码调制设备，用于电话的多路化通信。
1965年，第一部由计算机控制的程控电话交换机在美国问世，标志着一个电话新时代的开始。
1966年，英籍华人高锟提出以玻璃纤维进行远距激光通信的设想。
1969年，北京长途电信局安装成功中国第一套全自动长途电话设备。
1969年，美国国防部高级研究计划署(ARPA)提出了研制ARPA网的计划，1969年建成并投入运行，标志著计算机通信的发展进入了一个崭新的纪元。
1970年，世界上第一部程控数字交换机在法国巴黎开通，这标志著数字电话的全面实用和数字通信新时代的到来。
1972年，国际电报电话咨询委员会(CCITT)首次提出综合业务数字网—ISDN的概念。
1974年，中日海底电缆开始建设，这是中国参与建设的首条国际海底电缆。
1975年，中国自行研制设计的纵横制自动电话交换设备通过国家鉴定，开始批量生产。
1976年3月，中国自己研制的首条大容量传输系统—1800路中同轴电缆载波系统在北京、上海、杭州建成投产，全长1700公里。
1982年，欧洲成立了GSM，任务是制订泛欧移 动通信漫游的标准。
1982年，中国第一批投币式公用电话在北京市东、西长安街等繁华街道出现，共22个投币式公用电话亭。
1982年12月，从日本引进的首个万门程控市话交换系统在福州市电信局投产使用，建成中国首个引进的程控电话局。
1983年，AMPS蜂窝系统在美国芝加哥开通。
1904年，“蜘蛛式”民用波段电话
L. M. Ericsson’s第一部民用波段电话。 1905年，芝加哥的树式桌面电话
这部桌面电话被称作“大腹便便”，因其手柄的中部隆起而得名。
1905年，门廊对讲机
这是一部康涅狄格州电信公司的32门门廊对讲机。
1905年，11数字拨号桌式电话
它采用了11个数字拨号的方式。
1907年，“德国模式”的电台波段电话
于1907年在德国由E.Zwuetysch&Co制造，此款电话的出现可以一定程度解决通话等待时间太长的问题。
1907年，磁力发电机式电话
这部电话1907年由L.M.Ericsson制造。值得注意的是：接听电话时，要将听筒悬挂在分离的挂钩上。这是当时电话生产商的统一标准。
1908年，CH-08扩音器电话
由KTAS推出。
1910年，互联电话
这是一部由S.H. Couch公司生产的直立桌面互联电话，用于办公室间的通信。
1912年，办公用排列机
这部电话通过主机可同时带有17个分机，每个分机都可以打出去，并且分机之间也可互相接通。
1912年，CH-08壁式电话
此款电话生产于1912年，由丹麦人在哥本哈根制造的，可自动收发电报。
1912年，磁力发电机电话
由在L.M.Ericsson制造的电报传真电话，经常偏远地区或小岛上使用。
1914年，Magnavox抗噪音桌面电话
这部电话的独特设计在于当对着话筒说话时，声音穿过话顶部的小孔使电话中的振动板振动。噪音进入话筒时就会被消掉。其双旋转听筒有助于阻止无用的噪音。
1914年，Magnavox抗噪音桌式电话B1型
同样具有消除噪音的功能。
1914年，磁力发电机电话
于1914年在HORWENS制造，可以用来电报传真。
1915年，Veau桌式电话
资料不详。
1915年，家庭自制壁挂电话
这部电话在东俄勒岗一个废弃的农场中发现。当地有近20个废弃的农场的墙上留有挂过电话的痕迹。
1920年，磁力发电机壁式电话
这部电话于1904制造，并于1920更新，配备了可接、听转换的旋转红色按钮。
1927年，D-08半自动电话
第一部拨号电话，它的出现将代替交换机的人工呼叫系统。拨号装置是在1927年安装的，它真正使用是在1978年。
1927年，交流发电振铃电话
由Kristian Kirks Telefonfabrikker在丹麦Horsens制造，70年代仍在使用。
1929年，自动壁式电话
资料不详。
1930年，D-30半自动镀金电话
此款电话是丹麦企业在1930完成制造的，其特别之处是表面镀金，而当时多数电话漆黑的，并且此电话有拨号装置。
1930年，FL-30自动电话
30年代由丹麦制造的，它用字母拨号。同类电话使用了大约48年。
1935年，自动电话
此款电话被用于与偏远地区的电信交换机的联络，它的设计受到30年代美国电话业的影响。
1943年，CB-43型电话
这部电话是由Kristian Kirks Telefonfabrikker在丹麦制造，它内部设计两种振铃声，用于区别市内外来电。
1951年，F-51自动拨号电话
这部电话是由Kristian Kirks Telefonfabrikker在二次世界大战之后制造的。
1952年，F-52自动拨号电话机
于1952制造，不同于往日黑色电木材料，它是用象牙和较晚一些出现的塑料材料制成。
1956年，“Ericofon”自动拨号电话
此款电话由瑞典L.M.Ericsson设计和制造，命名为Ericofon。它是用新型的材料制成的，比传统电话的听筒还轻得多。
1968年，F-68自动拨号电话
这部电话是七十年代最为常见的电话，它最初设计是在六十年代，在丹麦被广泛制造生产。
1970年，F-68按钮拨号电话
丹麦首次使用的按钮电话，这部电话是用数字按钮代替原来的拨号方式。
1976年，76E/DK80型按钮拨号电话
在1972由Jutland Telephone公司最初制造的。
1979年，F-79按钮拨号式计费电话
此款电话介于普通电话与公用电话之间，它主要用于服务场所、旅馆等类似地方，可以防盗打电话功能。 1980年，DA-80按钮拨号电话
这部电话的设计标志着电子学理论真正进入电话行业。
1982年，便携式电报电话
此款电话由Ericsson无线系统所制造，当时它只能在丹麦、芬兰、挪威及瑞典等国家使用，它的出现为以后GSM移 动电话系统开辟了新的天地。
1983年，DanMark 2按钮电话
DanMark2于1983年制造，是八十年代最先进技术的体现。它具有许多功能，如电话号码记忆功能、重拨功能、监听功能、24种铃声
