Ernst Ruhmer

Encyclopédie

Ernst Walter Ruhmer (15 décembre 1878 – 8 avril 1913) était un physicien allemand, connu pour ses recherches sur les applications pratiques des propriétés photosensibles du sélénium, qu’il a utilisées dans le développement de la téléphonie sans fil grâce à l’utilisation de transmissions optiques en visibilité directe, de l’enregistrement audio sur film sonore et des transmissions télévisées par câble.

Carrière

Fils d’un inventeur, il étudie les mathématiques et les sciences naturelles à Berlin de 1897 à 1900 et poursuit ses études à Gießen l’année suivante. Ses premiers travaux comprennent des recherches approfondies sur le développement de cellules photoélectriques au sélénium, qui sont plus sensibles et réagissent plus rapidement aux effets de l’éclairage. En décembre 1902, avec Salomon Kalischer, ils obtiennent le brevet allemand 151 971 pour leur méthode de production d’images photographiques par exposition de plaques conductrices d’électricité recouvertes de sélénium. Ruhmer conçoit également un interrupteur de commande sensible à la lumière, utilisant une cellule au sélénium, qui est utilisé avec succès pour arrêter automatiquement le flux de gaz d’éclairage d’une bouée pendant la journée. En 1904, il crée un laboratoire de physique privé, situé dans le sud-ouest de Berlin.
Ruhmer a d’abord été largement reconnu pour ses travaux visant à améliorer le téléphone optique sans fil d’Alexander Graham Bell, le photophone. Introduit en 1880, cet appareil utilisait des cellules de sélénium dans le récepteur pour convertir en son la lumière fluctuante produite par l’unité émettrice. Mais l’invention de Bell n’avait qu’une portée de quelques centaines de mètres et il mit rapidement fin à ses recherches sur cet appareil. Ruhmer pensait que la plus grande sensibilité de ses cellules au sélénium, combinée aux capacités de réception supérieures de l' »arc vocal » du professeur H.T. Simon, rendrait le photophone pratique sur de plus longues distances de signalisation.

Il effectue une série de transmissions expérimentales sur la rivière Havel et le lac Wannsee de 1901 à 1902. Il rapporte avoir atteint des distances d’émission de 15 kilomètres dans de bonnes conditions, avec un succès égal le jour et la nuit, bien que dépendant des conditions météorologiques. Il poursuit ses expériences à Berlin jusqu’en 1904, en collaboration avec la marine allemande, qui lui fournit des réflecteurs de grande puissance pour les transmissions.

Ruhmer effectue également des recherches sur les transmissions audio par signaux radio. En 1904, il obtient, avec Adolf Pieper, le brevet allemand 173 396, « Procédé pour générer des oscillations électriques non amorties en permanence », qui décrit une méthode pour créer des transmissions « à ondes continues » à l’aide d’un tube à vide à vapeur de mercure.
En 1904, il a mis au point un alternateur qui produisait des fréquences de transmission allant jusqu’à 120 000 cycles par seconde. Cependant, cet effort n’a jamais dépassé un prototype de base qui générait moins de 0,001 watt.

Il étudie également les transmissions radiotéléphoniques à l’aide d’un émetteur à étincelles à haute fréquence. Ces travaux sont réalisés au cours de l’hiver 1904-1905, mais cette approche n’a que des résultats limités, car il observe plus tard que « la parole transmise par contact microphonique et par téléphone est irrégulière, interrompue comme celle d’un bègue ».

En 1906, s’inspirant largement de l’émetteur à arc d’hydrogène mis au point par le Danois Valdemar Poulsen, il annonce avoir construit un émetteur capable de produire des fréquences allant jusqu’à 300 000 cycles par seconde. Bien que la qualité des transmissions audio obtenues soit « étonnamment bonne » et qu’il pense que la portée de la transmission pourrait s’étendre à plusieurs kilomètres, ces essais n’ont été réalisés qu’à une distance de 500 mètres.

Il a également étudié les transmissions par ondes porteuses (connues à l’époque sous le nom de « sans fil câblé »), dans lesquelles de multiples signaux radio sont transmis sur un conducteur électrique, qui agit comme un guide d’ondes transportant les signaux vers des emplacements désignés. En 1911, il a été rapporté qu’au cours d’une démonstration récente, « quatre transmissions (musique allemande, musique française, chansons et gramophone, respectivement) ont été effectuées simultanément, mais que le nombre peut évidemment être considérablement augmenté sans aucune perturbation ».
En 1907, il écrit « Drahtlose Telephonie », traduit par James Robert Erskine-Murray et publié en 1908 sous le titre « Wireless Telephony in Theory and Practice » (Téléphonie sans fil en théorie et en pratique). Cet ouvrage passe en revue les différentes technologies étudiées pour la téléphonie sans fil, y compris les recherches sur les téléphones optiques et les développements plus récents en matière de radiotéléphones. Il a rapidement été reconnu que les transmissions radio étaient supérieures pour la plupart des applications, car elles n’étaient pas affectées par les conditions météorologiques et n’étaient pas limitées aux transmissions en visibilité directe.

En 1900, dans le cadre de ses recherches sur les téléphones optiques sans fil, Ruhmer a enregistré les fluctuations lumineuses de l’arc de transmission sous la forme de différentes bandes claires et foncées sur un rouleau continu de film photographique. Il a ensuite déterminé qu’il pouvait inverser le processus et reproduire le son enregistré de cette bande photographique en projetant une lumière vive sur la bande de film, et la lumière variable résultante a illuminé une cellule de sélénium. Les variations de luminosité provoquent une variation correspondante de la résistance du sélénium aux courants électriques, qui est utilisée pour moduler le son produit dans un récepteur téléphonique. Il résuma les résultats en ces termes : « C’est vraiment un processus merveilleux : le son devient de l’électricité, qui devient de la lumière, qui provoque des actions chimiques, qui redeviennent de la lumière et de l’électricité, et enfin du son. Il appela cette invention le photophone. Le concept général fut finalement adopté pour la production de films sonores.
Ruhmer étudie l’utilisation de cellules de sélénium comme éléments d’image pour un récepteur de télévision. À la fin de l’année 1909, il démontre avec succès en Belgique la transmission d’images simples sur un câble téléphonique reliant le Palais de justice de Bruxelles à la ville de Liège, soit une distance de 115 km. Cette démonstration a été décrite à l’époque comme « le premier modèle fonctionnel d’un appareil de télévision au monde ». Cette démonstration a été décrite à l’époque comme « le premier modèle fonctionnel d’un téléviseur au monde », mais son dispositif ne comportait que 25 cellules et ne pouvait donc représenter que des formes géométriques simples. Ruhmer était convaincu que la production d’un système capable de produire des images de plus haute définition « n’était qu’une question d’argent ». Cependant, à raison de 15 livres sterling par cellule de sélénium, il estime qu’un système de 4 000 cellules coûterait environ 60 000 livres sterling et qu’un mécanisme de 10 000 cellules capable de reproduire « une scène ou un événement nécessitant un arrière-plan paysager » coûterait environ 150 000 livres sterling. En raison de son coût élevé, il n’envisage pas que son dispositif puisse être utilisé par les particuliers, mais il imagine que des bureaux centraux pourraient être installés dans les grandes villes et que les clients concluraient des accords pour utiliser le service.

Il espère que l’exposition universelle de Bruxelles (1910) financera la construction d’un appareil perfectionné comportant beaucoup plus de cellules, qui servira de vitrine à l’exposition. Cependant, la dépense estimée à 250 000 livres sterling s’est avérée trop élevée, et la recherche sur la télévision s’est tournée vers l’utilisation du tube cathodique dans les récepteurs, qui constituait une approche plus appropriée.
La carrière prometteuse de Ruhmer a été interrompue par une maladie qu’il a contractée en 1912 et dont il est mort l’année suivante à l’âge de 34 ans.

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