一、留声机
1889年世界博览会上，在大量很出色的展品中有一件东西引起观众的特别注意。在机器陈列馆里，即在电机和电器馆里，在摆放于专门台子上的爱迪生的另一些发明中间，陈列着几个由红木做成的箱子，里面放着复杂而又特别精巧的机器，并且从机器中伸出一根根长橡皮管。每一根管子的另一端都分出五六根直径更小的管子。每一根更小的管子又都照样分成两个短而且更细小的管子，该管子末端是一个由用鲸须制成的头。博览会的参观者们在这些展品台子前排成了长队。每次可让6个人同时参观这一机器。参观者把管头放进耳朵里。听这一机器的播送；播送的声音极其逼真和清晰，就像真人在说话一样。因此有些听众就产生了怀疑：这是不是在欺骗那些极易轻信稀奇古怪事情的幼稚人呢？有些机器播送的不是说话声，而是音乐。人们可以在留声机里听交响乐队的演奏和某些乐器的演奏，以及歌唱家的歌声。博览会的介绍材料和图文并茂的《展览会指南》中写道：从爱迪生留声机听到的说话声和音乐声的录音，是在博览会开幕前不久才录制成的，而且这种录音可以长时间（究竟多长，不一定）保存下来，直到录音辊子的材料毁掉为止。
早在1877年爱迪生就获得了这一发明的专利权。但是改进这种机器需要许多年顽强劳动，以消除它所存在的许多缺点，让它在实际生活中得到利用。在1889年世界博览会之前，该机器就已完全符合发明者本人所指出的那些要求，可以演示给广大公众。但当时演示的这一机器，也还不是十全十美的。在随后的四十年中，爱迪生没有停止过对留声饥的改进，以及把它用于实际生活的研究工作。直到1929年他才宣称，他将不再对留声机的改进进行研究，并且要把这一机器的生产停下来。
爱迪生对自己的这项发明极其热爱，并把它称之为“最心爱的东西”。爱迪生对1877年来到门罗园的报社记者说：“我发明了许多机器，但这个机器（他把手轻轻放在留声机上以表示他的爱抚心情）是我的最后一个孩子。我相信，它会成长起来，并成为我在晚年的依靠。”“最后一个孩子”这就意味着是当时一项最好的发明。
寻求正确的录音方法和清晰的放音方法，已不是新鲜事了。在爱迪生之前，没有人提出任何一个适用的解决办法。然而在这一问题的解决过程中，有人已经取得了某些成就。例如在1857年来自马尔坚维利的法国印刷工人列翁·斯科特，制造了他所称之为“声波自动记录仪”的仪器，用这种声波自动记录仪就可以录音。
斯科特并没有试图解决另一个任务，即怎样把已录下的音的振动再放出来。大概在斯科特之后又过了20年，另一个法国人查理·格罗在这方面有了一点进展，发明了能录放音的“古声”。这些事实都属于留声机出现前的历史。
爱迪生原没有给自己提出这样一个专门任务：制造会讲话的机器。他是在进行有线通信工作时做了许多观察之后才产生了这个想法。爱迪生是从哪里开始研究留声机的？许多年来这些研究工作是怎样开展起来的呢？他又是怎样不断改进这一机器的呢？
1877年，爱迪生制造了炭精送话器。这一发明使他得到了一大笔钱和独立地位。这时他已在门罗园工作，并已有能力对自己选定的项目进行试验。电话学问题使他很感兴趣，而且他认为，如果能把由电话传送的话记录下来，那么电话的作用就会不可估量地得到提高。在这种情况下，电话甚至比电报的优点还要多一些。
任务是要找到录音和放音的方法。爱迪生已着手进行试验，但他的双耳全聋，使他的试验困难重重。应设法使试验者的耳聋在试验时并不妨碍他的试验。当时爱迪生想出了下面一种巧妙的方法：他把一根短针固定在接收机的膜片上，而只要膜片振动，这根短针就会移动。如果把手指放到针尖附近，那么所感到了的针的压力，而有时甚至是针的刺扎力，就能成为判断信号传送的准确依据。这些试验使爱迪生得出了一个完全合乎逻辑的结论：针既然可以作用于手指，它也就可以作用于纸带，而且纸带上也会留有录下的话的痕迹。
实验室的记事簿上，在1887年7月18日那一天，记下了开始对蜡纸进行试验的情况。后来，爱迪生用裹着锡箔的圆筒来代替蜡纸。在第一台留声机里，针随同膜片的振动而上下运动；因此，音槽是由凸部和凹处组成。这种录音具有可逆性的特性，即声音可以重放。1877年12月24日，爱迪生呈递了留声机专利申请书，1878年2月19日获得了留声机专利特许证，号码是第200521号。
在留声机的发明史中，托·阿·爱迪生还有一项研究工作是起了作用的。爱迪生于1877年2月3日提出了“改进自动电报机”的专利申请，并获得了专利特许证，号码是第213554号。这一发明的实质如下：可以按莫尔斯电码把“点”和“线”刻画到放在旋转圆盘的纸盘上；这样由于杆臂的尖随同电报机接收继电器的衔铁一起移动就制出了很小的齿状螺线纹痕。如果随后把该纸盘放到有触尖的同样的机器中，那么用这些小齿状螺线纹痕就可以制出能自动传往其他线路的电码。因此，在这里就实现了把组合好的电脉冲灌到片子上去的过程，而电脉冲的再现就保证了电报的自动转发。
1877年夏季，爱迪生在研究留声机的过程中制造了“声动机”，这是一个很有趣的玩具。爱迪生把钢针固定在送话器膜片上用来确定振幅，因为钢针的振动能够产生出某种功能。在爱迪生为其女儿制造的这一玩具中，只要对着口承说话，膜片的振动力就传送到一个小轮子上，该轮通过一条小带子带动一个小玩具--锯木工人。在1889年博览会上，爱迪生展出了“声动机”（“声音发动机”或“声动马达”）。
同时爱迪生又产生了一种制造电话增音器的想法，这样就能扩大会讲话机器的应用范围。
当爱迪生转而对机器进行定型设计的时候，他就选择了带有螺旋形槽纹的圆筒表面作录音之用。这样的圆筒（辊子）裹上了能显出膜片运动痕迹的锡箔。由爱迪生的助手约翰-克留济所制作的第一个留声机，是在1877年12月6日制造成的。很快，留声机样机就被送到了《科学的美国》杂志编辑部。最初的一些留声机制作还很粗糙，曾引起人们对它的效用产生怀疑。但爱迪生决心设法改进这一装置，他对演示采取了种种措施并不断地对留声机进行研究。他建立了一个“爱迪生留声机公司”，并于1878年1月举办了留声机展览会。1878年4月18日，爱迪生在华盛顿国家科学院会议上演示了留声机，而后来又演示给海斯总统和著名的美国物理学家约翰·亨利看。在美国，人们到处谈论起留声机来。为了使留声机得到普及，爱迪生于1878年5月6日在《北美评论》上发表了一篇文章，文章中列出了可以使用这一机器的各种场合：
1.不用速记就可以把口授的东西记下来。
2.为丧失视力的人即天生盲人出版留声机“书”。
3.研究演讲人的技巧。
4.播放音乐。
5.录制家庭成员的演说、回忆录和亲人的说话声等。
6.制成音乐匣子和玩具。
7.制出能发出清晰的言语信号的会讲话的时钟。
8.正确地播放外国语的语音。
9.用于教学目的：重复教师的讲解等。
10.与电话机相接：在被传呼的用户未到时记下传来的话，
用于转发或其他联络任务。
的确，留声机的潜力很大，用途是多种多样的。各方面的专家都可以把上面的使用场合加以扩大。安东·鲁宾施坦赞许地评论了留声机，他认为，音乐作品的演唱者应广泛利用留声机，要经常听听录到留声机辊子上的自己的演唱，因为任何一个发音不正确的音调，任何一个声音的走调，都躲不过这些辊子而被录下来。
留声机也在欧洲引起人们很大的兴趣。威廉-普里斯在1878年1月演示了留声机模型，并在伦敦皇家学院作了关于留声机的报告；弗利明格·詹金教授，根据记述制作了一个留声机模型，并在爱丁堡作了关于留声机的报告。在1878年巴黎博览会上，演示了这一尚未完全定型的机器。
1878年上半年，曾试验了各种结构略有不同的留声机。进行了用螺纹槽唱片代替辊子的试验，因为把箔放到平面上要比放到圆筒形辊子上容易。但这时也发现，圆盘中心部位失真严重，以致不得不放弃这种想法。无论是在录音还是在放音的情况下，都不可能用手使辊子以固定不变的角度和速度进行转动，所以就得设计出一个有弹性发条的装置。
爱迪生1878年在巴黎期间，在科学院作了关于留声机的报告，虽然这个科学院一度对自己国家的科学家斯科特和格罗在录音机方面的发明并不感兴趣。留声机也在其他许多国家进行了演示。但在1878年博览会之后，电照明吸引住了爱迪生，他就没有花太多精力对留声机作进一步改进。应当承认，当时的留声机还有重大缺点。例如放出的说话声带有鼻音，“0”这个音发得也不清楚。话语是完全能听辨出来的，但嗓音的音色有些失真。如果重复使用锡录音片，那么放的音色就会愈来愈糟。还有其他一些缺点，而这些缺点是与用摇把相联系的，即在用手来操作摇把的情况下无论是在录音时，还是在放音时都不可能使圆筒做匀速转动。
在1881年巴黎电气博览会上，爱迪生的留声机并没有使人们特别感兴趣。电照明方面的研究工作也吸引住了爱迪生，因此他有几年没有去研究如何改进留声机。在随后的一些年月里，他曾先后花费了近300万美元来进行试验，最后才成功地制造出一种机器，它能录制和播送整套逼真的乐队演奏的交响乐。
二、白炽灯
爱迪生在许多技术领域进行了大量发明。其中有一项发明，随着时光的推移而日臻完善，常常与现代人形影不离，成为不可或缺的东西，而且在全世界迅速和广泛地得到了普及，大大地提高了人们享受的文化生活条件。这项发明就是白炽灯。
在爱迪生以前的75年期间，有许多人曾试图制造并且也实际采用了这种光源。在实际运用中虽然有时获得了令人鼓舞的结果，然而也常常使研究的人大失所望。只有爱迪生合理地用白炽灯解决了电照明问题，因为他把有助于顺利成功地完成发明创造的新原理运用于白炽灯装置中。
爱迪生之所以取得成功，不仅是因为他在设计白炽灯过程中，选择了一条与他的前辈根本不同的合理方法，而且还因为爱迪生着手创造白炽灯的时候，也正是广泛使用白炽灯的先决条件完全成熟的时候。在19世纪70年代中期以前还没有这些先决条件，而其中最主要的先决条件是要有性能良好的发电机。爱迪生开始研究和设计白炽灯正是在对广泛运用白炽灯这种可能性不再有任何怀疑，而公众舆论也要求采纳这一发明的时候。对电照明兴趣的急剧增长，首先是由于卓越的和世界闻名的俄国电工学家、发明家巴维尔-尼古拉耶维奇-亚布罗齐柯夫在电照明方面进行了创造性劳动。
在最早观察电流现象时，就已发现了有创造出电照明的可能性。而这种可能性的发现，恰好是在开始制造第一台发电机（即伏特电堆）并对其功能进行研究的一年之后。许多科学家，特别是捷纳和代维观察到，电流所流经的导线能够变热；其热度能达到白炽和发光程度。1802年代维在伦敦皇家学院讲课时对此作了演示。电流使导线发热的效应，启示人们利用这种效应研制出电光源。
1802年5月，俄国科学院院士瓦西里·弗拉基米罗维奇·彼得罗夫演示了他为试验目的建筑的巨大的伏特电堆，该电堆由4200个铜一锌板组成，能放出高压电流（1600伏特）。在他当众表演的有趣的试验中，发现了两炭极间产生出的稳定的电弧现象。彼得罗夫本人在科学记要《关于伽伐尼伏特试验的通报》（1803年）中，描述了自己对电流所进行的试验，并指出了把电弧现象用于照明的可能性。5年后，即在1807年，赫·代维在制造出这种大电源时，也观察到了电弧现象，并在1812年论述了这种现象。对电弧效应的利用表明，有可能在根本不同于用电流使导线炽热的基础上来制造照明装置。
最后，瓦·弗·彼得罗夫1802年在进行试验时，曾观察到电流通过真空时的放电现象。他第一次观察了辉光放电现象，这是由电流得到的辉光的效应。虽然辉光放电的辉光就其特点来说发光并不太强烈，但它很显然证明由这种电发光能够获得光通量。人所共知，这一创制电光源的趋向比辉光放电和电发光的发现几乎晚了100年才发展起来。
总的说来，18世纪末以前并没有强大的光源：用点燃油脂、油或瓦斯的办法来制造强大光源实际上是不可能的。当需要强光源时，就在灯中装上一个反射光或折射光的光学系统，但在这种情况下也只能稍微增加发光的强度。沿岸的航海灯塔和其他灯光信号装置，就受到这些条件的限制，而不能起更大的作用。大家都知道，人们把建筑在位于亚历山大城的港湾入口处的法罗斯岛上几乎高出海平面1OO米的灯塔，列为古代世界的七大奇迹之一。很难想像出，在古代怎样制造出这种能使几十千米远的海面上的船只看到信号的灯塔照明装置。如果真是这样的话，亚历山大灯塔真算得上是古代世界的奇迹之一了。
19世纪初，对用于信号设备、光线投影等的强光源的需求量增加了。人们开始用所谓的“钙”光即石灰质光来满足这种需求。所谓的石灰质光，就是用炽热的氢氧气流焰把石灰圆筒（或板）加热，使之白热化后所放出的一种热的荧光射线。