第十章电磁波与信息技术(123)

1、打开收音机、电视机收到几个节目，但是收音机、电视机和广播电台、电视台之间并没有连着线，那它们是怎样收到声音和图像的呢？电磁波第一节.神奇的电磁波1 1、回忆：声音是如何产生的？、回忆：声音是如何产生的？ 又是又是通过通过_以以_形式传播的；形式传播的；“频率频率”是指是指_ ._ .介质介质声波声波发声体在一秒内振动的次数发声体在一秒内振动的次数2 2、有线电话是如何将信息传到远方、有线电话是如何将信息传到远方的？（即基本工作原理？）的？（即基本工作原理？）声信号声信号电信号电信号声信号声信号话筒话筒对方听筒对方听筒（通过导线传输通过导线传输）电磁波的产生电磁波的产生（类比水波、声波研究）（类

2、比水波、声波研究）木棍在水面处上下振木棍在水面处上下振动，使该处水也振动动，使该处水也振动通过水使振动向外通过水使振动向外传播，形成水波传播，形成水波发声体振动发声体振动通过介质使振动向通过介质使振动向外传播，形成声波外传播，形成声波导线中迅速变化导线中迅速变化的电流会在空间的电流会在空间激起电磁波激起电磁波返回电磁波的传播：电磁波的传播：1 1、想想，电磁波的传播需要介质吗？、想想，电磁波的传播需要介质吗？电磁波可在真空或其它一些介质中传播电磁波可在真空或其它一些介质中传播。电磁波在真空中的传播速度（电磁波在真空中的传播速度（波速波速）：）： c c=2.99792458=2.9979245

3、810108 8 m/sm/s3.03.010108 8 m/sm/s电磁波的传播电磁波的传播 说明说明 ：在真空（或空气中），电磁波在真空（或空气中），电磁波的波速为的波速为3 310 08 8 m/sm/s，是一个定值。是一个定值。返回阅读课本阅读课本p21p21： 描述电磁波描述电磁波1.1.波长：波长：2.2.认识电磁波谱认识电磁波谱电磁波的传播电磁波的传播3、电磁波的波长、电磁波的波长 、频率、频率f f 、波速、波速C三三者的关系：者的关系：波速波速= =波长波长频率频率 即即 注意注意 公式中各物理量单位的统一！公式中各物理量单位的统一！ （m/sm/s；m m；Hz)Hz)；公

4、式可变形：公式可变形：cf853 10/3 10/cm skm s 波长频率电磁波的传播电磁波的传播解：解： c=c=f f 3.03.010108 8m/s)/(m/s)/(97.497.410106 6Hz)Hz)=3.08m答：该电磁波的波长是答：该电磁波的波长是3.083.08m m。 例题例题 ：某调频立体声广播的频率是某调频立体声广播的频率是 97.497.4MHz,MHz,求它的波长是多少？求它的波长是多少？二二. .电磁波谱及其应用电磁波谱及其应用(p23)(p23)电磁波谱分布示意图电磁波谱分布示意图按频率由小到大（波长由大到小）排列形成的电按频率由小到大（波长由大到小）排列

5、形成的电磁波谱是：无线电波（长波、中波、短波、微磁波谱是：无线电波（长波、中波、短波、微波）、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、波）、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、射线射线 电磁波除了用于通信外还有很电磁波除了用于通信外还有很多别的应用，比如微波炉就是利用多别的应用，比如微波炉就是利用电磁波来加热食品的，也许你发现电磁波来加热食品的，也许你发现用于微波炉中的盘子都不是金属做用于微波炉中的盘子都不是金属做的，这是为什么？的，这是为什么？ 因电磁波的产生是由于电流的因电磁波的产生是由于电流的迅速变化而在电流周围产生磁场，迅速变化而在电流周围产生磁场，它能在金属中产生强大的电流，损它能在金属中产

6、生强大的电流，损坏微波炉。坏微波炉。隐形飞机隐形飞机是一种先进的军用飞机，隐形飞机是一种先进的军用飞机，可以防止被雷达发现，隐形飞机可以防止被雷达发现，隐形飞机用的主要是用的主要是 材料，材料，它能减少飞机对电磁波它能减少飞机对电磁波 ，使，使雷达很难发现它。雷达很难发现它。吸收电磁波吸收电磁波反射反射电磁波具有能量。不同电磁波具有不同的能量和频率范围，因此具有不同的物理特性和用途。电磁波广泛应用于生产、生活、工作、科学研究、军事、交通等各个领域。电磁波的危害电磁波的危害尽管电磁波为人类造福，但也给人类带来尽管电磁波为人类造福，但也给人类带来某些害处，它会干扰人体生理节律，破坏某些害处，它会干

7、扰人体生理节律，破坏免疫机能，引起头疼、失眠等症状，常被免疫机能，引起头疼、失眠等症状，常被人们称为人们称为“无形杀手无形杀手”。1995年年4月，美月，美国一架飞机在航行中，由于机上有人使用国一架飞机在航行中，由于机上有人使用手机，使机上的电子设备全部失灵，飞机手机，使机上的电子设备全部失灵，飞机偏离了航线。所以，电磁污染对人类生存偏离了航线。所以，电磁污染对人类生存环境的干扰已成为环境科学中的新课题。环境的干扰已成为环境科学中的新课题。一、电磁波的产生迅速变化的电流可以产生电磁波。迅速变化的电流可以产生电磁波。二、电磁波的传播电磁波的传播不需要介质。但电磁波可以在固体、液体和气体中传播。三

8、、电磁波传播速度853 10/3 10/cm skm s 总结总结反馈练习反馈练习1一粒小石块投入平静的水中就会激起一粒小石块投入平静的水中就会激起 ；打鼓时，鼓面的振动在空气中形成打鼓时，鼓面的振动在空气中形成 ；导 线 中 电 流 的 迅 速 变 化 会 在 空 间 激导 线 中 电 流 的 迅 速 变 化 会 在 空 间 激起起 。2电磁波可以给我们传递各种信息，在我们电磁波可以给我们传递各种信息，在我们家庭生活中所用的家庭生活中所用的 、 等都是利用等都是利用电磁波来传递信息的电器。电磁波来传递信息的电器。水波水波声波声波电磁波电磁波手机手机电视电视2 2、以下说法中正确的是（、以下说

9、法中正确的是（ ）A A、频率越大的电磁波，它的传、频率越大的电磁波，它的传 播速度越大。播速度越大。B B、电磁波和声波一样不能在真、电磁波和声波一样不能在真 空中传播。空中传播。C C、不同频率、不同波长的电磁、不同频率、不同波长的电磁 波，它们的传播速度相同。波，它们的传播速度相同。D D、以上说法都正确。、以上说法都正确。C C、关于电磁波的说法中正确的（、关于电磁波的说法中正确的（ ）A A、电磁波只能在真空中传播。、电磁波只能在真空中传播。B B、波长不同的电磁波的速度不同。、波长不同的电磁波的速度不同。C C、电磁波是沿某一特定方向向空、电磁波是沿某一特定方向向空 间远处传播的。

10、间远处传播的。D D、变化的电流在周围的空间产生、变化的电流在周围的空间产生 电磁波。电磁波。D D、在短波、中波和长波这三种、在短波、中波和长波这三种电磁波中频率最大的是（电磁波中频率最大的是（ ）A A、短波、短波 B B、中波、中波 C C、长波、长波 D D、一样大、一样大A、电磁波的传播是宇宙间的物质运、电磁波的传播是宇宙间的物质运动最快的。目前人们公认的电磁波的动最快的。目前人们公认的电磁波的速度值约为速度值约为 kmkms s这与我们在这与我们在前面认识过的前面认识过的 ( (选填选填“光光”或或“声声音音”)”)的传播速度相同。的传播速度相同。5 5某电视台节目的发射频率为某电

11、视台节目的发射频率为3 310105 5MHzMHz，其波长为其波长为 ( ) ( ) A A1 m B1 m B1 dm 1 dm C C1 cm D1 cm D1 mm1 mm3.0108光光D、福建都市生活台是福州市民出行时，、福建都市生活台是福州市民出行时，最常听到的一个百姓喜欢的广播电台。最常听到的一个百姓喜欢的广播电台。若它发射两列电磁波甲和乙，它们的频若它发射两列电磁波甲和乙，它们的频率为率为f f甲甲 f f乙，那么它们的波长相比较乙，那么它们的波长相比较 ( )( )A A 甲甲 乙乙 B B 甲甲 乙乙 C C 甲甲 乙乙 D D无法比较无法比较B9 9雷达发出电磁波后，经

12、过雷达发出电磁波后，经过2.42.410104 4S S 收到回波，则雷达离目标的距离是收到回波，则雷达离目标的距离是: : 3.61012m（2006年太原市）14.我国是世界上手机用户最多的国家手机间是通过 传递信息的我们能听到手机发出的声音，是因为手机中的发声体在 若把一手机放在真空罩中，再用另一手机拨打罩内的手机号码，结果发现罩内手机彩灯闪烁，但却听不到手机的铃声，这是因为 不能传声电磁波振动振动真空姚明正在打电话！第二节、电磁波的应用电磁波在信息方面的应用一电磁波携带信息电磁波会把辐射电磁波的物质固有的信息带出来。二电磁波可以帮助人们获得信息三电磁波能够承载信息传播信息一、电磁波传递

13、声音和图像信号的原理电磁波传递声音和图像信号就象鸽子送信一样.先将信号载在电磁波上，再把载有信号的电磁波发射出去，到达接收处设法从电磁波上把信号检出来. 高频振荡器产生高频振荡器产生高频振荡电流高频振荡电流信号发射机房声音信号声音信号图像信号图像信号发射天线发射天线话筒话筒声声音音图像图像显像管显像管显示显示图像图像发发声声发发射射机机音频音频放大放大音频音频放大放大接接收收机机每个移动电话都是一个每个移动电话都是一个它通过电磁波把你讲话的它通过电磁波把你讲话的信息发射到空中；同时它又是一信息发射到空中；同时它又是一个个在空中捕获电在空中捕获电磁波，是你得到对方讲话信息。磁波，是你得到对方讲话

14、信息。移动通信移动通信 2、移动电话靠、移动电话靠_ （较大的固定无线电台）（较大的固定无线电台） 使在不同地方的人可以互相通话使在不同地方的人可以互相通话无绳电话：主机和手机间没有电话线相连，靠无线电波沟通，无绳电话：主机和手机间没有电话线相连，靠无线电波沟通， 主机接在市话网上，相当于一个小型基地台。主机接在市话网上，相当于一个小型基地台。 手机不能离主机太远。手机不能离主机太远。1、移动电话机由、移动电话机由_来传递声音，它既是来传递声音，它既是_又是又是_。电磁波电磁波无线电发射台无线电发射台接收台接收台基地台基地台 收音机内的接收装置就是一个简单的调谐电路移动电话 彩塔接收天线电报大

15、楼上的接收天线移动电话移动电话 电磁波能量特性的应用太阳光是电磁波高频电磁波、X射线、Y射线和激光都具有巨大的能量第三节 改变世界的信息技术古代方法有：古代方法有：狼烟报警（狼烟报警（烽火）、烽火）、快马传书快马传书、飞鸽传书飞鸽传书、口信、口信、水兵旗语等水兵旗语等。越来越宽的信息之路越来越宽的信息之路为什么要用微波通信？为什么要用微波通信？信息理论表明信息理论表明:电磁波频率越高，相同时电磁波频率越高，相同时间内可以传递的信息就越多而微波比间内可以传递的信息就越多而微波比中波、短波、的频率更高，一定时间内中波、短波、的频率更高，一定时间内可以传递更多的信息。可以传递更多的信息。. .微波的

16、波长范围和频率范围是多少微波的波长范围和频率范围是多少? ?微波的波长在微波的波长在10m1mm之间之间,频率频率在之间在之间.MHzMHz510330微波的性质更接近光波:大致沿直线传播. .微波有什么性质微波有什么性质? ?发射发射接收接收微波中继通信微波中继通信微波大致沿直线传播，微波大致沿直线传播，中继站可以把上一站传来的微波中继站可以把上一站传来的微波信号经过接收、放大处理后，再发射到下一站去，信号经过接收、放大处理后，再发射到下一站去，这就这就像接力赛跑一样，一站传一站，像接力赛跑一样，一站传一站，经过很多中继站可以把经过很多中继站可以把信息传递到远方。信息传递到远方。微波中继站的

17、作用是什么微波中继站的作用是什么? ?发射发射接收接收发射发射接收接收微波中继站微波中继站每隔每隔5050千米左右建立一个中继站千米左右建立一个中继站, ,上一站传来上一站传来的信号就可以传递下去的信号就可以传递下去. .微波中继站的建立在距离上有什么要求微波中继站的建立在距离上有什么要求? ?6 6微波通信的优缺点：微波通信的优缺点：优点优点：微波通信的频率高微波通信的频率高, ,传播信息容量大传播信息容量大, ,且中且中继站用计算机监督控制继站用计算机监督控制. .出现故障时能出现故障时能自动自动倒换倒换, ,自动自动报警报警, ,节约了人力资源节约了人力资源. .缺点缺点：微波传送距离越

18、远微波传送距离越远, ,需要需要建立建立的的中继站中继站就就越多越多, , 势必会势必会带来一定的麻烦带来一定的麻烦. .而且在遇而且在遇到雪山、大洋，要本无法建立中继站。到雪山、大洋，要本无法建立中继站。能不能用地球的天然卫星能不能用地球的天然卫星-月球作为一个中月球作为一个中继站呢继站呢? ?不能：因为它离我们太远了，信号衰减、不能：因为它离我们太远了，信号衰减、时间延迟，而且只有当两个通信点同时时间延迟，而且只有当两个通信点同时见到月亮时，才能完成这两点的通信。见到月亮时，才能完成这两点的通信。 卫星通信卫星通信：利用卫星做中继站利用卫星做中继站的微波通信方式的微波通信方式。l阅读并思考

19、阅读并思考: : 二二. .卫星通信卫星通信3.3.卫星通信有哪些优越性卫星通信有哪些优越性? ?1.1.什么是同步卫星什么是同步卫星? ?2.2.要想实现全球通信至少需要几颗同步卫星要想实现全球通信至少需要几颗同步卫星? ?1.同步卫星- 同步卫星绕地球同步卫星绕地球转动的周期转动的周期跟跟地球自转的周期地球自转的周期相同相同, ,相对地球相对地球”静止静止”, ,所以叫做所以叫做”同步同步”卫星卫星地球同步通信卫星地球同步通信卫星地球同步通信卫星地球同步通信卫星2.2.要想实现全球通信至少需要几颗同步卫星要想实现全球通信至少需要几颗同步卫星? ?用三颗同步卫星就可以实现全球通信用三颗同步卫

20、星就可以实现全球通信3.3.卫星通信的优点卫星通信的优点: :远距离传递信息通信容量大干扰小、质量好、功效高。光纤通信：利光纤通信：利用频率更高的用频率更高的光波进行信息光波进行信息传递传递 三、光纤通信 1.1.激光的特点激光的特点频率单一、方向高度集中频率单一、方向高度集中。平行度好。能量高。2.激光在光导纤维里传播依据了什么科学原理? 全反射全反射3.光导纤维:激光用于实际通信的一种特殊管道，它是很细很细的玻璃丝.FLASH普通光普通光优点优点容量大。容量是微波的容量大。容量是微波的 百万倍、千万倍百万倍、千万倍缺陷缺陷难以携带信息。夹杂难以携带信息。夹杂许多不同波长（频率）的光。许多不

21、同波长（频率）的光。激光激光频率单一，方向高度集中频率单一，方向高度集中光导纤维光导纤维光在光导纤维中传输，光在光导纤维中传输，损耗小，可长距离传输损耗小，可长距离传输，光纤通信光纤通信容量极大，不怕雷击，容量极大，不怕雷击，不受电磁干扰，通信不受电磁干扰，通信质量高，保密性好质量高，保密性好激光通信与激光通信与_ 通信类通信类似，即先把声音和图像信似，即先把声音和图像信号调制到号调制到_上，然后把上，然后把它们发射出去，最后用接它们发射出去，最后用接收装置把声音和图像信号收装置把声音和图像信号检出来。检出来。有线电有线电激光激光4.光纤通信的优势光纤通信的优势光在光导纤维中传输损耗小光在光导

22、纤维中传输损耗小, ,可长距可长距离传输离传输. .光纤通信光纤通信, ,通信容量大通信容量大, ,不怕雷击，不受电磁干扰，通信质量不怕雷击，不受电磁干扰，通信质量高高, ,保密性好保密性好. .四、移动通信（p32)移动通信系统从20世纪80年代诞生以来，到2020年将大体经过5代的发展历程，而且到2010年，将从第3代过渡到第4代(4G)。到4G，除蜂窝电话系统外，宽带无线接入系统、毫米波LAN、智能传输系统(ITS)和同温层平台(HAPS)系统将投入使用。未来几代移动通信系统最明显的趋势是要求高数据速率、高机动性和无缝隙漫游。实现这些要求在技术上将面临更大的挑战。此外，系统性能(如蜂窝规

23、模和传输速率)在很大程度上将取决于频率的高低。考虑到这些技术问题，有的系统将侧重提供高数据速率，有的系统将侧重增强机动性或扩大覆盖范围。 移动通信系统从用户角度看，可以使用的接入技术包括：蜂窝移动无线系统，如3G；无绳系统，如DECT；近距离通信系统，如蓝牙和DECT数据系统；无线局域网(WLAN)系统；固定无线接入或无线本地环系统；卫星系统；广播系统，如DAB和DVB-T；ADSL和Cable Modem。五、网络通信 信息之路小结信息之路小结微波通信微波通信频率在频率在30MHz30MHz3310105 5MHzMHz卫星通信卫星通信用通信卫星转为用通信卫星转为微波中继站微波中继站光纤通信光纤通信激光在光导纤维激光在光导纤维中传播中传播网络通信网络通信把计算机联在一把计算机联在一起进行通信起进行通信检测检测1 1信息理论表明：作为载体的电磁波，信息理论表明：作为载体的电磁波， 越高，越高，在相同时间内传输的在相同时间内传输的 就越多就越多2 2电视广播的工作频率一般为电视广播的工作频率一般为30 30 MHzMHz3 310105 5MHzMHz，声音广播的工作频率一般为声音广播的工作频率一般为102 102 kHzkHz3