第十章电磁波与信息技术(123)汇总

第十章电磁波与信息技术引言打开收音机、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？电磁波一.认识电磁波第一节.神奇的电磁波1、回忆：声音是如何产生的？又是通过____以_____形式传播的；“频率”是指__________________________.介质声波发声体在一秒内振动的次数2、有线电话是如何将信息传到远方的？（即基本工作原理？）声信号电信号声信号话筒对方听筒（通过导线传输）回顾电磁波的产生项目振动源（波源）波的形成水波声波电磁波（类比水波、声波研究）木棍在水面处上下振动，使该处水也振动通过水使振动向外传播，形成水波发声体振动通过介质使振动向外传播，形成声波导体中的电流迅速变化!导线中迅速变化的电流会在空间激起电磁波返回电磁波的传播：1、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。电磁波在真空中的传播速度（波速）：c=2.99792458×108m/s≈3.0×108m/s电磁波的传播[说明]：在真空（或空气中），电磁波的波速为3×108m/s，是一个定值。。返回阅读课本p21：描述电磁波1.波长：λ2.认识电磁波谱电磁波的传播3、电磁波的波长λ、频率f、波速C三者的关系：波速=波长×频率即

[注意]①公式中各物理量单位的统一！（m/s；m；Hz)；②公式可变形：λ=c/f或f=c/λ波长频率电磁波的传播解：∵c=λ•f

∴λ=C/f=(3.0×108m/s)/(97.4×106Hz)=3.08m答：该电磁波的波长是3.08m。[例题]：某调频立体声广播的频率是97.4MHz,求它的波长是多少？二.电磁波谱及其应用(p23)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、γ射线．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的，这是为什么？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，它能在金属中产生强大的电流，损坏微波炉。隐形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，隐形飞机用的主要是

材料，它能减少飞机对电磁波

，使雷达很难发现它。吸收电磁波反射三.电磁波与我们的生活电磁波具有能量。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，破坏免疫机能，引起头疼、失眠等症状，常被人们称为“无形杀手”。1995年4月，美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。一、电磁波的产生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、电磁波传播速度总结反馈练习1．一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

；导线中电流的迅速变化会在空间激起

。2．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

、

等都是利用电磁波来传递信息的电器。水波声波电磁波手机电视2、以下说法中正确的是（）A、频率越大的电磁波，它的传播速度越大。B、电磁波和声波一样不能在真空中传播。C、不同频率、不同波长的电磁波，它们的传播速度相同。D、以上说法都正确。C３、关于电磁波的说法中正确的（）A、电磁波只能在真空中传播。B、波长不同的电磁波的速度不同。C、电磁波是沿某一特定方向向空间远处传播的。D、变化的电流在周围的空间产生电磁波。D４、在短波、中波和长波这三种电磁波中频率最大的是（）A、短波B、中波C、长波D、一样大A６、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速度值约为

km／s这与我们在前面认识过的

(选填“光”或“声音”)的传播速度相同。5．某电视台节目的发射频率为3×105MHz，其波长为()A．1mB．1dmC．1cmD．1mm3.0×108光D８、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。若它发射两列电磁波甲和乙，它们的频率为f甲>f乙，那么它们的波长相比较()A．λ甲>λ乙B．λ甲<λ乙C．λ甲＝λ乙D．无法比较B9．雷达发出电磁波后，经过2.4×104S收到回波，则雷达离目标的距离是:

3.6×1012m（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.电磁波的发射过程高频振荡器产生高频振荡电流

信号发射机房声音信号图像信号发射天线无线电接收过程大家一起想一想电视信号是如何发射和接收的?发射天线电磁波的传播接收天线话筒声音图像摄像机显像管显示图像发声扬声器发射机音频放大音频放大接收机那么移动电话是如何完成通话的？每个移动电话都是一个电磁波发射器，它通过电磁波把你讲话的信息发射到空中；同时它又是一个电磁波接收器，在空中捕获电磁波，是你得到对方讲话信息。移动通信

2、移动电话靠________（较大的固定无线电台）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，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。设立基地台的原因：1、移动电话机由_____来传递声音，它既是__________又是_____。电磁波无线电发射台接收台基地台手机体积小，发射功率不大，天线简单，灵敏度不高。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楼上的接收天线移动电话

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：狼烟报警（烽火）、快马传书、飞鸽传书、口信、水兵旗语等。越来越宽的信息之路一.微波通讯二.卫星通讯三.光纤通讯四.网络通讯１．为什么要用微波通信？信息理论表明:电磁波频率越高，相同时间内可以传递的信息就越多．而微波比中波、短波、的频率更高，一定时间内可以传递更多的信息。２.微波的波长范围和频率范围是多少?微波的波长在10m—1mm之间,频率在之间.微波的性质更接近光波:大致沿直线传播.３.微波有什么性质?发射接收微波中继通信微波大致沿直线传播，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，这就像接力赛跑一样，一站传一站，经过很多中继站可以把信息传递到远方。４．微波中继站的作用是什么?发射接收发射接收微波中继站每隔50千米左右建立一个中继站,上一站传来的信号就可以传递下去５.微波中继站的建立在距离上有什么要求?6．微波通信的优缺点：优点：微波通信的频率高,传播信息容量大,且中继站用计算机监督控制.出现故障时能自动倒换,自动报警,节约了人力资源.缺点：微波传送距离越远,需要建立的中继站就越多,势必会带来一定的麻烦.而且在遇到雪山、大洋，要本无法建立中继站。能不能用地球的天然卫星---月球作为一个中继站呢?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见到月亮时，才能完成这两点的通信。思考

卫星通信：利用卫星做中继站的微波通信方式。阅读并思考:

二.卫星通信3.卫星通信有哪些优越性?1.什么是同步卫星?2.要想实现全球通信至少需要几颗同步卫星?1.同步卫星---同步卫星绕地球转动的周期跟地球自转的周期相同,相对地球”静止”,所以叫做”同步”卫星地球同步通信卫星地球同步通信卫星2.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3.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：利用频率更高的光波进行信息传递三、光纤通信

1.激光的特点频率单一、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普通光优点—容量大。容量是微波的百万倍、千万倍缺陷—难以携带信息。夹杂许多不同波长（频率）的光。激光—频率单一，方向高度集中光导纤维光在光导纤维中传输，损耗小，可长距离传输，光纤通信容量极大，不怕雷击，不受电磁干扰，通信质量高，保密性好．激光通信与____通信类似，即先把声音和图像信号调制到____上，然后把它们发射出去，最后用接收装置把声音和图像信号检出来。

有线电激光4.光纤通信的优势光在光导纤维中传输损耗小,可长距离传输.光纤通信,通信容量大,不怕雷击，不受电磁干扰，通信质量高,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CableModem。五、网络通信

信息之路小结微波通信频率在30MHz~3×105MHz卫星通信用通信卫星转为微波中继站光纤通信激光在光导纤维中传播网络通信把计算机联在一起进行通信检测1．信息理论表明：作为载体的电磁波，

越高，在相同时间内传输的

就越多．2．电视广播的工作频率一般为30MHz～3×105MHz，声音广播的工作频率一般为102kHz～30MHz，由此可知在相同时间内

广播比

广播要传输更多的信息．频率信息电视声音3．微波的频率在

MHz至

MHz之间的电磁波，微波的性质与

更接近，大致也是沿

传播