電磁波的發(fā)射和接收(上課用)

1、 3、電磁波的頻率和波長(zhǎng)之間的關(guān)系、電磁波的頻率和波長(zhǎng)之間的關(guān)系 無(wú)線電波的發(fā)射：無(wú)線電波的發(fā)射： 問(wèn)題：?jiǎn)栴}：我們要傳遞的訊號(hào)不是等幅我們要傳遞的訊號(hào)不是等幅高頻振蕩電高頻振蕩電 流流，而是一些，而是一些低頻訊號(hào)低頻訊號(hào)（如：聲音訊號(hào)頻率只（如：聲音訊號(hào)頻率只 有幾百至幾千赫茲，圖象訊號(hào)頻率也不過(guò)上萬(wàn)有幾百至幾千赫茲，圖象訊號(hào)頻率也不過(guò)上萬(wàn) 赫茲赫茲）能否把它們能否把它們直接發(fā)送直接發(fā)送出去？出去？ 類(lèi)比：類(lèi)比：( (電磁波發(fā)射電磁波發(fā)射汽車(chē)運(yùn)貨汽車(chē)運(yùn)貨) ) “貨物貨物”要傳送的要傳送的聲音、圖象聲音、圖象等訊號(hào)等訊號(hào) “汽車(chē)汽車(chē)”振蕩器產(chǎn)生的高頻交變電流（振蕩器產(chǎn)生的高頻交變電流（載波載

2、波） “裝上貨物裝上貨物”的過(guò)程的過(guò)程調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)過(guò)程過(guò)程 無(wú)線電波的發(fā)射：無(wú)線電波的發(fā)射： 把信息加到載波上，使載波隨信號(hào)而改變叫把信息加到載波上，使載波隨信號(hào)而改變叫調(diào)制調(diào)制。 使高頻載波的使高頻載波的振幅隨信號(hào)而改變振幅隨信號(hào)而改變叫做叫做調(diào)幅調(diào)幅(AM) 使高頻載波的使高頻載波的頻率隨信號(hào)而改變頻率隨信號(hào)而改變叫做叫做調(diào)頻調(diào)頻(FM) 調(diào)幅廣播調(diào)幅廣播(AM)：中波中波和和短波短波波段；波段； 調(diào)頻廣播調(diào)頻廣播(FM)：微波微波（甚高頻和超高頻波段）（甚高頻和超高頻波段） 發(fā)射過(guò)程發(fā)射過(guò)程: 調(diào)制調(diào)制 調(diào)頻調(diào)頻 調(diào)幅調(diào)幅 聲音信號(hào)的調(diào)制過(guò)程：聲音信號(hào)的調(diào)制過(guò)程： 調(diào)幅波的形成：調(diào)幅

3、波的形成： 調(diào)頻波的形成：調(diào)頻波的形成： 無(wú)線電波的接收：無(wú)線電波的接收： 接收電路接收電路 在無(wú)線電技術(shù)中，用天線和地線組成的接收在無(wú)線電技術(shù)中，用天線和地線組成的接收 電路來(lái)接收電磁波電路來(lái)接收電磁波 選臺(tái)選臺(tái) （電諧振（電諧振 ） 調(diào)諧調(diào)諧 1）電諧振：電諧振：當(dāng)接收電路的當(dāng)接收電路的固有頻率固有頻率跟接收到的跟接收到的 電磁波的頻率相同時(shí)，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電磁波的頻率相同時(shí)，接收電路中產(chǎn)生的振蕩 電流最強(qiáng)，這種現(xiàn)象叫做電諧振，相當(dāng)于機(jī)械電流最強(qiáng)，這種現(xiàn)象叫做電諧振，相當(dāng)于機(jī)械 振動(dòng)中的振動(dòng)中的共振共振。 2）使接收電路產(chǎn)生電諧振的過(guò)程叫做）使接收電路產(chǎn)生電諧振的過(guò)程叫做調(diào)諧調(diào)諧，

4、能夠調(diào)諧的接收電路叫做調(diào)諧電路。能夠調(diào)諧的接收電路叫做調(diào)諧電路。 3 3）檢波：從接收到的高頻信號(hào)電流中）檢波：從接收到的高頻信號(hào)電流中“檢檢” 出所攜帶的信號(hào)，叫做出所攜帶的信號(hào)，叫做檢波檢波，它是調(diào)制的逆過(guò)，它是調(diào)制的逆過(guò) 程，因此也叫程，因此也叫解調(diào)解調(diào)。 接收過(guò)程接收過(guò)程: 調(diào)諧調(diào)諧 利用利用“電諧振電諧振” 檢波（解調(diào)）檢波（解調(diào)）接收接收 電視電視 移動(dòng)電話移動(dòng)電話 信號(hào)信號(hào) 調(diào)制調(diào)制 振蕩電流振蕩電流 發(fā)射發(fā)射 調(diào)諧電路調(diào)諧電路解調(diào)解調(diào)輸出輸出 無(wú)線電波發(fā)射和接受流程圖無(wú)線電波發(fā)射和接受流程圖 無(wú)線電波的發(fā)射無(wú)線電波的發(fā)射 無(wú)線電波的接收無(wú)線電波的接收 無(wú)線電波的無(wú)線電波的波段波

5、段分布（根據(jù)：波長(zhǎng)分布（根據(jù)：波長(zhǎng)/ /頻率）頻率） 無(wú)線電波的傳播方式：無(wú)線電波的傳播方式： 長(zhǎng)波長(zhǎng)波 短波短波 微波微波微波微波 問(wèn)題討論問(wèn)題討論: : 為什么為什么不同波段不同波段的無(wú)線電電波采用的無(wú)線電電波采用 不同不同的傳播方式的傳播方式? ? 知識(shí)拓展知識(shí)拓展 長(zhǎng)波長(zhǎng)波: : 波長(zhǎng)較長(zhǎng)，容易產(chǎn)生波長(zhǎng)較長(zhǎng)，容易產(chǎn)生衍射衍射現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 長(zhǎng)波在地面?zhèn)鞑r(shí)能繞過(guò)障礙物長(zhǎng)波在地面?zhèn)鞑r(shí)能繞過(guò)障礙物 （大山、高大建筑物（大山、高大建筑物） 長(zhǎng)波長(zhǎng)波 長(zhǎng)波長(zhǎng)波容易被電離層吸收；容易被電離層吸收； 短波短波容易被電離層反射；容易被電離層反射； 微波微波容易穿過(guò)電離層。容易穿過(guò)電離層。 短波短波

6、微波微波: 頻率很高；頻率很高； 直線傳播。直線傳播。 微波微波 微波微波 中國(guó)實(shí)用通信廣播衛(wèi)星中國(guó)實(shí)用通信廣播衛(wèi)星 中國(guó)試驗(yàn)通信衛(wèi)星中國(guó)試驗(yàn)通信衛(wèi)星“東方紅東方紅2號(hào)號(hào)” 光的干涉現(xiàn)象光的干涉現(xiàn)象光的衍射現(xiàn)象光的衍射現(xiàn)象 光是一種波光是一種波 19 19世紀(jì)中葉，光的波動(dòng)說(shuō)已經(jīng)得到了公認(rèn)，世紀(jì)中葉，光的波動(dòng)說(shuō)已經(jīng)得到了公認(rèn)， 但是光波的本質(zhì)到底是什么，是像水波？還但是光波的本質(zhì)到底是什么，是像水波？還 是像聲波呢？是像聲波呢？ 19 19世紀(jì)世紀(jì)6060年代，麥克斯韋預(yù)言了電磁波年代，麥克斯韋預(yù)言了電磁波 的存在，并從理論上得出電磁波在真空中的傳的存在，并從理論上得出電磁波在真空中的傳 播速

7、度應(yīng)為：播速度應(yīng)為： sm1011.3 8 光是一種電磁波光是一種電磁波 光速光速 1 1、麥克斯韋根據(jù)電磁理論，發(fā)現(xiàn)電磁波的波、麥克斯韋根據(jù)電磁理論，發(fā)現(xiàn)電磁波的波 速與光速相同，提出了光是一種電磁波的假速與光速相同，提出了光是一種電磁波的假 說(shuō)說(shuō) 赫茲通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了光的電磁本質(zhì)赫茲通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了光的電磁本質(zhì). . 光的電磁說(shuō)把光學(xué)和電學(xué)統(tǒng)一起來(lái)了光的電磁說(shuō)把光學(xué)和電學(xué)統(tǒng)一起來(lái)了 關(guān)于光的電磁說(shuō)的幾點(diǎn)強(qiáng)調(diào) 2 2、光的顏色是由電磁波的頻率決定的、光的顏色是由電磁波的頻率決定的 不同頻率的色光在真空中波速相同，在介質(zhì)不同頻率的色光在真空中波速相同，在介質(zhì) 中波速不同中波速不同 同一色光在不同介

8、質(zhì)中，頻率（顏色）不變，同一色光在不同介質(zhì)中，頻率（顏色）不變， 波長(zhǎng)和波速都要改變波長(zhǎng)和波速都要改變 在同一介質(zhì)中，頻率越高，波速越小在同一介質(zhì)中，頻率越高，波速越小 關(guān)于光的電磁說(shuō)的幾點(diǎn)強(qiáng)調(diào) 3 3、電磁波與機(jī)械波的比較、電磁波與機(jī)械波的比較: : 共同點(diǎn)：共同點(diǎn)： 都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象；都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象； 它們波動(dòng)的頻率都取決于波源的頻率；它們波動(dòng)的頻率都取決于波源的頻率； 在不同介質(zhì)中傳播，頻率都不變?cè)诓煌橘|(zhì)中傳播，頻率都不變 關(guān)于光的電磁說(shuō)的幾點(diǎn)強(qiáng)調(diào) 3 3、電磁波與機(jī)械波的比較、電磁波與機(jī)械波的比較: : 不同點(diǎn)：不同點(diǎn)： 機(jī)械波的傳播一定需要介質(zhì)，其波速與介質(zhì)的機(jī)械波的

9、傳播一定需要介質(zhì)，其波速與介質(zhì)的 性質(zhì)有關(guān)，與波的頻率無(wú)關(guān)性質(zhì)有關(guān)，與波的頻率無(wú)關(guān) 而電磁波本身就是一種物質(zhì)，它可以在真空中而電磁波本身就是一種物質(zhì)，它可以在真空中 傳播，也可以在介質(zhì)中傳播傳播，也可以在介質(zhì)中傳播 電磁波在真空中傳播的速度均為電磁波在真空中傳播的速度均為3.03.010108 8m ms s， 在介質(zhì)中傳播時(shí)，波速和波長(zhǎng)不僅與介質(zhì)性質(zhì)有在介質(zhì)中傳播時(shí)，波速和波長(zhǎng)不僅與介質(zhì)性質(zhì)有 關(guān)，還與頻率有關(guān)關(guān)，還與頻率有關(guān) 返回返回 關(guān)于光的電磁說(shuō)的幾點(diǎn)強(qiáng)調(diào) 紅外線紅外線 在電磁波中，能夠作用于人的眼睛并引起視在電磁波中，能夠作用于人的眼睛并引起視 覺(jué)的，只是一個(gè)很窄的波段，通常叫做可見(jiàn)

10、光。覺(jué)的，只是一個(gè)很窄的波段，通常叫做可見(jiàn)光。 其中波長(zhǎng)最短的是紫光，波長(zhǎng)約為其中波長(zhǎng)最短的是紫光，波長(zhǎng)約為400nm400nm波波 長(zhǎng)最長(zhǎng)的是紅光，波長(zhǎng)約為長(zhǎng)最長(zhǎng)的是紅光，波長(zhǎng)約為770770nm.nm. 波長(zhǎng)更長(zhǎng)的光不能引起視覺(jué)，叫做紅外線，波長(zhǎng)更長(zhǎng)的光不能引起視覺(jué)，叫做紅外線， 紅外線的波長(zhǎng)范圍很寬紅外線的波長(zhǎng)范圍很寬. . 約為約為 770770nmnm10106 6 nm nm 紅外線紅外線 一切物體一切物體, ,都在輻射紅外線都在輻射紅外線. . 物體溫度越高物體溫度越高, ,輻射的紅外線越強(qiáng)輻射的紅外線越強(qiáng). . 物體溫度越高物體溫度越高, ,輻射的紅外線波長(zhǎng)越短輻射的紅外線波長(zhǎng)

11、越短. . 熱輻射熱輻射-即紅外線輻射即紅外線輻射, ,熱傳遞方式之一熱傳遞方式之一 利用靈敏的紅外線探利用靈敏的紅外線探 測(cè)器接收物體發(fā)出的測(cè)器接收物體發(fā)出的 紅外線，用電子儀器紅外線，用電子儀器 對(duì)收到的信號(hào)進(jìn)行處對(duì)收到的信號(hào)進(jìn)行處 理，就可以知道被測(cè)理，就可以知道被測(cè) 物體的信息物體的信息 紅外線主要作紅外線主要作 用是熱作用，可以用是熱作用，可以 利用紅外線來(lái)加熱利用紅外線來(lái)加熱 物體和進(jìn)行紅外線物體和進(jìn)行紅外線 遙感遙感 紅外線技紅外線技 術(shù)的應(yīng)用術(shù)的應(yīng)用 注意注意: 烤箱中的紅光烤箱中的紅光,不是不是 紅外線紅外線,紅外線是看不見(jiàn)紅外線是看不見(jiàn) 的的. 紅外線感應(yīng)防盜報(bào)警器紅外線感

12、應(yīng)防盜報(bào)警器 它是將紅外線遙感探測(cè)技術(shù)和無(wú)線數(shù)碼遙控它是將紅外線遙感探測(cè)技術(shù)和無(wú)線數(shù)碼遙控 技術(shù)結(jié)合的高科技新型產(chǎn)品，利用人體所產(chǎn)生的技術(shù)結(jié)合的高科技新型產(chǎn)品，利用人體所產(chǎn)生的 微弱紅外線而觸發(fā)。當(dāng)有人試圖進(jìn)入它的探測(cè)范微弱紅外線而觸發(fā)。當(dāng)有人試圖進(jìn)入它的探測(cè)范 圍時(shí)，它就會(huì)發(fā)出警報(bào)聲，直到人離開(kāi)才停止。圍時(shí)，它就會(huì)發(fā)出警報(bào)聲，直到人離開(kāi)才停止。 紅外線反射型檢測(cè)傳感器紅外線反射型檢測(cè)傳感器 它是一種一體化的紅外線發(fā)射、接收器件，內(nèi)它是一種一體化的紅外線發(fā)射、接收器件，內(nèi) 部包含紅外線發(fā)射、接收及信號(hào)放大與處理電部包含紅外線發(fā)射、接收及信號(hào)放大與處理電 路，能夠以非接觸的形式檢測(cè)出前方一定范圍

13、路，能夠以非接觸的形式檢測(cè)出前方一定范圍 內(nèi)的人體或物體。工作穩(wěn)定可靠，性能優(yōu)良，內(nèi)的人體或物體。工作穩(wěn)定可靠，性能優(yōu)良， 可廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)檢測(cè)、報(bào)警和控制等裝可廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)檢測(cè)、報(bào)警和控制等裝 置中。如：光電計(jì)數(shù)器，接近式照明開(kāi)關(guān)，自置中。如：光電計(jì)數(shù)器，接近式照明開(kāi)關(guān)，自 動(dòng)干手器，自控水龍頭，動(dòng)干手器，自控水龍頭， 感應(yīng)門(mén)鈴，倒車(chē)告警電路感應(yīng)門(mén)鈴，倒車(chē)告警電路 紅外線水分計(jì)紅外線水分計(jì) 利用紅外線照射加溫功能利用紅外線照射加溫功能,使使 被測(cè)試樣本內(nèi)的水分蒸發(fā)散失被測(cè)試樣本內(nèi)的水分蒸發(fā)散失, 自動(dòng)換算其含水率自動(dòng)換算其含水率,適用于各形適用于各形 式的產(chǎn)品水分測(cè)定式的產(chǎn)品水分測(cè)

14、定, 依其功能特依其功能特 性可分為上皿天平式、電子天平性可分為上皿天平式、電子天平 式、陶瓷熱管式及最新研發(fā)產(chǎn)品式、陶瓷熱管式及最新研發(fā)產(chǎn)品 -微量水分計(jì)微量水分計(jì) 紅外溫度變送器紅外溫度變送器 它是一個(gè)非接觸測(cè)量系統(tǒng)，根據(jù)紅外輻射它是一個(gè)非接觸測(cè)量系統(tǒng)，根據(jù)紅外輻射 的測(cè)量原理，由一個(gè)濾鏡和紅外探測(cè)器的測(cè)量原理，由一個(gè)濾鏡和紅外探測(cè)器(熱電偶熱電偶 堆堆)組成。使用時(shí)對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)物體，能測(cè)量物體的組成。使用時(shí)對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)物體，能測(cè)量物體的 溫度溫度 返回返回 紫外線紫外線 紫外線也是不可見(jiàn)光，他的波長(zhǎng)比紫光還短，紫外線也是不可見(jiàn)光，他的波長(zhǎng)比紫光還短， 大約為大約為5nm5nm40nm40nm紫外

15、線有熒光作用，有些物紫外線有熒光作用，有些物 質(zhì)受到紫外線照射時(shí)可以發(fā)出可見(jiàn)光質(zhì)受到紫外線照射時(shí)可以發(fā)出可見(jiàn)光 紫外線可以促使人體合成維生素紫外線可以促使人體合成維生素D D，有助于人，有助于人 體對(duì)鈣的吸收，所以兒童經(jīng)常曬太陽(yáng)能夠預(yù)防缺體對(duì)鈣的吸收，所以兒童經(jīng)常曬太陽(yáng)能夠預(yù)防缺 鈣引起的佝僂病，但是過(guò)多的紫外線會(huì)使皮膚粗鈣引起的佝僂病，但是過(guò)多的紫外線會(huì)使皮膚粗 糙，甚至誘發(fā)皮膚癌糙，甚至誘發(fā)皮膚癌 紫外線能夠殺滅多種細(xì)菌，可以用紫外線進(jìn)行紫外線能夠殺滅多種細(xì)菌，可以用紫外線進(jìn)行 消毒消毒 注意：紅外線與紫外線人眼都是看不到的注意：紅外線與紫外線人眼都是看不到的 畫(huà)面上可以清晰的看到錢(qián)畫(huà)面上

16、可以清晰的看到錢(qián) 幣上的防偽標(biāo)記幣上的防偽標(biāo)記 返回返回 紫外線紫外線 注意注意: 消毒燈、驗(yàn)鈔機(jī)燈看起消毒燈、驗(yàn)鈔機(jī)燈看起 來(lái)是淡藍(lán)色的。這不是紫外來(lái)是淡藍(lán)色的。這不是紫外 線。線。 紫外線看不見(jiàn)。紫外線看不見(jiàn)。 消毒燈、驗(yàn)鈔機(jī)燈除發(fā)消毒燈、驗(yàn)鈔機(jī)燈除發(fā) 出紫外線外，還發(fā)出少量紫出紫外線外，還發(fā)出少量紫 光和藍(lán)光光和藍(lán)光 倫琴射線倫琴射線 波長(zhǎng)比紫外線更短的光叫做倫琴射線，也叫波長(zhǎng)比紫外線更短的光叫做倫琴射線，也叫 X X射線射線. .是德國(guó)物理學(xué)家倫琴在是德國(guó)物理學(xué)家倫琴在18951895年發(fā)現(xiàn)年發(fā)現(xiàn) 的他的穿透能力很強(qiáng)，能使包在黑紙里的照的他的穿透能力很強(qiáng)，能使包在黑紙里的照 像底片感光

17、，下圖是產(chǎn)生像底片感光，下圖是產(chǎn)生X X射線的裝置，叫做射線的裝置，叫做X X 射線管：射線管： 1 1、K K是陰極是陰極 2 2、A A是陽(yáng)極是陽(yáng)極 （也叫對(duì)陰極）（也叫對(duì)陰極） 此外還有比倫琴射線波長(zhǎng)此外還有比倫琴射線波長(zhǎng) 更短的電磁波，那就是更短的電磁波，那就是射線，射線， 我們將在以后學(xué)習(xí)我們將在以后學(xué)習(xí) 返回返回 點(diǎn)擊畫(huà)面觀看動(dòng)畫(huà)點(diǎn)擊畫(huà)面觀看動(dòng)畫(huà) 電磁波譜電磁波譜 波長(zhǎng)短 波長(zhǎng)長(zhǎng) 頻率高 頻率低 按頻率由小到大（波長(zhǎng)由大到?。┡帕行伟搭l率由小到大（波長(zhǎng)由大到小）排列形 成的電磁波譜是：無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、成的電磁波譜是：無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、 紫外線、倫琴射線、紫外線、倫

18、琴射線、射線射線 這些頻率不同的電磁波本質(zhì)是相同的它這些頻率不同的電磁波本質(zhì)是相同的它 們的行為服從共同的規(guī)律，們的行為服從共同的規(guī)律， 但是他們產(chǎn)生的機(jī)理不同，因而具有不同但是他們產(chǎn)生的機(jī)理不同，因而具有不同 的特性在觀察方法和應(yīng)用上也有所不同的特性在觀察方法和應(yīng)用上也有所不同 關(guān)于電磁波譜的幾點(diǎn)強(qiáng)調(diào)關(guān)于電磁波譜的幾點(diǎn)強(qiáng)調(diào) 1 1不同電磁波產(chǎn)生的機(jī)理不同電磁波產(chǎn)生的機(jī)理 無(wú)線電波是振蕩電路中自由電子作周期性無(wú)線電波是振蕩電路中自由電子作周期性 的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的 紅外線、可見(jiàn)光、紫外線是原子外層電子紅外線、可見(jiàn)光、紫外線是原子外層電子 受激發(fā)產(chǎn)生的受激發(fā)產(chǎn)生的 倫琴射線是原子內(nèi)層電子受激發(fā)產(chǎn)生的倫琴射線是原子內(nèi)層電子受激發(fā)產(chǎn)生的 射線是原子核受激發(fā)產(chǎn)生的射線是原子核受激發(fā)產(chǎn)生的 關(guān)于電磁波譜的幾點(diǎn)強(qiáng)調(diào)關(guān)于電磁波譜的幾點(diǎn)強(qiáng)調(diào) 2 2、頻率、頻率( (波長(zhǎng)波長(zhǎng)) )不同的電磁波表現(xiàn)出作用不同不同的電磁波表現(xiàn)出作用不同 紅外線主要作用是熱作用，可以利用紅外線紅外