第十章電磁波與信息技術(shù)(123)

1、打開收音機、電視機收到幾個節(jié)目，但是收音機、電視機和廣播電臺、電視臺之間并沒有連著線，那它們是怎樣收到聲音和圖像的呢？電磁波第一節(jié).神奇的電磁波1 1、回憶：聲音是如何產(chǎn)生的？、回憶：聲音是如何產(chǎn)生的？ 又是又是通過通過_以以_形式傳播的；形式傳播的；“頻率頻率”是指是指_ ._ .介質(zhì)介質(zhì)聲波聲波發(fā)聲體在一秒內(nèi)振動的次數(shù)發(fā)聲體在一秒內(nèi)振動的次數(shù)2 2、有線電話是如何將信息傳到遠方、有線電話是如何將信息傳到遠方的？（即基本工作原理？）的？（即基本工作原理？）聲信號聲信號電信號電信號聲信號聲信號話筒話筒對方聽筒對方聽筒（通過導(dǎo)線傳輸通過導(dǎo)線傳輸）電磁波的產(chǎn)生電磁波的產(chǎn)生（類比水波、聲波研究）（類

2、比水波、聲波研究）木棍在水面處上下振木棍在水面處上下振動，使該處水也振動動，使該處水也振動通過水使振動向外通過水使振動向外傳播，形成水波傳播，形成水波發(fā)聲體振動發(fā)聲體振動通過介質(zhì)使振動向通過介質(zhì)使振動向外傳播，形成聲波外傳播，形成聲波導(dǎo)線中迅速變化導(dǎo)線中迅速變化的電流會在空間的電流會在空間激起電磁波激起電磁波返回電磁波的傳播：電磁波的傳播：1 1、想想，電磁波的傳播需要介質(zhì)嗎？、想想，電磁波的傳播需要介質(zhì)嗎？電磁波可在真空或其它一些介質(zhì)中傳播電磁波可在真空或其它一些介質(zhì)中傳播。電磁波在真空中的傳播速度（電磁波在真空中的傳播速度（波速波速）：）： c c=2.99792458=2.9979245

3、810108 8 m/sm/s3.03.010108 8 m/sm/s電磁波的傳播電磁波的傳播 說明說明 ：在真空（或空氣中），電磁波在真空（或空氣中），電磁波的波速為的波速為3 310 08 8 m/sm/s，是一個定值。是一個定值。返回閱讀課本閱讀課本p21p21： 描述電磁波描述電磁波1.1.波長：波長：2.2.認識電磁波譜認識電磁波譜電磁波的傳播電磁波的傳播3、電磁波的波長、電磁波的波長 、頻率、頻率f f 、波速、波速C三三者的關(guān)系：者的關(guān)系：波速波速= =波長波長頻率頻率 即即 注意注意 公式中各物理量單位的統(tǒng)一！公式中各物理量單位的統(tǒng)一！ （m/sm/s；m m；Hz)Hz)；公

4、式可變形：公式可變形：cf853 10/3 10/cm skm s 波長頻率電磁波的傳播電磁波的傳播解：解： c=c=f f 3.03.010108 8m/s)/(m/s)/(97.497.410106 6Hz)Hz)=3.08m答：該電磁波的波長是答：該電磁波的波長是3.083.08m m。 例題例題 ：某調(diào)頻立體聲廣播的頻率是某調(diào)頻立體聲廣播的頻率是 97.497.4MHz,MHz,求它的波長是多少？求它的波長是多少？二二. .電磁波譜及其應(yīng)用電磁波譜及其應(yīng)用(p23)(p23)電磁波譜分布示意圖電磁波譜分布示意圖按頻率由小到大（波長由大到小）排列形成的電按頻率由小到大（波長由大到?。┡帕?/p>

5、形成的電磁波譜是：無線電波（長波、中波、短波、微磁波譜是：無線電波（長波、中波、短波、微波）、紅外線、可見光、紫外線、倫琴射線、波）、紅外線、可見光、紫外線、倫琴射線、射線射線 電磁波除了用于通信外還有很電磁波除了用于通信外還有很多別的應(yīng)用，比如微波爐就是利用多別的應(yīng)用，比如微波爐就是利用電磁波來加熱食品的，也許你發(fā)現(xiàn)電磁波來加熱食品的，也許你發(fā)現(xiàn)用于微波爐中的盤子都不是金屬做用于微波爐中的盤子都不是金屬做的，這是為什么？的，這是為什么？ 因電磁波的產(chǎn)生是由于電流的因電磁波的產(chǎn)生是由于電流的迅速變化而在電流周圍產(chǎn)生磁場，迅速變化而在電流周圍產(chǎn)生磁場，它能在金屬中產(chǎn)生強大的電流，損它能在金屬中產(chǎn)

6、生強大的電流，損壞微波爐。壞微波爐。隱形飛機隱形飛機是一種先進的軍用飛機，隱形飛機是一種先進的軍用飛機，可以防止被雷達發(fā)現(xiàn)，隱形飛機可以防止被雷達發(fā)現(xiàn)，隱形飛機用的主要是用的主要是 材料，材料，它能減少飛機對電磁波它能減少飛機對電磁波 ，使，使雷達很難發(fā)現(xiàn)它。雷達很難發(fā)現(xiàn)它。吸收電磁波吸收電磁波反射反射電磁波具有能量。不同電磁波具有不同的能量和頻率范圍，因此具有不同的物理特性和用途。電磁波廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、生活、工作、科學研究、軍事、交通等各個領(lǐng)域。電磁波的危害電磁波的危害盡管電磁波為人類造福，但也給人類帶來盡管電磁波為人類造福，但也給人類帶來某些害處，它會干擾人體生理節(jié)律，破壞某些害處，它會干

7、擾人體生理節(jié)律，破壞免疫機能，引起頭疼、失眠等癥狀，常被免疫機能，引起頭疼、失眠等癥狀，常被人們稱為人們稱為“無形殺手無形殺手”。1995年年4月，美月，美國一架飛機在航行中，由于機上有人使用國一架飛機在航行中，由于機上有人使用手機，使機上的電子設(shè)備全部失靈，飛機手機，使機上的電子設(shè)備全部失靈，飛機偏離了航線。所以，電磁污染對人類生存偏離了航線。所以，電磁污染對人類生存環(huán)境的干擾已成為環(huán)境科學中的新課題。環(huán)境的干擾已成為環(huán)境科學中的新課題。一、電磁波的產(chǎn)生迅速變化的電流可以產(chǎn)生電磁波。迅速變化的電流可以產(chǎn)生電磁波。二、電磁波的傳播電磁波的傳播不需要介質(zhì)。但電磁波可以在固體、液體和氣體中傳播。三

8、、電磁波傳播速度853 10/3 10/cm skm s 總結(jié)總結(jié)反饋練習反饋練習1一粒小石塊投入平靜的水中就會激起一粒小石塊投入平靜的水中就會激起 ；打鼓時，鼓面的振動在空氣中形成打鼓時，鼓面的振動在空氣中形成 ；導(dǎo) 線 中 電 流 的 迅 速 變 化 會 在 空 間 激導(dǎo) 線 中 電 流 的 迅 速 變 化 會 在 空 間 激起起 。2電磁波可以給我們傳遞各種信息，在我們電磁波可以給我們傳遞各種信息，在我們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電磁波來傳遞信息的電器。電磁波來傳遞信息的電器。水波水波聲波聲波電磁波電磁波手機手機電視電視2 2、以下說法中正確的是（、以下說

9、法中正確的是（ ）A A、頻率越大的電磁波，它的傳、頻率越大的電磁波，它的傳 播速度越大。播速度越大。B B、電磁波和聲波一樣不能在真、電磁波和聲波一樣不能在真 空中傳播。空中傳播。C C、不同頻率、不同波長的電磁、不同頻率、不同波長的電磁 波，它們的傳播速度相同。波，它們的傳播速度相同。D D、以上說法都正確。、以上說法都正確。C C、關(guān)于電磁波的說法中正確的（、關(guān)于電磁波的說法中正確的（ ）A A、電磁波只能在真空中傳播。、電磁波只能在真空中傳播。B B、波長不同的電磁波的速度不同。、波長不同的電磁波的速度不同。C C、電磁波是沿某一特定方向向空、電磁波是沿某一特定方向向空 間遠處傳播的。

10、間遠處傳播的。D D、變化的電流在周圍的空間產(chǎn)生、變化的電流在周圍的空間產(chǎn)生 電磁波。電磁波。D D、在短波、中波和長波這三種、在短波、中波和長波這三種電磁波中頻率最大的是（電磁波中頻率最大的是（ ）A A、短波、短波 B B、中波、中波 C C、長波、長波 D D、一樣大、一樣大A、電磁波的傳播是宇宙間的物質(zhì)運、電磁波的傳播是宇宙間的物質(zhì)運動最快的。目前人們公認的電磁波的動最快的。目前人們公認的電磁波的速度值約為速度值約為 kmkms s這與我們在這與我們在前面認識過的前面認識過的 ( (選填選填“光光”或或“聲聲音音”)”)的傳播速度相同。的傳播速度相同。5 5某電視臺節(jié)目的發(fā)射頻率為某電

11、視臺節(jié)目的發(fā)射頻率為3 310105 5MHzMHz，其波長為其波長為 ( ) ( ) A A1 m B1 m B1 dm 1 dm C C1 cm D1 cm D1 mm1 mm3.0108光光D、福建都市生活臺是福州市民出行時，、福建都市生活臺是福州市民出行時，最常聽到的一個百姓喜歡的廣播電臺。最常聽到的一個百姓喜歡的廣播電臺。若它發(fā)射兩列電磁波甲和乙，它們的頻若它發(fā)射兩列電磁波甲和乙，它們的頻率為率為f f甲甲 f f乙，那么它們的波長相比較乙，那么它們的波長相比較 ( )( )A A 甲甲 乙乙 B B 甲甲 乙乙 C C 甲甲 乙乙 D D無法比較無法比較B9 9雷達發(fā)出電磁波后，經(jīng)

12、過雷達發(fā)出電磁波后，經(jīng)過2.42.410104 4S S 收到回波，則雷達離目標的距離是收到回波，則雷達離目標的距離是: : 3.61012m（2006年太原市）14.我國是世界上手機用戶最多的國家手機間是通過 傳遞信息的我們能聽到手機發(fā)出的聲音，是因為手機中的發(fā)聲體在 若把一手機放在真空罩中，再用另一手機撥打罩內(nèi)的手機號碼，結(jié)果發(fā)現(xiàn)罩內(nèi)手機彩燈閃爍，但卻聽不到手機的鈴聲，這是因為 不能傳聲電磁波振動振動真空姚明正在打電話！第二節(jié)、電磁波的應(yīng)用電磁波在信息方面的應(yīng)用一電磁波攜帶信息電磁波會把輻射電磁波的物質(zhì)固有的信息帶出來。二電磁波可以幫助人們獲得信息三電磁波能夠承載信息傳播信息一、電磁波傳遞

13、聲音和圖像信號的原理電磁波傳遞聲音和圖像信號就象鴿子送信一樣.先將信號載在電磁波上，再把載有信號的電磁波發(fā)射出去，到達接收處設(shè)法從電磁波上把信號檢出來. 高頻振蕩器產(chǎn)生高頻振蕩器產(chǎn)生高頻振蕩電流高頻振蕩電流信號發(fā)射機房聲音信號聲音信號圖像信號圖像信號發(fā)射天線發(fā)射天線話筒話筒聲聲音音圖像圖像顯像管顯像管顯示顯示圖像圖像發(fā)發(fā)聲聲發(fā)發(fā)射射機機音頻音頻放大放大音頻音頻放大放大接接收收機機每個移動電話都是一個每個移動電話都是一個它通過電磁波把你講話的它通過電磁波把你講話的信息發(fā)射到空中；同時它又是一信息發(fā)射到空中；同時它又是一個個在空中捕獲電在空中捕獲電磁波，是你得到對方講話信息。磁波，是你得到對方講話

14、信息。移動通信移動通信 2、移動電話靠、移動電話靠_ （較大的固定無線電臺）（較大的固定無線電臺） 使在不同地方的人可以互相通話使在不同地方的人可以互相通話無繩電話：主機和手機間沒有電話線相連，靠無線電波溝通，無繩電話：主機和手機間沒有電話線相連，靠無線電波溝通， 主機接在市話網(wǎng)上，相當于一個小型基地臺。主機接在市話網(wǎng)上，相當于一個小型基地臺。 手機不能離主機太遠。手機不能離主機太遠。1、移動電話機由、移動電話機由_來傳遞聲音，它既是來傳遞聲音，它既是_又是又是_。電磁波電磁波無線電發(fā)射臺無線電發(fā)射臺接收臺接收臺基地臺基地臺 收音機內(nèi)的接收裝置就是一個簡單的調(diào)諧電路移動電話 彩塔接收天線電報大

15、樓上的接收天線移動電話移動電話 電磁波能量特性的應(yīng)用太陽光是電磁波高頻電磁波、X射線、Y射線和激光都具有巨大的能量第三節(jié) 改變世界的信息技術(shù)古代方法有：古代方法有：狼煙報警（狼煙報警（烽火）、烽火）、快馬傳書快馬傳書、飛鴿傳書飛鴿傳書、口信、口信、水兵旗語等水兵旗語等。越來越寬的信息之路越來越寬的信息之路為什么要用微波通信？為什么要用微波通信？信息理論表明信息理論表明:電磁波頻率越高，相同時電磁波頻率越高，相同時間內(nèi)可以傳遞的信息就越多而微波比間內(nèi)可以傳遞的信息就越多而微波比中波、短波、的頻率更高，一定時間內(nèi)中波、短波、的頻率更高，一定時間內(nèi)可以傳遞更多的信息?？梢詡鬟f更多的信息。. .微波的

16、波長范圍和頻率范圍是多少微波的波長范圍和頻率范圍是多少? ?微波的波長在微波的波長在10m1mm之間之間,頻率頻率在之間在之間.MHzMHz510330微波的性質(zhì)更接近光波:大致沿直線傳播. .微波有什么性質(zhì)微波有什么性質(zhì)? ?發(fā)射發(fā)射接收接收微波中繼通信微波中繼通信微波大致沿直線傳播，微波大致沿直線傳播，中繼站可以把上一站傳來的微波中繼站可以把上一站傳來的微波信號經(jīng)過接收、放大處理后，再發(fā)射到下一站去，信號經(jīng)過接收、放大處理后，再發(fā)射到下一站去，這就這就像接力賽跑一樣，一站傳一站，像接力賽跑一樣，一站傳一站，經(jīng)過很多中繼站可以把經(jīng)過很多中繼站可以把信息傳遞到遠方。信息傳遞到遠方。微波中繼站的

17、作用是什么微波中繼站的作用是什么? ?發(fā)射發(fā)射接收接收發(fā)射發(fā)射接收接收微波中繼站微波中繼站每隔每隔5050千米左右建立一個中繼站千米左右建立一個中繼站, ,上一站傳來上一站傳來的信號就可以傳遞下去的信號就可以傳遞下去. .微波中繼站的建立在距離上有什么要求微波中繼站的建立在距離上有什么要求? ?6 6微波通信的優(yōu)缺點：微波通信的優(yōu)缺點：優(yōu)點優(yōu)點：微波通信的頻率高微波通信的頻率高, ,傳播信息容量大傳播信息容量大, ,且中且中繼站用計算機監(jiān)督控制繼站用計算機監(jiān)督控制. .出現(xiàn)故障時能出現(xiàn)故障時能自動自動倒換倒換, ,自動自動報警報警, ,節(jié)約了人力資源節(jié)約了人力資源. .缺點缺點：微波傳送距離越

18、遠微波傳送距離越遠, ,需要需要建立建立的的中繼站中繼站就就越多越多, , 勢必會勢必會帶來一定的麻煩帶來一定的麻煩. .而且在遇而且在遇到雪山、大洋，要本無法建立中繼站。到雪山、大洋，要本無法建立中繼站。能不能用地球的天然衛(wèi)星能不能用地球的天然衛(wèi)星-月球作為一個中月球作為一個中繼站呢繼站呢? ?不能：因為它離我們太遠了，信號衰減、不能：因為它離我們太遠了，信號衰減、時間延遲，而且只有當兩個通信點同時時間延遲，而且只有當兩個通信點同時見到月亮時，才能完成這兩點的通信。見到月亮時，才能完成這兩點的通信。 衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信：利用衛(wèi)星做中繼站利用衛(wèi)星做中繼站的微波通信方式的微波通信方式。l閱讀并思考

19、閱讀并思考: : 二二. .衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信3.3.衛(wèi)星通信有哪些優(yōu)越性衛(wèi)星通信有哪些優(yōu)越性? ?1.1.什么是同步衛(wèi)星什么是同步衛(wèi)星? ?2.2.要想實現(xiàn)全球通信至少需要幾顆同步衛(wèi)星要想實現(xiàn)全球通信至少需要幾顆同步衛(wèi)星? ?1.同步衛(wèi)星- 同步衛(wèi)星繞地球同步衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)動的周期轉(zhuǎn)動的周期跟跟地球自轉(zhuǎn)的周期地球自轉(zhuǎn)的周期相同相同, ,相對地球相對地球”靜止靜止”, ,所以叫做所以叫做”同步同步”衛(wèi)星衛(wèi)星地球同步通信衛(wèi)星地球同步通信衛(wèi)星地球同步通信衛(wèi)星地球同步通信衛(wèi)星2.2.要想實現(xiàn)全球通信至少需要幾顆同步衛(wèi)星要想實現(xiàn)全球通信至少需要幾顆同步衛(wèi)星? ?用三顆同步衛(wèi)星就可以實現(xiàn)全球通信用三顆同步衛(wèi)

20、星就可以實現(xiàn)全球通信3.3.衛(wèi)星通信的優(yōu)點衛(wèi)星通信的優(yōu)點: :遠距離傳遞信息通信容量大干擾小、質(zhì)量好、功效高。光纖通信：利光纖通信：利用頻率更高的用頻率更高的光波進行信息光波進行信息傳遞傳遞 三、光纖通信 1.1.激光的特點激光的特點頻率單一、方向高度集中頻率單一、方向高度集中。平行度好。能量高。2.激光在光導(dǎo)纖維里傳播依據(jù)了什么科學原理? 全反射全反射3.光導(dǎo)纖維:激光用于實際通信的一種特殊管道，它是很細很細的玻璃絲.FLASH普通光普通光優(yōu)點優(yōu)點容量大。容量是微波的容量大。容量是微波的 百萬倍、千萬倍百萬倍、千萬倍缺陷缺陷難以攜帶信息。夾雜難以攜帶信息。夾雜許多不同波長（頻率）的光。許多不

21、同波長（頻率）的光。激光激光頻率單一，方向高度集中頻率單一，方向高度集中光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維光在光導(dǎo)纖維中傳輸，光在光導(dǎo)纖維中傳輸，損耗小，可長距離傳輸損耗小，可長距離傳輸，光纖通信光纖通信容量極大，不怕雷擊，容量極大，不怕雷擊，不受電磁干擾，通信不受電磁干擾，通信質(zhì)量高，保密性好質(zhì)量高，保密性好激光通信與激光通信與_ 通信類通信類似，即先把聲音和圖像信似，即先把聲音和圖像信號調(diào)制到號調(diào)制到_上，然后把上，然后把它們發(fā)射出去，最后用接它們發(fā)射出去，最后用接收裝置把聲音和圖像信號收裝置把聲音和圖像信號檢出來。檢出來。有線電有線電激光激光4.光纖通信的優(yōu)勢光纖通信的優(yōu)勢光在光導(dǎo)纖維中傳輸損耗小光在光導(dǎo)

22、纖維中傳輸損耗小, ,可長距可長距離傳輸離傳輸. .光纖通信光纖通信, ,通信容量大通信容量大, ,不怕雷擊，不受電磁干擾，通信質(zhì)量不怕雷擊，不受電磁干擾，通信質(zhì)量高高, ,保密性好保密性好. .四、移動通信（p32)移動通信系統(tǒng)從20世紀80年代誕生以來，到2020年將大體經(jīng)過5代的發(fā)展歷程，而且到2010年，將從第3代過渡到第4代(4G)。到4G，除蜂窩電話系統(tǒng)外，寬帶無線接入系統(tǒng)、毫米波LAN、智能傳輸系統(tǒng)(ITS)和同溫層平臺(HAPS)系統(tǒng)將投入使用。未來幾代移動通信系統(tǒng)最明顯的趨勢是要求高數(shù)據(jù)速率、高機動性和無縫隙漫游。實現(xiàn)這些要求在技術(shù)上將面臨更大的挑戰(zhàn)。此外，系統(tǒng)性能(如蜂窩規(guī)

23、模和傳輸速率)在很大程度上將取決于頻率的高低?？紤]到這些技術(shù)問題，有的系統(tǒng)將側(cè)重提供高數(shù)據(jù)速率，有的系統(tǒng)將側(cè)重增強機動性或擴大覆蓋范圍。 移動通信系統(tǒng)從用戶角度看，可以使用的接入技術(shù)包括：蜂窩移動無線系統(tǒng)，如3G；無繩系統(tǒng)，如DECT；近距離通信系統(tǒng)，如藍牙和DECT數(shù)據(jù)系統(tǒng)；無線局域網(wǎng)(WLAN)系統(tǒng)；固定無線接入或無線本地環(huán)系統(tǒng)；衛(wèi)星系統(tǒng)；廣播系統(tǒng)，如DAB和DVB-T；ADSL和Cable Modem。五、網(wǎng)絡(luò)通信 信息之路小結(jié)信息之路小結(jié)微波通信微波通信頻率在頻率在30MHz30MHz3310105 5MHzMHz衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信用通信衛(wèi)星轉(zhuǎn)為用通信衛(wèi)星轉(zhuǎn)為微波中繼站微波中繼站光纖通信光纖通信激光在光導(dǎo)纖維激光在光導(dǎo)纖維中傳播中傳播網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò)通信把計算機聯(lián)在一把計算機聯(lián)在一起進行通信起進行通信檢測檢測1 1信息理論表明：作為載體的電磁波，信息理論表明：作為載體的電磁波， 越高，越高，在相同時間內(nèi)傳輸?shù)脑谙嗤瑫r間內(nèi)傳輸?shù)?就越多就越多2 2電視廣播的工作頻率一般為電視廣播的工作頻率一般為30 30 MHzMHz3 310105 5MHzMHz，聲音廣播的工作頻率一般為聲音廣播的工作頻率一般為102 102 kHzkHz3