電磁波的發(fā)射傳播和接收

3.2

電磁波的發(fā)射、傳播、接收

1888年，即在麥克斯韋發(fā)現(xiàn)電磁場(chǎng)理論20多年后，德國(guó)物理學(xué)家赫茲第一次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在．注：在無(wú)線(xiàn)技術(shù)中使用的電磁波叫無(wú)線(xiàn)電波

利用電磁波傳遞信息時(shí)，首先要電磁波向遠(yuǎn)方發(fā)射出去，通常都用振蕩電路發(fā)射無(wú)線(xiàn)電波。當(dāng)振動(dòng)電路中發(fā)生電磁振蕩時(shí)，周?chē)臻g就會(huì)產(chǎn)生變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，并以電磁波的形式向遠(yuǎn)方傳播。it有效的向外界發(fā)射電磁波的條件：1、要有足夠高的振蕩頻率。2、振蕩電路的電場(chǎng)和磁場(chǎng)必須分散到盡可能大的空間。改造LC振蕩電路——由閉合電路成開(kāi)放電路一、無(wú)線(xiàn)電波的發(fā)射周?chē)臻g的電磁場(chǎng)很弱，發(fā)射效果差增大電容器極板間的距離，減少極板間的面積，同時(shí)減少自感線(xiàn)圈的匝數(shù)2.由閉合電路變成開(kāi)放電路

為了發(fā)射電磁波，需要改進(jìn)振蕩電路。一方面增大電容器極板間距離、減少正對(duì)面積；另一方面減少線(xiàn)圈的匝數(shù)，來(lái)減少自感。這樣既提高了振蕩頻率又將磁場(chǎng)和電場(chǎng)分散到較大空間。這種電路叫做開(kāi)放電路。在實(shí)際應(yīng)用中，開(kāi)放電路的下部分導(dǎo)線(xiàn)通常接地。叫做地線(xiàn)，上部分導(dǎo)線(xiàn)盡可能分散到高處，叫做天線(xiàn)。電磁波就是通過(guò)天線(xiàn)和地線(xiàn)所組成的開(kāi)放電路發(fā)射出去的。1、發(fā)射無(wú)線(xiàn)電波的裝置：振蕩器L1L2開(kāi)放電路地線(xiàn)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)電波由開(kāi)放電路發(fā)射出去振蕩器電路一、無(wú)線(xiàn)電波的發(fā)射實(shí)際發(fā)射用感應(yīng)耦合電路。實(shí)際的發(fā)射裝置為了使開(kāi)放電路中產(chǎn)生振蕩電流，常用如圖所示的方法，使振蕩器的線(xiàn)圈L2靠近開(kāi)放振蕩電路的線(xiàn)圈L1

。當(dāng)振蕩器中產(chǎn)生振蕩電流時(shí)，由于互感作用，就可以在開(kāi)放振蕩電路中產(chǎn)生相同頻率的振蕩電流，這種方法叫做感應(yīng)耦合。發(fā)射端

電視信號(hào)發(fā)射塔上的信號(hào)發(fā)射天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)電信號(hào)發(fā)射塔返回

為了傳送聲音、文字、圖象等信號(hào)，首先要把傳遞的信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。

但這種電信號(hào)的頻率較低，不能直接發(fā)射出去，需要將這種低頻電信號(hào)加到高頻振蕩電流上發(fā)射出去。

這種要把傳遞的電信號(hào)（叫做調(diào)制信號(hào)）加到高頻振蕩電路（叫做載波）上的過(guò)程叫做調(diào)制；進(jìn)行調(diào)制的裝置叫做調(diào)制器。載波：振蕩器產(chǎn)生的高頻交變電流，是用來(lái)攜帶聲音、圖象等信息的，叫做載波。把低頻電信號(hào)加載到高頻等幅振蕩電流上，叫做調(diào)制。常用的調(diào)制方式有調(diào)幅和調(diào)頻兩種：a、調(diào)幅：使高頻振蕩的振幅隨信號(hào)而變的，這種調(diào)制叫做調(diào)幅，用AM表示。

b、調(diào)頻：使高頻振蕩的頻率隨信號(hào)而變的，這種調(diào)制叫做調(diào)頻。用FM表示。聲音信號(hào)高頻振蕩電流使電磁波隨各種信號(hào)而改變,叫做調(diào)制調(diào)幅使高頻振蕩的振幅隨信號(hào)而改變a、調(diào)幅：使高頻振蕩的振幅隨信號(hào)而變的，這種調(diào)制叫做調(diào)幅，用AM表示。聲音信號(hào)高頻振蕩電流使電磁波隨各種信號(hào)而改變,叫做調(diào)制調(diào)頻使高頻振蕩的頻率隨信號(hào)而改變

b、調(diào)頻：使高頻振蕩的頻率隨信號(hào)而變的，這種調(diào)制叫做調(diào)頻。用FM表示。一、無(wú)線(xiàn)電波的發(fā)射二、無(wú)線(xiàn)電波的傳播：1、地波：沿地球表面空間傳播的無(wú)線(xiàn)電波叫地波。長(zhǎng)波因?yàn)殚L(zhǎng)波、中波、中短波。波長(zhǎng)很長(zhǎng)，能夠很好的繞過(guò)障礙物，所以可以貼地面?zhèn)鞑ァ?、天波：依靠電離層的反射來(lái)傳播的無(wú)線(xiàn)電波叫天波。短波3、直線(xiàn)傳播：微波又叫超短波，微波

波長(zhǎng)非常短，能夠穿透電離層，沿直線(xiàn)傳播。它既不能以地波的形式傳播，又不能依靠電離層的反射以天波的形式傳播。無(wú)線(xiàn)電波傳播的多種方式二、電磁波的傳播方式有三種：天波、地波、空間波請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材并理解各種方式的優(yōu)點(diǎn)、適合傳播何種波。傳播形式適合的波段特點(diǎn)地波沿地球表面空間傳播長(zhǎng)波、中波、中短波衍射能力較強(qiáng)天波靠大氣中電離層的反射傳播短波反射能力較強(qiáng)空間波沿直線(xiàn)傳播超短波和微波穿透能力較強(qiáng)我們生活的空間布滿(mǎn)了強(qiáng)弱不同的電磁波,我們又如何選出自己所需的無(wú)線(xiàn)電波呢?三、無(wú)線(xiàn)電波的接收

電磁波在空間傳播時(shí)，如果遇到導(dǎo)體，會(huì)使導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的頻率跟激起它的電磁波的頻率相同。因此利用放在電磁波傳播空間中的導(dǎo)體，就可以接收到電磁波了。發(fā)射的無(wú)線(xiàn)電波如何被接收到呢？可變電容2.對(duì)空間存在的各種頻率的電磁波中選出所要的電臺(tái)的技術(shù)叫做調(diào)諧（選臺(tái)），能夠調(diào)諧的接收電路叫做調(diào)諧電路。

1.當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時(shí)，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)（這種現(xiàn)象叫做電諧振）LC調(diào)諧電路如何使我們需要的電磁波在接收天線(xiàn)中激起的感應(yīng)電流最強(qiáng)呢？

收音機(jī)內(nèi)的接收裝置就是一個(gè)簡(jiǎn)單的調(diào)諧電路問(wèn)題:用調(diào)諧器接收到的感應(yīng)電流是調(diào)制的高頻振蕩電流，這樣我們就可以感知信號(hào)了嗎?3.檢波：從接收到的高頻振蕩中“檢”出所攜帶的信號(hào)，叫做檢波，它是調(diào)制的逆過(guò)程，因此也叫解調(diào)。無(wú)線(xiàn)電波發(fā)射和接受流程圖調(diào)制：使電磁波隨各種信號(hào)而改變叫做調(diào)制。調(diào)幅：使高頻遮擋的振幅隨信號(hào)而改變叫做調(diào)幅。調(diào)頻：使高頻振蕩的頻率隨信號(hào)而改變叫做調(diào)頻。電諧振：當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收道的電磁波的頻率相同時(shí)，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電路最強(qiáng)，這種現(xiàn)象叫做電諧振。調(diào)諧：使接收電路產(chǎn)生電諧振的過(guò)程叫做調(diào)諧。檢波：從接受到的高頻振蕩中“檢”出所攜帶的信號(hào)，叫做檢波。檢波是調(diào)制的逆過(guò)程，因此也叫解調(diào)。相關(guān)概念解釋第3節(jié)電磁波的應(yīng)用及防護(hù)物理選修3－4第3章電磁波一.電磁波譜二.電磁波的應(yīng)用三.電磁污染及防護(hù)電磁波譜：按電磁波的波長(zhǎng)或頻率大小的順序把它們排列成譜，叫電磁波譜。由無(wú)線(xiàn)電波、紅外線(xiàn)、可見(jiàn)光、紫外線(xiàn)、倫琴射線(xiàn)、γ射線(xiàn)合起來(lái)構(gòu)成范圍非常廣闊的電磁波譜。一、電磁波譜紫靛電磁波譜分布示意圖無(wú)線(xiàn)電波：波長(zhǎng)大于1mm（頻率小于300GHz)的電磁波用途：通信、廣播和天體物理研究等二、無(wú)線(xiàn)電波1.紅外線(xiàn)是一種波長(zhǎng)比紅光的波長(zhǎng)還長(zhǎng)的不可見(jiàn)光。其波長(zhǎng)范圍很寬，約750nm～１×106nm 2.顯著作用：熱作用。3.由英國(guó)物理學(xué)家赫謝爾于1800年首先發(fā)現(xiàn)紅外線(xiàn)，一切物體都在不停地輻射紅外線(xiàn)，物體溫度越高，輻射紅外線(xiàn)的本領(lǐng)越強(qiáng)。三、紅外線(xiàn)4.用途:紅外攝影、紅外遙感技術(shù)

觀察物體，照像等等，都是可見(jiàn)光的應(yīng)用。

能作用于人的眼睛并引起視覺(jué)的稱(chēng)為可見(jiàn)光，如：紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫各色光。在電磁波中是一個(gè)很窄的波段，（波長(zhǎng)為750nm～370nm）。四、可見(jiàn)光五、紫外線(xiàn)2.由德國(guó)物理學(xué)家里特于1801年首先發(fā)現(xiàn)的，一切高溫物體發(fā)出的光中，都有紫外線(xiàn)。1.紫外線(xiàn)是一種波長(zhǎng)比紫光還短的不可見(jiàn)光；其波長(zhǎng)范圍約5nm～370nm，顯著作用：A、熒光，B、化學(xué)作用，C、殺菌消毒利用紫外線(xiàn)的熒光作用檢驗(yàn)人民幣的真?zhèn)巫贤饩€(xiàn)殺菌燈防紫外線(xiàn)雨傘倫琴射線(xiàn)（X射線(xiàn)）是一種波長(zhǎng)比紫外線(xiàn)更短的不可見(jiàn)光。有較強(qiáng)的穿透能力。六、倫琴射線(xiàn)和γ射線(xiàn)比倫琴射線(xiàn)還短的那就是γ射線(xiàn)。X射線(xiàn)照射下的魚(yú)X射線(xiàn)照射下的手電磁波具有能量，電磁波是一種物質(zhì)七、電磁波的能量一、電磁波譜中各種光線(xiàn)產(chǎn)生的機(jī)理、特性、用途

電磁波譜無(wú)線(xiàn)電波紅外線(xiàn)可見(jiàn)光紫外線(xiàn)倫琴射線(xiàn)γ射線(xiàn)頻率(Hz)104～3×10113×1011～3.9×10143.9×1014～7.5×10147.5×1014～5×10163×1016～3×10203×1019以上真空中波長(zhǎng)106～3×1013nm700～106nm400～700nm5～400nm10～10－3nm10－2nm以下電磁波譜無(wú)線(xiàn)電波紅外線(xiàn)可見(jiàn)光紫外線(xiàn)X射線(xiàn)γ射線(xiàn)頻率真空中波長(zhǎng)由左向右，頻率變化為：由低到高由左向右，波長(zhǎng)變化為：由長(zhǎng)到短電磁波譜無(wú)線(xiàn)電波紅外線(xiàn)可見(jiàn)光紫外線(xiàn)倫琴射線(xiàn)γ射線(xiàn)產(chǎn)生機(jī)理LC回路中自由電子的周期性運(yùn)動(dòng)原子的外層電子受到激發(fā)原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)原子核受到激發(fā)特性波動(dòng)性強(qiáng)熱效應(yīng)強(qiáng)感光性強(qiáng)化學(xué)作用，熒光效應(yīng)強(qiáng)穿透力強(qiáng)穿透力最強(qiáng)電磁波譜無(wú)線(xiàn)電波紅外線(xiàn)可見(jiàn)光紫外線(xiàn)倫琴射線(xiàn)γ射線(xiàn)最強(qiáng)用途通訊、廣播導(dǎo)航加熱、遙測(cè)、遙感、紅外攝像、紅外制導(dǎo)照明、照相等日光燈、殺菌消毒、治療皮膚病等檢查、探測(cè)、透視、治療探測(cè)、治療發(fā)現(xiàn)人赫茲赫歇爾……里特倫琴貝克勒爾遞變規(guī)律1.關(guān)于電磁波在真空中的傳播，下列說(shuō)法中正確的是（）

A.頻率越高，傳播速度越大

B.波長(zhǎng)越長(zhǎng)，傳播速度越大

C.電磁波的能量越大，傳播的速度越大

D.頻率、波長(zhǎng)、能量的強(qiáng)弱都不影響電磁波的傳播速度D2.在以下幾種反映電場(chǎng)隨時(shí)間變化的圖像中，能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)的是（）；能夠形成電磁波的是（）BCDECE隨堂練習(xí)5、某同學(xué)制作一臺(tái)極簡(jiǎn)單的收音機(jī)，實(shí)驗(yàn)表明，這臺(tái)收音機(jī)能同時(shí)聽(tīng)到許多臺(tái)，那么這臺(tái)收音機(jī)缺少的是(

)

A．天線(xiàn)B．檢波器C．調(diào)制器D．調(diào)諧器6、在無(wú)線(xiàn)電通信過(guò)程中，需要把要傳播的聲音轉(zhuǎn)化為變化的電流，以下設(shè)備中完成這項(xiàng)任務(wù)的是(

)

A．調(diào)諧器B．話(huà)筒C．調(diào)制器D．振蕩器4、下列是無(wú)線(xiàn)電廣播接收過(guò)程的幾個(gè)步驟，其合理順序是________。

A、調(diào)諧選擇所需要接收的電磁波B、接收無(wú)線(xiàn)電波

C、檢波器取出音頻信號(hào)D、耳機(jī)放音隨堂練習(xí)BACDDB信號(hào)調(diào)制振蕩電流發(fā)射調(diào)諧電路解調(diào)輸出無(wú)線(xiàn)電波發(fā)射和接受流程圖無(wú)線(xiàn)電波的發(fā)射無(wú)線(xiàn)電波的接收電磁波與我們的生活電視臺(tái)通過(guò)電磁波，將精彩的電視節(jié)目展現(xiàn)給我們。移