滬科走進信息時代

滬科走進信息時代第1頁/共79頁感受信息第2頁/共79頁感受信息信息的傳遞信息的記錄電話和電報第3頁/共79頁信息信息是指對人們有用的消息。天氣預報是關于天氣變化的信息，商業(yè)廣告是關于商品銷售的信息。信息很多，它存在于我們生產和生活的各個方面。比如：經濟信息、文化信息、軍事信息、體育信息、科技信息等?，F代社會已進入信息時代，信息已成為人們工作學習生活的重要組成部分。第4頁/共79頁人類經歷了五次信息變革獲得語言應用網絡技術創(chuàng)造文字發(fā)明造紙和印刷術應用電報、電視和電話第5頁/共79頁紙竹簡錄音、錄像磁帶磁盤和光盤信息的記錄第6頁/共79頁信息的記錄保存信息方法的變革，為我們的生活帶來了極大的便利。我們可以在家通過VCD光盤欣賞精彩的電影；把電子老師請回家，根據自己的愛好選擇學習各種知識；把保存在光盤上的百科全書買回家，建立家庭圖書館；用照相機、攝像機把美好的生活、旅游過程永久記錄在磁帶或光盤上；通過書報、光盤，我們可以方便地學到大量有用的知識，使我們變得更聰明……

保存信息的方法還有很多，像膠卷、集成電路等?？茖W技術在迅速發(fā)展，將會有更多、更好的方法來保存信息。

第7頁/共79頁現代社會信息的傳遞第8頁/共79頁古代信息的傳遞第9頁/共79頁信息的傳遞—古代信息傳遞烽火信鴿驛馬喇叭旗語長跑風箏燈塔擊鼓第10頁/共79頁驛馬文字的發(fā)明促進了人們的交往，通信因此產生。中國遠在周朝時就建立了專門傳遞官府文書的驛站，通過騎馬將文書一個驛站接一個驛站地傳遞下去，同時建立了一套較為完整的驛郵制度，以實現快速、準確地通信。秦代統(tǒng)一六國后，就將驛站信息傳遞系統(tǒng)作為國家的行政機構確定下來。驛郵是駿馬以每小時奔跑15千米左右的速度傳遞信息來實現遠距離快速通信的。在當時這已經相當快了。第11頁/共79頁烽火臺在中國古代，為了傳遞軍事情報，人們曾設立過烽火臺，利用火與煙傳遞信息。烽火臺白天燒狼糞，夜間點柴草。傳說燒狼糞時有很大的濃煙直沖藍天，在白天比火光更易被人發(fā)現，因此烽火有時又被稱為"狼煙"。當發(fā)現敵情時，燃起烽火，臺臺相傳，一直傳到軍營。在2700多年前，中國周朝時的烽火告警系統(tǒng)就已經很完備了。歷史上曾流傳著"幽王烽火戲諸侯"的故事。第12頁/共79頁信鴿為了傳遞信息，古時候的人們還想出了許多奇異的方法，比如漂流瓶、信號樹、信鴿和信猴等。在通信技術高度發(fā)達的今天，信鴿仍有用武之地。在戰(zhàn)爭中，通信聯絡至關緊要。然而一旦爆發(fā)核戰(zhàn)爭，核爆炸產生的強烈電磁輻射將使現有的各種電子通信系統(tǒng)陷于癱瘓，但信鴿仍能自由飛翔。瑞士軍隊訓育出了能雙向投書的信鴿。這些信鴿不再傳送傳統(tǒng)的文字書信，而是攜帶著裝在膠囊里的計算機芯片，芯片中的密碼情報也只能在專門的裝置上閱讀，保密性極高。第13頁/共79頁風箏

風箏在古代是傳遞消息和作為偵察的工具。劉邦和項羽決戰(zhàn)時，劉邦手下的大將韓信曾放起一只木鳶，根據線長來估測項羽軍隊駐扎地的距離，從而確定方位，開鑿地道，攻破項羽大軍。唐朝時，田悅率兵包圍臨洛城，唐朝將領令士兵放出一個紙鳶，可飛高百余丈，穿過圍攻部隊的上空，飄向城外，傳達求援信息，終于引來了救兵解圍。

唐朝以后，隨著造紙業(yè)的發(fā)展，風箏開始穿上輕而薄的紙衣，木鳶就逐漸為紙鳶所代替了。五代時，有個叫李鄴的人在紙鳶頭上裝上竹笛和絲弦，當紙鳶升入空中后，由于風吹竹笛發(fā)出聲響，"風箏"這個名字就由此而來。第14頁/共79頁電話第15頁/共79頁一、電話的話筒與聽筒（一）話筒1.話筒結構：話筒里有一個金屬盒，里面裝滿碳粒，上面蓋有一個膜片。

2.話筒特點：碳粒之間的接觸不緊密，整體的電阻隨膜片的壓緊程度而改變。

3.話筒作用：把振動轉變?yōu)閺娙踝兓碾娏鳌?/p>

第16頁/共79頁話筒結構：話筒里有一個金屬盒，里面裝滿碳粒，上面蓋有一個膜片。第17頁/共79頁（二）聽筒1.聽筒結構：聽筒里有一個永磁鐵，它的兩個磁極上套有螺線管，磁極前有薄鐵片。2.聽筒特點：由于永磁體的吸引，薄鐵片有些彎向磁鐵。3.聽筒作用：變化的電流轉化為聲音振動第18頁/共79頁聽筒結構：聽筒里有一個永磁鐵，它的兩個磁極上套有螺線管，磁極前有薄鐵片.第19頁/共79頁二、電話的原理說話時聲帶振動而發(fā)出聲音→引起介質空氣振動傳播聲音→空氣振動而引起話筒內碳精盤內碳粒忽松忽緊→導致電路中電阻忽大、忽小→引起電路中電流忽大、忽小→從而引起膜片內的振動而發(fā)聲。聲音使介質空氣振動傳播→空氣振動引起耳膜振動→聽到說話人的聲音。第20頁/共79頁想一想？實際中在電話接通后，聽筒和對方的話筒通過電信局的有關設備串聯在同一個電路里。其原因在于串聯電路中電流處處相等，聽筒和對方話筒串聯才能保證二者間電流強弱變化一致，從而使聽筒薄鐵片和對方話筒中膜片的振動情況一致，保障聽到的聲音與對方講話聲音相同。第21頁/共79頁三、實際的電話機1.實際的電話機除聽筒、話筒外，還有電鈴、撥號設備等2.現代的電話有：無線電話、可視電話、錄音電話等第22頁/共79頁電報1837年，莫爾斯發(fā)明了實用的電報機，從此人們可以做到同時在兩地之間傳遞信息。早期的電報完全由人工操作，主要傳送文字信息，經過不斷改進，又發(fā)展了機械式電報機，現在又發(fā)展到自動化程序較高的電子式電報機，還有能自動將電碼譯成漢字的中文電報譯碼機。用電報傳遞信息具有經濟、迅速、保密、方便等特點。

第23頁/共79頁第24頁/共79頁什么能讓信息飛起來？電磁波。電磁波是怎樣產生的？當導體中的電流迅速變化時（既可以是方向變化，也可以是強弱變化），導體就會向四周發(fā)射一種波，這種波是由電磁現象產生的，叫做電磁波。電磁波的定義：導體中迅速變化的電流在周圍空間產生的波叫做電磁波。

一、認識電磁波讓信息“飛”起來第25頁/共79頁第26頁/共79頁電磁波的形式多種多樣γ射線、X射線、紫外線、紅外線、微波、無線電波（微波、超短波、短波、長波）、可見光、激光等都是電磁波。除了自然界本身產生的電磁波外，人們還用專門儀器發(fā)射各種形式的電磁波用以傳遞信息和傳遞能量。二、電磁波的形式第27頁/共79頁γ射線(γ-ray)是放射性物質發(fā)出的電磁波,波長在2×10-10m以下，是一種能量很大的光子流。在醫(yī)療上用γ射線作為“手術刀”來切除腫瘤,叫做γ刀,有很好的治療效果。1.醫(yī)學上用γ射線做腦手術接受γ刀手術的病人我們生活在電磁波的海洋里。由于各種形式的電磁波的性質各不相同,因而也有許多不同的用途。三、電磁波的應用第28頁/共79頁2.X射線在醫(yī)學上、工業(yè)中有廣泛的應用金屬探傷醫(yī)用X光機◆（1）1895年德國物理學家倫琴在研究陰極射線的性質時,發(fā)現陰極射線(高速電子流)射到玻璃壁上,管壁會發(fā)出一種看不見的射線,倫琴把它叫做X射線?！簦?）產生條件:高速電子流射到任何固體上,都會產生X射線?！簦?）特性:穿透本領很強?！簦?）應用:醫(yī)療上透視人體。如用X光片判斷是否骨折、做胸透、CT、磁共振。工業(yè)上金屬探傷第29頁/共79頁3.用紫外線殺菌1801年德國的物理學家里特,發(fā)現在紫外區(qū)放置的照相底板感光,熒光物質發(fā)光。特性:主要作用是化學作用,還有很強的熒光效應,殺菌消毒作用。應用:醫(yī)院里病房和手術室的消毒。治療皮膚病,硬骨病。照明和誘殺害蟲的日光燈,黑光燈。紫外照相,可辨別出很細微差別,如可以清晰地分辨出留在紙上的指紋。第30頁/共79頁4.紅外線遙控器1800年英國物理學家赫謝耳用靈敏溫度計研究光譜各色光的熱作用時,把溫度計移至紅光區(qū)域外側,發(fā)現溫度更高,說明這里存在一種不可見的射線,后來就叫做紅外線.(用棱鏡顯示可見光譜)

特點:最顯著的是熱作用第31頁/共79頁應用:(1)遙控器。生活中的電視機、空調遙控器發(fā)射的都是紅外線。(2)紅外線加熱。這種加熱方式優(yōu)點是能使物體內部發(fā)熱,加熱效率高,效果好。(3)紅外攝影。(遠距離攝影,高空攝影,衛(wèi)星地面攝影)這種攝影不受白天黑夜的限制。(4)紅外線成像(夜視儀)可以在漆黑的夜間看見目標。(5)紅外遙感?？梢栽陲w機或衛(wèi)星上勘測地熱,尋找水源,監(jiān)測森林火情,估計農作物的長勢和收成,預報臺風,寒潮。第32頁/共79頁5.微波在通信領域大顯身手。6.無線電波，生活中、生產中、軍事上都有應用。生活中：電視機、收音機等。生產中：遠距離生產調度用電臺等。軍事上：雷達等第33頁/共79頁根據波的傳播情況將波分為兩種。橫波：像水波和繩波一樣，波的傳播方向與波源的振動方向相垂直，這種波叫做橫波。電磁波是橫波。四、電磁波的特征第34頁/共79頁縱波：如音叉（或其他發(fā)聲體）振動時，在空氣中會有疏密相間的狀態(tài)向外傳播，形成聲波。聲波看不見，摸不到，但聲波傳到我們的耳朵，會引起鼓膜振動，使我們產生聽覺。聲波的傳播方向與波源的振動方向相同，這種波叫做縱波。第35頁/共79頁所有的波都有波速、波長、頻率。電磁波也一樣。波速：波傳播的快慢稱為波速。電磁波不同于聲波，它能在真空中傳播（即電磁波的傳播不需要介質）。在真空中傳播的速度等于光速，即c＝3×108m/s.空氣中的光速接近于真空中的光速。波長：波長是相鄰兩個波峰（或波谷）間的距離。用字母λ表示。波長的國際單位是m。頻率：表示單位時間內振動的次數。即在1s內，出現的波峰數（或波長數）。用符號ν表示。國際單位制中，頻率的單位是赫茲（Hz），簡稱赫。常用的頻率單位有千赫（kHz）和兆赫（MHz）。1kHz=103Hz1MHz=106Hz第36頁/共79頁波速（c）、波長（λ）、頻率（ν）的關系：c＝λν變式：cλ＝νν＝cλ頻率越高，波長越短頻率越低，波長越長波長與頻率互成反比關系頻率越高，傳遞的信息量越大第37頁/共79頁電磁波譜圖實驗證明，不僅無線電波是電磁波，光、X射線、γ射線等也都是電磁波。它們的區(qū)別僅在于頻率或波長有很大差別。光波的頻率比無線電波的頻率要高很多，光波的波長比無線電波的波長短很多；而X射線和γ射線的頻率則更高，波長則更短。為了對各種電磁波有個全面的了解，人們按照波長或頻率的順序把這些電磁波排列起來，這就是電磁波譜。第38頁/共79頁1.信息的加載聲音、圖像等信息是無法直接用電磁波傳遞的。但將聲音和圖像變成電信號后便可以利用電磁波傳播出去。2.信息的傳播聲音通過話筒變成音頻電信號，圖像經過攝像機變成視頻信號后，便可以由調制器加在由振蕩器產生的高頻電磁波上并通過天線發(fā)射出去。五、電磁波傳遞信息第39頁/共79頁3.信息的接收接收裝置通過調諧器選定我們需要的電磁波，再通過解調器去掉電磁波，由揚聲器將音頻電信號還原成聲音，由顯像管將視頻信號還原成圖像。第40頁/共79頁電磁波有利也有弊。電磁污染，已被認為是繼大氣污染、水質污染、噪聲污染后的第四大公害。電磁污染是指天然的和人為的各種電磁波干擾和有害的電磁輻射。當電磁波達到一定強度時，會導致控制系統(tǒng)和信息傳輸系統(tǒng)的失控，也會引發(fā)頭疼、失眠、記憶力衰退等癥狀的產生。六、電磁波的危害與預防第41頁/共79頁電磁污染源的種類

（1）天然電磁污染源。如雷電、火山噴發(fā)、地震和太陽黑子活動的磁暴都能產生電磁干擾。（2）人為電磁污染源。人為電磁污染源按頻率的不同可分為工頻場源與射頻場源。工頻場源以大功頻輸電線路產生的電磁污染為主，也包括若干放電型污染源。射頻場源主要由無線電或射頻設備工作過程產生的電磁感應與電磁輻射所引起的。目前人為電磁污染源已成為環(huán)境污染的主要來源。第42頁/共79頁電磁污染危害現象1.電磁輻射能干擾電視的收看，使圖像不清或變形，并發(fā)出令人難受的噪聲。電磁污染會干擾收音機和通信系統(tǒng)工作，使自動控制裝置發(fā)生故障，使飛機導航儀表發(fā)生錯誤和偏差，影響地面站對人造衛(wèi)星、宇宙飛船的控制。2.電磁輻射對人體危害程度隨波長而異，波長愈短對人體作用愈強，微波作用最為突出。處于中、短波頻段電磁場（高頻電磁場）的操作人員，經受一定強度與時間的暴露，將產生身體不適感，嚴重者引起神經衰弱，如心血管系統(tǒng)的植物神經失調。第43頁/共79頁電磁污染的防護1.安設電磁屏蔽裝置。在電磁場傳遞的途徑中，安裝屏蔽裝置，使有害的電磁強度降低到容許范圍內。這種裝置為金屬材料的封閉殼體。當交變電磁場傳向金屬殼體時，幅度衰減。電磁屏蔽可分有源場屏蔽和無源場屏蔽兩類。2.其它綜合性的防治對策。例如工業(yè)布局合理，使電磁污染源遠離居民稠密區(qū)；改進電氣設備；在近場區(qū)采用電磁輻射吸性材料或裝置；實行遙控。第44頁/共79頁什么是“信息高速公路”信息高速公路是指可以交流各種信息的大容量、高速度的通信網絡。踏上信息高速公路第45頁/共79頁第46頁/共79頁光導纖維簡稱光纖。光纖是傳輸光信號的介質。光纖通信中用的是激光。不是普通的光。因為普通光源發(fā)出的光中夾雜了許多頻率的光，不但難以加載信息，而且通信質量差。激光亮度高，單色性好，方向性好，能量始終集中在傳播方向上，容易調制信號。光導纖維中激光是以不斷反射的形式向前傳播的，因而光纜也可以不沿直線鋪設。電話、電視、廣播等信號以及數據文件可以在光纖構成的“信息高速公路”上傳播，并且互不干擾。一、光纖第47頁/共79頁光纖通信XG光纖第48頁/共79頁光纖實物光纖轉換器第49頁/共79頁光在光纖中的傳播第50頁/共79頁⑴信息容量大。由于光波的頻率遠高于無線電波的頻率，所以，光波所運載的信息容量遠大于無線電波。一根光纖能同時傳輸相當于10000根電話線的信息量。在光纖組成的信息高速公路上，可以同時傳遞500個電視頻道。⑵傳輸速度快。因為傳輸的是光信號。光纖是至今為止傳輸速度最快的傳輸介質，能輕松達到1000Mbps。⑶傳輸距離遠。光纖很細（細如發(fā)絲），有內外兩層，光在內層傳播。因此，光纖的抗干擾能力強，能減少信號衰減，適用于遠距離傳播大量信息。光纖的特點：第51頁/共79頁⑷頻帶極寬。⑸抗干擾能力強。光在內層傳播，不受外界電磁干擾。⑹保密性強。由于傳輸的是光束，所以本身不會向外幅射信號，有效地防止了竊聽。⑺經濟。節(jié)約金屬，不怕潮濕，不怕腐蝕，使用年限長。第52頁/共79頁現代通信網絡由光纖通信（激光通信）、衛(wèi)星通信、微波通信、移動通信和因特網（網絡通信）組成，實現了信息的大容量、高速度傳輸，形成了“信息高速公路”。二、現代通信網絡第53頁/共79頁衛(wèi)星通信是利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站。衛(wèi)星把地面站送來的信號接收下來，進行放大，然后轉發(fā)給另外的地面站。目前用來轉發(fā)信號的通信衛(wèi)星幾乎都是靜止衛(wèi)星或同步衛(wèi)星，即衛(wèi)星環(huán)繞地球一周的時間恰好等于地球自轉一周的時間，衛(wèi)星相對于地球站來說是呈靜止狀態(tài)的。衛(wèi)星通信可用于國內或國際通信，能傳輸電報、電話、傳真、電視和高速數據等，衛(wèi)星通信有通信頻帶寬、傳輸容量大、覆蓋面積大、可進行多址通信等特點。衛(wèi)星通信用3顆通信衛(wèi)星就可以實現全球通信。VSAT通信系統(tǒng)示意圖第54頁/共79頁主站第55頁/共79頁同步衛(wèi)星第56頁/共79頁第57頁/共79頁第58頁/共79頁第59頁/共79頁微波通信利用微波傳播信息的通信稱為微波通信。微波通信是遠距離通信的重要手段。微波通信包括點對點特高頻通信、一點對多點用戶無線通信、地面微波接力通信、無線移動通信、衛(wèi)星通信、散射通信等。通常講的微波通信是指地面微波接力通信。第60頁/共79頁微波通信由于微波是沿直線傳播的，而地球表面有一定的弧度，在實現遠距離微波通信時，要每隔50公里左右設一微波站。發(fā)射臺發(fā)出信號后，經中間的微波站接收并放大信號后，再轉發(fā)到下一微波站，就像接力賽跑一樣，所以微波通信又稱微波接力通信。微波接力通信的通信容量大，建設費用低，抗災害性強，能滿足各種電信業(yè)務的傳輸質量要求，是一種被廣泛應用、具有強大生命力的通信方式。第61頁/共79頁移動通信移動通信是指在一定地區(qū)范圍內，行進中的人和車輛（或船舶）和市內電話網間的用戶間通過無線電通信設備和電話交換機設備可相互撥號呼叫接通電話的通信方式。移動電話用微波信號與電話網絡聯系。我國的移動通信采用“小區(qū)制”，即將整個覆蓋區(qū)域劃分成許多個六邊形的小區(qū)，一個個鱗次櫛比，形成蜂窩狀結構，“蜂窩移動電話”也因此而得名。手持移動電話（手機）就是移動通信的成員之一。第62頁/共79頁蜂窩移動通信是采用蜂窩無線組網方式,在終端和網絡設備之間通過無線通道連接起來,進而實現用戶在活動中可相互通信。其主要特征是終端的移動性,并具有越區(qū)切換和跨本地網自動漫游功能。蜂窩移動通信業(yè)務是指經過由基站子系統(tǒng)和移動交換子系統(tǒng)等設備組成蜂窩移動通信網提供的話音、數據、視頻圖像等業(yè)務。蜂窩移動通信業(yè)務包括:900/1800MHzGSM第二代數字蜂窩移動通信業(yè)務、800MHzCDMA第二代數字蜂窩移動通信業(yè)務、第三代數字蜂窩移動通信業(yè)務。第63頁/共79頁因特網因特網(Internet)，又稱為互聯網。因特網是利用通信線路和電磁波，將分布在世界各地的計算機相互連接而成的全球性的計算機網絡。因特網主要由三部分組成：第一，很多基于TCP/IP協(xié)議（傳輸控制協(xié)議/互聯協(xié)議）的網絡組成的網絡；第二，使用這些網絡的用戶和開發(fā)者們；第64頁/共79頁第三，通過這些網絡可獲得的信息資源。從網絡通信技術的觀點來看，Internet是一個TCP/IP通訊協(xié)議聯絡各個國家、各個部門、各個領域的各種信息資源為一體的網上用戶共享的數據資源網。第65頁/共79頁Internet目前提供的主要信息服務方式有：①電子郵件（E-mail），用戶可與世界用戶發(fā)送和接受電子郵件；②遠程登錄（Renotelo-gin），用戶可連接到全世界任何一臺Internet主機；③文件傳輸（FTP），用戶可與Internet其他主機交換文件；④菜單或檢索器（Gophet），在菜單的指引下，用戶可對Internet上遠程信息系統(tǒng)進行訪問；第66頁/共79頁⑤查詢，可定期自動地訪問Internet服務器，并可以獲得遠程數據庫的信息；⑥電子論壇，這是Internet上流行的用戶之間交流信息的方式；⑦全球網信息服務系統(tǒng)（WWW，WorldWideWed）,它是一個基于超文本方式的信息檢索工具，是目前最受歡迎同時也是最先進的Internet檢索工具之一。第67頁/共79頁因特網是從美國本土發(fā)展起來的，現在已成為世界范圍的網絡。因特網之所以在世界各地被普遍接受和應用，是因為：第一，因特網上有豐富的信息資源，各種信息應有盡有，如網上圖書館、網絡學校、網絡請名醫(yī)治病、網上看電影等。還有功能強大的檢索和獲取信息的工具，如瀏覽器、搜索引擎等。第68頁/共79頁第二，因特網提供了多種多樣的人與人之間的交流工具，如電子郵件，交流論壇等，且使用、操作十分方便。第三，企業(yè)可以通過因特網了解市場需要，及時開發(fā)適銷的產品，為用戶提供更好的服務；還可以在網上做廣告，開展網上營銷，發(fā)展電子商務。第四，企業(yè)可以利用因特網技術建造自己的網絡。第69頁/共79頁全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）具有GPS功能的工具第70頁/共79頁全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）是一個能夠快速提供精確的位置和時間等信息的系統(tǒng)。全球通用，全天候服務。GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)由三部分組成：空間段：GPS衛(wèi)星。在太空中有24顆帶有原子鐘的衛(wèi)星組成一個分布網絡，分別分布在6條離地面2萬公里以上、傾斜角為55°的地球準同步軌道上，每條軌道上有4顆衛(wèi)星。GPS衛(wèi)星每隔12小時繞地球一周，使地球上任一地點能夠同時接收7～9顆衛(wèi)星的信號。

第71頁/共79頁地面段：地面監(jiān)控系統(tǒng)。保證空間原子鐘的計時準確，并完成導航數據的計算。用戶段：GPS信號接收機。GPS系統(tǒng)最初是由美國陸?？杖娪?0世紀70年代聯合研制的，它的主要目的是為陸、海、空三大領域提供實時、全天候和全球性的導航服務，用于情報收集、核爆炸監(jiān)測和應急通訊等一些軍事目的，是美國獨霸全球戰(zhàn)略的重要部署?，F在GPS系統(tǒng)的應用不僅局限在軍事領域內了，而是發(fā)