人教版初中物理九年級(jí)全一冊(cè)越來越寬的信息之路【區(qū)一等獎(jiǎng)】

第4節(jié)越來越寬的信息之路

講五分鐘的故事和放映五分鐘的電影，它們傳遞的信息量是不一樣的。五分鐘的語言只能簡單描述人的相貌、衣著和事件的梗概；而五分鐘的電影，除此之外還能展現(xiàn)人物衣服的質(zhì)地和顏色、主人公的容貌和嗓音以及事情發(fā)生的周圍環(huán)境等許許多多細(xì)節(jié)。

5分鐘內(nèi)，放電影比講故事所包含的信息量更多。相同時(shí)間內(nèi)，電視廣播比電臺(tái)廣播能傳遞更多的信息。信息理論表明：

作為載體的電磁波，頻率越高，相同時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒕驮蕉?。因此，幾十年來，無線電通信、電視廣播等所用的頻率越來越高了，我們可以形象地說，信息之路越來越寬了。閱讀課本回答問題：（比一比，看誰找的快）1.微波的波長范圍和頻率范圍是多少?2.微波有什么性質(zhì)?3.微波中繼站的作用是什么?4.微波中繼站的建立在距離上有什么要求?5.能不能用地球的天然衛(wèi)星---月球作為一個(gè)中繼站呢?一、微波通信1.微波的波長范圍和頻率范圍是多少?微波的波長在10m—1mm之間,頻率在之間.微波的性質(zhì)更接近光波:大致沿直線傳播.2.微波有什么性質(zhì)?發(fā)射接收微波中繼通信微波大致沿直線傳播，中繼站可以把上一站傳來的微波信號(hào)經(jīng)過接收、放大處理后，再發(fā)射到下一站去，這就像接力賽跑一樣，一站傳一站，經(jīng)過很多中繼站可以把信息傳遞到遠(yuǎn)方。3．微波中繼站的作用是什么?發(fā)射接收發(fā)射接收微波中繼站每隔50千米左右建立一個(gè)中繼站,上一站傳來的信號(hào)就可以傳遞下去4.微波中繼站的建立在距離上有什么要求?而且，信號(hào)傳遞的距離越遠(yuǎn)，需要的中繼站越多。在遇到雪山、大洋，根本無法建設(shè)中繼站時(shí)，又該怎么辦？微波中繼通信示意圖5、能不能利用地球的衛(wèi)星——月球進(jìn)行微波中繼通信呢？

月球是地球的衛(wèi)星，可以反射微波，但它離我們太遠(yuǎn)了——38萬千米！信號(hào)衰減、時(shí)間延遲，而且只有當(dāng)兩個(gè)通信點(diǎn)同時(shí)見到月亮?xí)r，才能完成這兩點(diǎn)間的通信。10m～1mm

30MHz～3×105MHz直線

50km解決方案：人造衛(wèi)星通信問題：不能用月亮做中繼站，那么如何實(shí)現(xiàn)微波通信？二、衛(wèi)星通信現(xiàn)在，人類可以用通信衛(wèi)星做微波通信的中繼站來進(jìn)行通信。通信衛(wèi)星大多是相對(duì)地球“靜止”的同步衛(wèi)星，從地球上看，它好像懸在空中靜止不動(dòng)。中繼站

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衛(wèi)星通信除了能遠(yuǎn)距離傳遞信息外，還有通信容量大、抗干擾性好、質(zhì)量好、功效高等優(yōu)點(diǎn).用碟形天線（大鍋）接收來自衛(wèi)星的信號(hào)現(xiàn)場直播現(xiàn)在通過衛(wèi)星電視，一個(gè)地方出現(xiàn)的突發(fā)事件，全世界的人們幾乎可以立刻看到現(xiàn)場的畫面。利用衛(wèi)星來發(fā)射和接收電磁波信號(hào)應(yīng)用非常廣泛，例如中國建立的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，可提供全天候的即時(shí)定位服務(wù)。中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星通信實(shí)質(zhì)：用通信衛(wèi)星做微波通信的中繼站。三、光纖通信我們已經(jīng)知道，電磁波的傳播速度等于光速，實(shí)際上光也是一種電磁波。與微波相比，光的頻率更高。如果用光來通信，這條“高速公路”要比短波、微波的“公路”寬出百萬倍、千萬倍。不過，普通的光源包含了許多不同波長（頻率）的光。難以用它攜帶信息。1960年，美國科學(xué)家梅曼制成了世界上第一臺(tái)紅寶石激光器，它能產(chǎn)生頻率單一、方向高度集中的光——激光。1966年，華裔物理學(xué)家高錕提出用光纖通信的構(gòu)想，這使得用光進(jìn)行通信的幻想得以實(shí)現(xiàn)。通信用的激光一般在特殊的管道——光導(dǎo)纖維里傳播。光纖通訊技術(shù)是近幾十年才發(fā)展起來的1970年，美國康寧公司在物理學(xué)家高錕的理論基礎(chǔ)上，首次研制成功損耗為20db/km的石英光纖，它是一種理想的傳輸介質(zhì)。1970年，貝爾實(shí)驗(yàn)室研制成功室溫下連續(xù)振蕩的半導(dǎo)體激光器（LD）。從此，開始了光纖通信迅速發(fā)展的時(shí)代。光沿著水流傳播實(shí)驗(yàn)演示——光可以沿著水流傳播

如圖，把大塑料瓶用不透光的紙包上，瓶的側(cè)壁開個(gè)小孔。塑料瓶內(nèi)盛水，水面上方放一個(gè)發(fā)光小燈泡。當(dāng)水從小孔流出時(shí)，你會(huì)看到光隨著彎彎的水流照到地面，在地面產(chǎn)生一個(gè)光斑。光導(dǎo)纖維光在光導(dǎo)纖維中的傳播如圖，光從光導(dǎo)纖維的一端射入，在內(nèi)壁上多次反射，從另一端射出，這樣就把它攜帶的信息傳到了遠(yuǎn)方。光導(dǎo)纖維是很細(xì)很細(xì)的玻璃絲，通常數(shù)條光纖并成一束再敷上保護(hù)層，制成光纜，用來傳遞電視、電話等多種信息。由于光的頻率很高，在一定時(shí)間內(nèi)可以傳輸大量信息。各種光導(dǎo)纖維光纖通信的優(yōu)點(diǎn)：（1）傳輸頻帶極寬，通信容量很大；（2）光纖衰減小，無中繼設(shè)備，傳輸距離遠(yuǎn)；（3）頻率穩(wěn)定，信號(hào)傳輸質(zhì)量高；（4）光纖抗電磁干擾，不怕雷擊，保密性好。

計(jì)算機(jī)可以高速處理各種信息，把計(jì)算機(jī)聯(lián)在一起，可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信。四、網(wǎng)絡(luò)通信

如果某人的計(jì)算機(jī)跟一個(gè)叫做服務(wù)器的大計(jì)算機(jī)相聯(lián)，就是平常說的“上網(wǎng)”。目前人們經(jīng)常使用的網(wǎng)絡(luò)通信形式是電子郵件。當(dāng)甲給乙發(fā)送一封電子郵件時(shí)，他的服務(wù)器A把郵件送到乙的服務(wù)器B，儲(chǔ)存起來。一旦乙“上網(wǎng)”，他就能從自己的服務(wù)器B得到這個(gè)郵件。每個(gè)電子郵箱都有自己的“地址”，這樣才能把郵件送到正確的地方。例如，某電子信箱的地址是xiaolin@163.，這表示信箱屬于一個(gè)自稱“xiaolin”的人，他的服務(wù)器名叫163.。其中“cn”是China的簡寫，表示這個(gè)服務(wù)器是在中國注冊(cè)的。世界上凡是計(jì)算機(jī)集中的地方，例如企業(yè)、機(jī)關(guān)、居民小區(qū)等，大都已經(jīng)把自己的計(jì)算機(jī)聯(lián)在一起了。這些網(wǎng)絡(luò)又互相聯(lián)結(jié)，成為世界上最大的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，叫做因特網(wǎng)，這樣就能做到信息資源的共享。通過因特網(wǎng)可以收發(fā)電子郵件，看到不斷更新的新聞，查到所需的各種資料。計(jì)算機(jī)之間的聯(lián)結(jié)，除了使用金屬導(dǎo)線外，還使用光纜、通信衛(wèi)星等各種通信手段。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)可以在很短的時(shí)間內(nèi)傳送越來越大的信息量，信息傳送的速度甚至能夠滿足電視等活動(dòng)畫面的需要，我們已經(jīng)可以輕松地在網(wǎng)上看電視了。網(wǎng)絡(luò)通信方式：電子郵件網(wǎng)絡(luò)通信優(yōu)點(diǎn)：像電話一樣快，像信息一樣方便，且可以隨時(shí)查看，同時(shí)可以傳遞文字、照片、語言等任何信息。電磁波頻率越高，相同時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒕驮蕉?。通信頻率越來越高，信息之路越來越寬。微波通信、衛(wèi)星通信、光纖通信、網(wǎng)絡(luò)通信。課堂小結(jié)1、能利用光波在光導(dǎo)纖維中傳播大量信息，是因?yàn)椋ǎ〢、波速快B、頻率高C、波長長D、能夠看見2、關(guān)于衛(wèi)星通信，下列說法中正確的是（）A、衛(wèi)星通信就是利用衛(wèi)星來向地面發(fā)射電磁波B、通信衛(wèi)星相當(dāng)于一個(gè)太空微波中繼站，它是用來轉(zhuǎn)發(fā)地面發(fā)送來的信號(hào)的C、衛(wèi)星通信只能轉(zhuǎn)發(fā)廣播信號(hào)D、地球上空最少要有四顆衛(wèi)星才能實(shí)現(xiàn)全球通信BB3、關(guān)于光纖通信，下列說法中正確的是（）A、光在光導(dǎo)纖維中經(jīng)過多次反射從一端傳到另一端B、光在光導(dǎo)纖維中始終沿直線傳播C