第十章電磁波與信息技術(shù)引言打開收音機(jī)、電視機(jī)收到幾個(gè)節(jié)目，但是收音機(jī)、電視機(jī)和廣播電臺(tái)、電視臺(tái)之間并沒有連著線，那它們是怎樣收到聲音和圖像的呢？電磁波一.認(rèn)識(shí)電磁波第一節(jié).神奇的電磁波1、回憶：聲音是如何產(chǎn)生的？又是通過____以_____形式傳播的；“頻率”是指__________________________.介質(zhì)聲波發(fā)聲體在一秒內(nèi)振動(dòng)的次數(shù)2、有線電話是如何將信息傳到遠(yuǎn)方的？（即基本工作原理？）聲信號(hào)電信號(hào)聲信號(hào)話筒對(duì)方聽筒（通過導(dǎo)線傳輸）回顧電磁波的產(chǎn)生項(xiàng)目振動(dòng)源（波源）波的形成水波聲波電磁波（類比水波、聲波研究）木棍在水面處上下振動(dòng)，使該處水也振動(dòng)通過水使振動(dòng)向外傳播，形成水波發(fā)聲體振動(dòng)通過介質(zhì)使振動(dòng)向外傳播，形成聲波導(dǎo)體中的電流迅速變化!導(dǎo)線中迅速變化的電流會(huì)在空間激起電磁波返回電磁波的傳播：1、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。電磁波在真空中的傳播速度（波速）：c=2.99792458×108m/s≈3.0×108m/s電磁波的傳播[說明]：在真空（或空氣中），電磁波的波速為3×108m/s，是一個(gè)定值。。返回閱讀課本p21：描述電磁波1.波長(zhǎng)：λ2.認(rèn)識(shí)電磁波譜電磁波的傳播3、電磁波的波長(zhǎng)λ、頻率f、波速C三者的關(guān)系：波速=波長(zhǎng)×頻率即

[注意]①公式中各物理量單位的統(tǒng)一?。╩/s；m；Hz)；②公式可變形：λ=c/f或f=c/λ波長(zhǎng)頻率電磁波的傳播解：∵c=λ?f

∴λ=C/f=(3.0×108m/s)/(97.4×106Hz)=3.08m答：該電磁波的波長(zhǎng)是3.08m。[例題]：某調(diào)頻立體聲廣播的頻率是97.4MHz,求它的波長(zhǎng)是多少？二.電磁波譜及其應(yīng)用(p23)電磁波譜分布示意圖按頻率由小到大（波長(zhǎng)由大到?。┡帕行纬傻碾姶挪ㄗV是：無(wú)線電波（長(zhǎng)波、中波、短波、微波）、紅外線、可見光、紫外線、倫琴射線、γ射線．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的，這是為什么？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(chǎng)，它能在金屬中產(chǎn)生強(qiáng)大的電流，損壞微波爐。隱形飛機(jī)隱形飛機(jī)是一種先進(jìn)的軍用飛機(jī)，可以防止被雷達(dá)發(fā)現(xiàn)，隱形飛機(jī)用的主要是

材料，它能減少飛機(jī)對(duì)電磁波

，使雷達(dá)很難發(fā)現(xiàn)它。吸收電磁波反射三.電磁波與我們的生活電磁波具有能量。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(xué)研究、軍事、交通等各個(gè)領(lǐng)域。電磁波的危害盡管電磁波為人類造福，但也給人類帶來某些害處，它會(huì)干擾人體生理節(jié)律，破壞免疫機(jī)能，引起頭疼、失眠等癥狀，常被人們稱為“無(wú)形殺手”。1995年4月，美國(guó)一架飛機(jī)在航行中，由于機(jī)上有人使用手機(jī)，使機(jī)上的電子設(shè)備全部失靈，飛機(jī)偏離了航線。所以，電磁污染對(duì)人類生存環(huán)境的干擾已成為環(huán)境科學(xué)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。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、電磁波傳播速度總結(jié)反饋練習(xí)1．一粒小石塊投入平靜的水中就會(huì)激起

；打鼓時(shí)，鼓面的振動(dòng)在空氣中形成

；導(dǎo)線中電流的迅速變化會(huì)在空間激起

。2．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

、

等都是利用電磁波來傳遞信息的電器。水波聲波電磁波手機(jī)電視2、以下說法中正確的是（）A、頻率越大的電磁波，它的傳播速度越大。B、電磁波和聲波一樣不能在真空中傳播。C、不同頻率、不同波長(zhǎng)的電磁波，它們的傳播速度相同。D、以上說法都正確。C３、關(guān)于電磁波的說法中正確的（）A、電磁波只能在真空中傳播。B、波長(zhǎng)不同的電磁波的速度不同。C、電磁波是沿某一特定方向向空間遠(yuǎn)處傳播的。D、變化的電流在周圍的空間產(chǎn)生電磁波。D４、在短波、中波和長(zhǎng)波這三種電磁波中頻率最大的是（）A、短波B、中波C、長(zhǎng)波D、一樣大A６、電磁波的傳播是宇宙間的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)最快的。目前人們公認(rèn)的電磁波的速度值約為

km／s這與我們?cè)谇懊嬲J(rèn)識(shí)過的

(選填“光”或“聲音”)的傳播速度相同。5．某電視臺(tái)節(jié)目的發(fā)射頻率為3×105MHz，其波長(zhǎng)為()A．1mB．1dmC．1cmD．1mm3.0×108光D８、福建都市生活臺(tái)是福州市民出行時(shí)，最常聽到的一個(gè)百姓喜歡的廣播電臺(tái)。若它發(fā)射兩列電磁波甲和乙，它們的頻率為f甲>f乙，那么它們的波長(zhǎng)相比較()A．λ甲>λ乙B．λ甲<λ乙C．λ甲＝λ乙D．無(wú)法比較B9．雷達(dá)發(fā)出電磁波后，經(jīng)過2.4×104S收到回波，則雷達(dá)離目標(biāo)的距離是:

3.6×1012m（2006年太原市）14.我國(guó)是世界上手機(jī)用戶最多的國(guó)家．手機(jī)間是通過

傳遞信息的．我們能聽到手機(jī)發(fā)出的聲音，是因?yàn)槭謾C(jī)中的發(fā)聲體在

若把一手機(jī)放在真空罩中，再用另一手機(jī)撥打罩內(nèi)的手機(jī)號(hào)碼，結(jié)果發(fā)現(xiàn)罩內(nèi)手機(jī)彩燈閃爍，但卻聽不到手機(jī)的鈴聲，這是因?yàn)?/p>

不能傳聲．電磁波振動(dòng)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(huì)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、電磁波傳遞聲音和圖像信號(hào)的原理電磁波傳遞聲音和圖像信號(hào)就象鴿子送信一樣.先將信號(hào)載在電磁波上，再把載有信號(hào)的電磁波發(fā)射出去，到達(dá)接收處設(shè)法從電磁波上把信號(hào)檢出來.電磁波的發(fā)射過程高頻振蕩器產(chǎn)生高頻振蕩電流

信號(hào)發(fā)射機(jī)房聲音信號(hào)圖像信號(hào)發(fā)射天線無(wú)線電接收過程大家一起想一想電視信號(hào)是如何發(fā)射和接收的?發(fā)射天線電磁波的傳播接收天線話筒聲音圖像攝像機(jī)顯像管顯示圖像發(fā)聲揚(yáng)聲器發(fā)射機(jī)音頻放大音頻放大接收機(jī)那么移動(dòng)電話是如何完成通話的？每個(gè)移動(dòng)電話都是一個(gè)電磁波發(fā)射器，它通過電磁波把你講話的信息發(fā)射到空中；同時(shí)它又是一個(gè)電磁波接收器，在空中捕獲電磁波，是你得到對(duì)方講話信息。移動(dòng)通信

2、移動(dòng)電話靠________（較大的固定無(wú)線電臺(tái)）使在不同地方的人可以互相通話無(wú)繩電話：主機(jī)和手機(jī)間沒有電話線相連，靠無(wú)線電波溝通，主機(jī)接在市話網(wǎng)上，相當(dāng)于一個(gè)小型基地臺(tái)。手機(jī)不能離主機(jī)太遠(yuǎn)。設(shè)立基地臺(tái)的原因：1、移動(dòng)電話機(jī)由_____來傳遞聲音，它既是__________又是_____。電磁波無(wú)線電發(fā)射臺(tái)接收臺(tái)基地臺(tái)手機(jī)體積小，發(fā)射功率不大，天線簡(jiǎn)單，靈敏度不高。收音機(jī)內(nèi)的接收裝置就是一個(gè)簡(jiǎn)單的調(diào)諧電路移動(dòng)電話

彩塔接收天線電報(bào)大樓上的接收天線移動(dòng)電話

電磁波能量特性的應(yīng)用太陽(yáng)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：狼煙報(bào)警（烽火）、快馬傳書、飛鴿傳書、口信、水兵旗語(yǔ)等。越來越寬的信息之路一.微波通訊二.衛(wèi)星通訊三.光纖通訊四.網(wǎng)絡(luò)通訊１．為什么要用微波通信？信息理論表明:電磁波頻率越高，相同時(shí)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(shí)間內(nèi)可以傳遞更多的信息。２.微波的波長(zhǎng)范圍和頻率范圍是多少?微波的波長(zhǎng)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.３.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。４．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５.微波中繼站的建立在距離上有什么要求?6．微波通信的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：微波通信的頻率高,傳播信息容量大,且中繼站用計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制.出現(xiàn)故障時(shí)能自動(dòng)倒換,自動(dòng)報(bào)警,節(jié)約了人力資源.缺點(diǎn)：微波傳送距離越遠(yuǎn),需要建立的中繼站就越多,勢(shì)必會(huì)帶來一定的麻煩.而且在遇到雪山、大洋，要本無(wú)法建立中繼站。能不能用地球的天然衛(wèi)星---月球作為一個(gè)中繼站呢?不能：因?yàn)樗x我們太遠(yuǎn)了，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)的通信。思考

衛(wèi)星通信：利用衛(wèi)星做中繼站的微波通信方式。閱讀并思考:

二.衛(wèi)星通信3.衛(wèi)星通信有哪些優(yōu)越性?1.什么是同步衛(wèi)星?2.要想實(shí)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)星繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的周期跟地球自轉(zhuǎn)的周期相同,相對(duì)地球”靜止”,所以叫做”同步”衛(wèi)星地球同步通信衛(wèi)星地球同步通信衛(wèi)星2.要想實(shí)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(shí)現(xiàn)全球通信3.衛(wèi)星通信的優(yōu)點(diǎn):遠(yuǎn)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：利用頻率更高的光波進(jìn)行信息傳遞三、光纖通信

1.激光的特點(diǎn)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(xué)原理?

全反射3.光導(dǎo)纖維:激光用于實(shí)際通信的一種特殊管道，它是很細(xì)很細(xì)的玻璃絲.FLASH普通光優(yōu)點(diǎn)—容量大。容量是微波的百萬(wàn)倍、千萬(wàn)倍缺陷—難以攜帶信息。夾雜許多不同波長(zhǎng)（頻率）的光。激光—頻率單一，方向高度集中光導(dǎo)纖維光在光導(dǎo)纖維中傳輸，損耗小，可長(zhǎng)距離傳輸，光纖通信容量極大，不怕雷擊，不受電磁干擾，通信質(zhì)量高，保密性好．激光通信與____通信類似，即先把聲音和圖像信號(hào)調(diào)制到____上，然后把它們發(fā)射出去，最后用接收裝置把聲音和圖像信號(hào)檢出來。

有線電激光4.光纖通信的優(yōu)勢(shì)光在光導(dǎo)纖維中傳輸損耗小,可長(zhǎng)距離傳輸.光纖通信,通信容量大,不怕雷擊，不受電磁干擾，通信質(zhì)量高,保密性好.四、移動(dòng)通信（p32)移動(dòng)通信系統(tǒng)從20世紀(jì)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(wú)線接入系統(tǒng)、毫米波LAN、智能傳輸系統(tǒng)(ITS)和同溫層平臺(tái)(HAPS)系統(tǒng)將投入使用。未來幾代移動(dòng)通信系統(tǒng)最明顯的趨勢(shì)是要求高數(shù)據(jù)速率、高機(jī)動(dòng)性和無(wú)縫隙漫游。實(shí)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)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(qiáng)機(jī)動(dòng)性或擴(kuò)大覆蓋范圍。

移動(dòng)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(dòng)無(wú)線系統(tǒng)，如3G；無(wú)繩系統(tǒng)，如DECT；近距離通信系統(tǒng)，如藍(lán)牙和DECT數(shù)據(jù)系統(tǒng)；無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)系統(tǒng)；固定無(wú)線接入或無(wú)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CableModem。五、網(wǎng)絡(luò)通信

信息之路小結(jié)微波通信頻率在30MHz~3×105MHz衛(wèi)星通信用通信衛(wèi)星轉(zhuǎn)為微波中繼站光纖通信激光在光導(dǎo)纖維中傳播網(wǎng)絡(luò)通信把計(jì)算機(jī)聯(lián)在一起進(jìn)行通信檢測(cè)1．信息理論表明：作為載體的電磁波，

越高，在相同時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)?/p>

就越多．2．電視廣播的工作頻率一般為30MHz～3×105MHz，聲音廣播的工作頻率一般為102kHz～30MHz，由此可知在相同時(shí)間內(nèi)

廣播比

廣播要傳輸更多的信息．頻率信息電視聲音3．微波的頻率在

MHz至

MHz之間的電磁波，微波的性質(zhì)與

更接近，大致也是沿

傳播