第3節(jié)衛(wèi)星通信和光纖通信（導(dǎo)學(xué)案）

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1.初步了解衛(wèi)星通信和光纖通信的原理，能解釋有關(guān)現(xiàn)象。

2.通過閱讀衛(wèi)星通信和光纖通信的相關(guān)材料進(jìn)行學(xué)習(xí)，發(fā)展通過閱讀提取重要信息、

分析、歸納的能力。

3.經(jīng)歷水流導(dǎo)光的實驗過程，發(fā)展科學(xué)探究能力。

4.了解通信方式的變革為人類生活帶來的便利，體會物理學(xué)對社會發(fā)展的促進(jìn)作用。

【學(xué)習(xí)重點】了解衛(wèi)星通信、光纖通信的基礎(chǔ)知識。

【學(xué)習(xí)難點】光纖通信的原理。

【自主預(yù)習(xí)】閱讀教材，完成以下問題：

1.微波通信：在無線電波中，微波的波長較,頻率較。一條微波線

路可以同時開通兒干、兒力路電話。微波的性質(zhì)接近光波，大致沿傳播，不能沿地

球表面繞射，所以每隔50km左右就要建一個微波o

2.衛(wèi)星通信：利用通信衛(wèi)星做的通信的方式叫衛(wèi)星通信。顆同步衛(wèi)

星兒乎可以實現(xiàn)全球通信，

3.光纖通信：激光的特點是頻率、方向。光纖通信是利用在

光纖中傳輸信號的。光纖由中央的玻璃芯和外面的反射層、保護層構(gòu)成的，可以傳輸吠量

的信息。

【課堂探究】

探究一、衛(wèi)星通信

閱讀課本第183頁，說出微波的性質(zhì)；什么是微波中繼站。

1.微波通信

（1）微波的波長和頻率：在無線電波中，微波的波長較短（在之間），頻

率較高（在30MHz~3xl（）fMHz之間）。

（2）微波的性質(zhì)：微波的性質(zhì)接近光波，大致沿傳播，不能沿地球表面繞射。

（3）微波中繼站:微波大致沿直線傳播，不能繞地球表面繞射。因此必須每隔左

右就要建設(shè)一個中繼站，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。這就像接力賽跑-?樣，一棒傳一棒，可以把信息傳遞到遠(yuǎn)方。

（4）微波通信的優(yōu)點：①頻率高，傳輸信息的容量大；②質(zhì)量好，可以傳送很遠(yuǎn)的距

離；③大致沿直線傳播，受大氣干擾小，能量損耗小，收到的信號強且穩(wěn)定。

（5）微波通信的缺點：需要大量中繼站進(jìn)行信號處理，且信號傳遞的距離越遠(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，微波通信幾乎無法繼續(xù)。

2.衛(wèi)星通信

【想一想】在遇到雪山、大洋，根本無法建設(shè)中繼站時，乂該怎么辦？能不能利用地球

的衛(wèi)星一一月球進(jìn)行微波中繼通信呢？

【分析】月球是地球的衛(wèi)星，可以反射微波，但它離我們太遠(yuǎn)了一一38萬千米！信號

衰減、時間延遲，而且只有當(dāng)兩個通信點同時見到月亮?xí)r，才能完成這兩點間的通信。解決

方案是使用作為微波中繼站進(jìn)行通信。

閱讀課本第184頁，說出什么是衛(wèi)星通信；為什么用同步衛(wèi)星做微波中繼站：我國北斗

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用。

（1）衛(wèi)星通信：用通信衛(wèi)星作為來進(jìn)行通信。

（2）同步通信：地球同步衛(wèi)星距離地球約36000km,地球同步衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)動的周期

跟地球自轉(zhuǎn)的周期，所以叫作“同步”衛(wèi)星。

（3）全球通信：在地球周圍均勻地配置________顆通信衛(wèi)星，就可以覆蓋幾乎全部的

地球表面，實現(xiàn)全球通信3

衛(wèi)星I

（4）衛(wèi)星通信的組成：由通信衛(wèi)星、地面站和傳輸系統(tǒng)三部分組成。衛(wèi)星通信的工作

原理是將衛(wèi)星發(fā)射到赤道上空36000km處的對地靜止軌道上，利用衛(wèi)星上的通信轉(zhuǎn)發(fā)器接

收由地面站發(fā)射的信號，并對信號進(jìn)行放大變頻后轉(zhuǎn)發(fā)給其他地面站，從而完成兩個地面站

之間的傳輸。

（5）衛(wèi)星通信特點：通信范圍大，只要在衛(wèi)星發(fā)射的電磁波覆蓋的范圍內(nèi)均可進(jìn)行通

信；不易受陸地災(zāi)害影響，建設(shè)速度快；易于實現(xiàn)廣播和多址通信。

（6）中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國著眼于國家安全和經(jīng)濟社會發(fā)

展需要，自主建設(shè)運行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是為全球月戶提供全天候、全天時、高精度的

定位、導(dǎo)航和授時服務(wù)的國家重要時空基礎(chǔ)設(shè)施。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)使用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的無人駕駛車輛

【例題1】人們從某電視直播節(jié)目中獲知，在北京2022年冬奧會自由式滑雪女子大跳

臺決賽中，中國選手谷愛凌奪得冠軍！該電視節(jié)目的信號是通過衛(wèi)星傳送的，屬于衛(wèi)星通信。

關(guān)于衛(wèi)星通信，下列說法正確的是（）

A.衛(wèi)星通信使用的是中波或者短波

B.通信衛(wèi)星只能用來傳遞聲音信號

C.衛(wèi)星通信就是利用衛(wèi)星來向地面發(fā)射電磁波

D.通信衛(wèi)星既能傳遞聲音信號，又能傳遞圖像信號

探究二、光纖通信

我們已經(jīng)知道，電磁波的傳播速度等于光速，實際上光也是一種電磁波。與短波、微波

相比，光的頻率更高。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。

閱讀課本第185頁，回答激光的特點；什么是光纖通信；什么是光導(dǎo)纖維；光導(dǎo)纖維傳

光的原理。

1.光纖通信

（1）激光的特點：頻率、方向O

（2）光纖通信：物理學(xué)家提出用光纖通信的構(gòu)想，這使得用光進(jìn)行通信的夢想得以實

現(xiàn)。通信用的激光一般在特殊的管道一一（簡稱光纖）里傳播.

2.光導(dǎo)纖維

（1）光導(dǎo)纖維簡稱光纖，是一種非常細(xì)的玻璃絲，激光可在光纖里傳播，不受外界干

擾。

（2）光導(dǎo)纖維傳光原理

①演示實驗一《水流導(dǎo)光》

如圖所示，在塑料瓶的一側(cè)開個小孔，塑料瓶內(nèi)盛水，讓激光從另一側(cè)水平射向小孔。

當(dāng)水從小孔流出時，你會看到光隨著彎彎的水流照到地面，在地面產(chǎn)生一個光斑。

圖21.3-6水流導(dǎo)光

【實驗結(jié)論】光不但能沿直線傳播，也可以沿著的水流傳播。

②光導(dǎo)纖維傳光原理

光導(dǎo)纖維傳播激光的原理是光的全反射。攜帶信息的激光從光導(dǎo)纖維的一端射入，在光

纖內(nèi)部傳播時，發(fā)生的是全反射，在內(nèi)壁上多次,從另一端射出，這樣就把它攜帶

的信息傳到了遠(yuǎn)方。

實用的光纖是比人的頭發(fā)絲稍粗的玻璃絲，通信用光纖的外徑一般為125740同?

般所說的光纖是由纖芯和包層組成，纖芯完成信號的傳輸，包層與纖芯的折射率不同，將光

信號封閉在纖芯中傳輸并起到保護纖芯的作用。工程中一般將多條光纖固定在一起構(gòu)成光

纜。

3.光纖通信的優(yōu)點

（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）不受電磁干擾，通信質(zhì)量高，保密性好。

4.光纖通訊技術(shù)的發(fā)展

光纖通訊技術(shù)是近幾十年才發(fā)展起來的。1960年，美國物理學(xué)家西奧多?梅曼在佛羅里

達(dá)州邁阿密的研究實驗室里，制成了世界上第一臺紅寶石激光器。1966年，華裔物理學(xué)家

高銀提出用光纖通信的構(gòu)想，并得以實現(xiàn)，高銀被譽為“光纖之父”。

【例題2】光纖通信已成為現(xiàn)代通信的主要支柱之一關(guān)于光纖以下說法正確的是

()

A.光纖是超導(dǎo)體

B.光波在光纖中不斷折射向前傳播

C.光波在光纖中的傳播速度為3XI0MVS

D.光纖不導(dǎo)電，不會受外界電磁場的干擾

探究三、激光的應(yīng)用

除了通信，激光還有許多其他應(yīng)用。閱讀課本第186頁，說出激光的一些應(yīng)用。

1.激光測距雷達(dá)

激光束的方向性特別好，在傳播很遠(yuǎn)的距離后仍能保持一定的強度。激光的這個特點使

它可以用來進(jìn)行精確的。對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)出一個極短的激光脈沖，測量發(fā)射脈沖和收到

反射脈沖的時間間隔，就可以求出與目標(biāo)的距離。激光測距雷達(dá)就是根據(jù)這個原理制成的。

2.激光的其他一些應(yīng)用

激光還有一個特點是?亮度高，也就是說它可以在很小的空間和很短的時間內(nèi)集中很大

的o如果把強大的激光束會聚起來照射到物體上，就可以使物體的被照部分迅速上

升到極高的溫度并熔化。

因此，我們可以利用激光束來切割各種物質(zhì)、焊接金屬以及在硬質(zhì)材料上打孔。醫(yī)學(xué)上

可以用激光作為“光刀”切除腫瘤，還可以用激光“焊接”脫落的視網(wǎng)膜。強激光可以在瞬

間破壞敵人的飛行器，這是軍事研究的重要方向。

此外，利用幾十阿秒(10飛)的激光脈沖可以“捕捉”原子內(nèi)電子的運動，使人類對

微觀世界的觀察接近極致。

【例題3】】半導(dǎo)體芯片的發(fā)明是二十世紀(jì)的一項創(chuàng)舉，它開創(chuàng)了信息時代的先河。光

刻機是芯片制造的核心設(shè)備之一。光刻機使用的是一種非線性光學(xué)晶體材料，它能夠?qū)⒓す?/p>

轉(zhuǎn)化為史無前例的176納米波長深紫外激光，從而制造出深紫外固體激光器。激光的平行度

特別好，在傳播很遠(yuǎn)的距離后仍能保持一定的距離。激光在空氣中的傳播速度大約是

m/s。請你寫出一條激光在生活中的應(yīng)用：。

【精講點撥】

1.微波通信：微波的頻率高，可攜帶大量的信息，它的性質(zhì)接近光波，大致沿直線傳

播，要實現(xiàn)長距離傳播需要每隔50km建立??個微波中繼站。遇有雪山、大洋時，只能靠衛(wèi)

星通信來轉(zhuǎn)接。

2.衛(wèi)星通信：通信用衛(wèi)星大多是相對地球“靜止”的同步衛(wèi)星，只要在地球的周圍均

勻地配置3顆同步通信衛(wèi)星，就覆蓋了幾乎全部地球表面，可以實現(xiàn)全球通信。

3.光纖通信：微波通信有時會受到外界的干擾，使信號不穩(wěn)定。使激光攜帶著信息在

光導(dǎo)纖維中傳播，就避免了以上問題，可以大大提高通信質(zhì)量。而且激光的頻率更高，可以

攜帶更多的信息。

【歸納整理】

第3節(jié)衛(wèi)星通信和光纖通信

-①微波：波長在10m?1mm之間，頻率在

30MHz?3X105MHz之間。大致沿直線傳播。

衛(wèi)②微波通信：利用微波中繼站傳遞信號。

星通信「③衛(wèi)星通信：利用通信衛(wèi)星做微波通信的中繼站來進(jìn)

通

信行通信的方式。三顆同步衛(wèi)星幾乎可實現(xiàn)全球通信。

和

光-④衛(wèi)星通信的組成：同步通信衛(wèi)星、地面站。

纖

通「①激光的特點：頻率單一、方向高度集中：方向性好,

信光纖亮度高.

通信」②激光的應(yīng)用：光纖通信：激光測距雷達(dá)：激光切割

L晶片；切除腫瘤：破壞敵人的飛行器等。

【課堂練習(xí)】

1.如圖所示，降落在月球背面的嫦娥四號登月探測器，借助鵲橋中繼衛(wèi)星向地球傳送

信息。利用的是（）

A.次聲波B.無線電波C.紅外線D.超聲波

2.如圖是小明總結(jié)的思維圖的一部分，請你幫助小明補全空缺。

3.光纖通信主要利用波長很（選填“短”或“長”）的激光傳輸信息。如圖所

示，激光從光纖一端射入：在內(nèi)壁上多次,從另一端射出，把信息傳到遠(yuǎn)方，無線電

廣播的音頻信號在發(fā)射出去之前，必須加載到頻率更（選填“高”或“低”）的電流

信號上。

4.如圖所示的“智軌”電車采用激光雷達(dá)感知技術(shù)、亳米波雷達(dá)感知技術(shù)等環(huán)境感知

手段，獲得安全防護信息。雷達(dá)感知技術(shù)是通過信號發(fā)射系統(tǒng)向環(huán)境發(fā)射信號，然后信號接

收系統(tǒng)接收到來自環(huán)境反射回來的信號而獲得周邊壞境的信息。卜列說法止確的是（）

A.亳米波雷達(dá)感知技術(shù)利用超聲波傳遞信息

B.激光雷達(dá)感知技術(shù)利用電磁波傳遞信息

C.亳米波的傳播需要介質(zhì)，激光的傳播不需要介質(zhì)

D.亳米波傳播的速度比激光小

5.關(guān)于光纖通信，下列說法中正確的是（）

A.載有信息的激光在光纜的內(nèi)壁上不斷地發(fā)生光的折射，把信息從一端傳到了光纜的

另一端

B.用于通信的激光是在空中傳播的

C.光在光導(dǎo)纖維中的傳播是直線傳播

D.光纖通信要比短波、微波通信容量更寬

6.在一個無色大塑料瓶的側(cè)壁靠底部的位置，鉆一個小孔，在瓶中裝滿水，用膠帶粘

住小孔，在瓶的另一側(cè)放一只激光電筒，調(diào)節(jié)光束的方向，讓光束正好能射中對■面的小孔。

如圖所示，揭下膠帶，讓水流到下面盆里，你會看到光隨著彎彎的水流照到盆底，在盆底產(chǎn)

生一個光斑。

I下■尸?■■??國一?▲

（1）在這個實驗中，激光電筒的光束沿水流的內(nèi)壁經(jīng)過多次—（填“反”或“折”）

射，最后射到盆底的；

（2）實驗中從瓶中流出的水柱相當(dāng)于激光通信中的—,由此說明用來進(jìn)行激光通信

的導(dǎo)管―（填“能”或“不能”）彎曲；

（3）猜想：在激光通信中，同一根導(dǎo)管能不能同時傳導(dǎo)多束激光束而不致相互干

擾?—。

【課后反思】

本節(jié)課學(xué)習(xí)中，你有哪些收獲，還有哪些問題？

參考答案與試題解析

第3節(jié)衛(wèi)星通信和光纖通信（導(dǎo)學(xué)案）

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1.初步了解衛(wèi)星通信和光纖通信的原理，能解釋有關(guān)現(xiàn)象。

2.通過閱讀衛(wèi)星通信和光纖通信的相關(guān)材料進(jìn)行學(xué)習(xí)，發(fā)展通過閱讀提取重要信息、

分析、歸納的能力。

3.經(jīng)歷水流導(dǎo)光的實驗過程，發(fā)展科學(xué)探究能力。

4.了解通信方式的變革為人類生活帶來的便利，體會物理學(xué)對社會發(fā)展的促進(jìn)作用。

【學(xué)習(xí)重點】了解衛(wèi)星通信、光纖通信的基礎(chǔ)知識。

【學(xué)習(xí)難點】光纖通信的原理。

【自主預(yù)習(xí)】閱讀教材，完成以下問題：

1.微波通信：在無線電波中，微波的波長較施，頻率較直。一條微波線路可以同時開

通幾下、幾萬路電話。微波的性質(zhì)接近光波，大致沿直線傳播，不能沿地球表面繞射，所以

每隔50km左右就要建一個微波中繼站。

2.衛(wèi)星通信：利用通信衛(wèi)星做微波中繼站的通信的方式叫衛(wèi)星通信。三顆同步衛(wèi)星兒

乎可以實現(xiàn)全球通信。

3.光纖通信：激光的特點是頻率單一、方向高度集中。光纖通信是利用激光在光纖中

傳輸信號的。光纖由中央的玻璃芯和外面的反射層、保護層構(gòu)成的，可以傳輸,大量的信息。

【課堂探究】

探究一、衛(wèi)星通信

閱讀課本笫183頁，說出微波的性質(zhì)；什么是微波中繼站。

1.微波通信

（1）微波的波長和頻率：在無線電波中，微波的波長較短（在之間），頻

率較高（在30MHz~3xlO，MHz之間）。

（2）微波的性質(zhì)：微波的性質(zhì)接近光波，大致沿直線傳播,不能沿地球表面繞射。

（3）微波中繼站：微波大致沿直線傳播，不能繞地球表面繞射。因此必須每隔Rkm

左右就要建設(shè)一個中繼站，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。這就像接力賽跑一樣，一棒傳一棒，可以把信息傳遞到遠(yuǎn)方。

（4）微波通信的優(yōu)點：①頻率高，傳輸信息的容量大；②質(zhì)量好，可以傳送很遠(yuǎn)的距

離；③大致沿直線傳播，受大氣干擾小，能量損耗小，攻到的信號強且穩(wěn)定。

（5）微波通信的缺點：需要大量中繼站進(jìn)行信號處理，且信號傳遞的距離越遠(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，微波通信幾乎無法繼續(xù)。

2.衛(wèi)星通信

【想想】在遇到雪山、大洋，根本無法建設(shè)中繼站時，又該怎么辦？能不能利用地球

的衛(wèi)星一一月球進(jìn)行微波中繼通信呢？

【分析】月球是地球的衛(wèi)星，可以反射微波，但它離我們太遠(yuǎn)了一一38萬千米！信號

衰減、時間延遲，而且只有當(dāng)兩個通信點同時見到月亮?xí)r，才能完成這兩點間的通信。解決

方案是使用人造衛(wèi)星作為微波中繼站進(jìn)行通信。

閱讀課本第184頁，說出什么是衛(wèi)星通信；為什么用同步衛(wèi)星做微波中繼站；我國北斗

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用。

（1）衛(wèi)星通信：用通信衛(wèi)星作為微波中繼站來進(jìn)行通信。

（2）同步通信：地球同步衛(wèi)星距離地球約36000km,地球同步衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)動的周期

跟地球自轉(zhuǎn)的周期蛔，所以叫作“同步”衛(wèi)星。

（3）全球通信：在地球周圍均勻地配置三顆通信衛(wèi)星，就可以覆蓋幾乎全部的地球表

面，實現(xiàn)全球通信。

衛(wèi)星I

（4）衛(wèi)星通信的組成：由通信衛(wèi)星、地面站和傳輸系統(tǒng)三部分組成。衛(wèi)星通信的工作

原理是將衛(wèi)星發(fā)射到赤道上空36000km處的對地靜止軌道上，利用衛(wèi)星上的通信轉(zhuǎn)發(fā)器接

收由地面站發(fā)射的信號，并對信號講行放人?變頻后轉(zhuǎn)發(fā)給其他地面站，從而完成兩個地面站

之間的傳輸。

（5）衛(wèi)星通信特點：通信范圍大，只要在衛(wèi)星發(fā)射的電磁波覆蓋的范圍內(nèi)均可進(jìn)行通

信；不易受陸地災(zāi)害影響，建設(shè)速度快；易于實現(xiàn)廣播和多址通信。

（6）中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國著眼于國家安全和經(jīng)濟社會發(fā)

展需要，自主建設(shè)運行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是為全球月戶提供全天候、全天時、高精度的

定位、導(dǎo)航和授時服務(wù)的國家重要時空基礎(chǔ)設(shè)施.

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)使用北斗士星導(dǎo)航系統(tǒng)的無人駕駛車輛

【例題1】人們從某電視直播節(jié)目中獲知，在北京2022年冬奧會自由式滑雪女子大跳

臺決賽中，中國選手谷愛凌奪得冠軍！該電視節(jié)目的信號是通過衛(wèi)星傳送的，屬于衛(wèi)星通信。

關(guān)于衛(wèi)星通信，下列說法正確的是（D）

A.衛(wèi)星通信使用的是中波或者短波

B.通信衛(wèi)星只能用來傳遞聲音信號

C.衛(wèi)星通信就是利用衛(wèi)星來向地面發(fā)射電磁波

D.通信衛(wèi)星既能傳遞聲音信號，又能傳遞圖像信號

【解析】AC.衛(wèi)星通信是利用衛(wèi)星作為中繼站，來轉(zhuǎn)發(fā)接收到的無線電波（微波）的,

故AC錯誤；BD.電磁波可以傳遞信息，衛(wèi)星通信既能傳遞聲信號又能傳遞圖像信號，故B

錯誤，D正確。

故選D。

探究二、光纖通信

我們已經(jīng)知道，電磁波的傳播速度等于光速，實際上光也是一種電磁波。與短波、微波

相比，光的頻率更高。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。

閱讀課本第185頁，回答激光的特點；什么是光纖通信；什么是光導(dǎo)纖維；光導(dǎo)纖維傳

光的原理。

1.光纖通信

（1）激光的特點：頻率單一、方向高度集中。

（2）光纖通信：物理學(xué)家提出用光纖通信的構(gòu)想，這使得用光進(jìn)行通信的夢想得以實

現(xiàn)。通信用的激光一般在特殊的管道一一光導(dǎo)纖維（簡稱光纖）里傳播。

2.光導(dǎo)纖維

（1）光導(dǎo)纖維簡稱光纖，是一種非常細(xì)的玻璃絲，激光可在光纖里傳播，不受外界干

擾。

（2）光導(dǎo)纖維傳光原理

①演示實驗一《水流導(dǎo)光》

如圖所示，在塑料瓶的一側(cè)開個小孔，塑料瓶內(nèi)盛水，讓激光從另一側(cè)水平射向小孔。

當(dāng)水從小孔流出時，你會看到光隨著彎彎的水流照到地面，在地面產(chǎn)生一個光斑。

圖21.3-6水流導(dǎo)光

【實驗結(jié)論】光不但能沿直線傳播，也可以沿著鸞曲的水流傳播。

②光導(dǎo)纖維傳光原理

光導(dǎo)纖維傳播激光的原理是光的全反射。攜帶信息的激光從光導(dǎo)纖維的一端射入，在光

纖內(nèi)部傳播時，發(fā)生的是全反射，在內(nèi)壁上多次反射，從另一端射出，這樣就把它攜帶的信

實用的光纖是比人的頭發(fā)絲稍粗的玻璃絲，通信用光纖的外徑一般為125?140同?

般所說的光纖是由纖芯和包層組成，纖芯完成信號的傳輸，包層與纖芯的折射率不同，將光

信號封閉在纖芯中傳輸并起到保護纖芯的作用。工程中一般將多條光纖固定在一起構(gòu)成光

纜。

3.光纖通信的優(yōu)點

（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）不受電磁干擾，通信質(zhì)量高，保密性好。

4.光纖通訊技術(shù)的發(fā)展

光纖通訊技術(shù)是近兒十年才發(fā)展起來的。I960年，美國物理學(xué)家西奧多?梅曼在佛羅里

達(dá)州邁阿密的研究實驗室里，制成了世界上第一臺紅寶石激光器。1966年，華裔物理學(xué)家

高銀提出用光纖通信的構(gòu)想，并得以實現(xiàn)，高銀被譽為“光纖之父”。

【例題2】光纖通信已成為現(xiàn)代通信的主要支柱之一，關(guān)于光纖以下說法正確的是

（D）

A.光纖是超導(dǎo)體

B.光波在光紂中不斷折射向前傳播

C.光波在光纖中的傳播速度為3xl（）8m/s

D.光纖不導(dǎo)電，不會受外界電磁場的干擾

【解析】AD.光纖的材料是二氧化硅，即玻璃絲，屬于絕緣體，不導(dǎo)電，不會受外界

磁場的干擾，故A錯誤，D正確；

B.光纖通信是利用光波在光纖中不斷反射向前傳播，故B錯誤：

C.光波屬于電磁波，電磁波在真空中的傳播速度是3X1伊m/s,在坡璃中的傳播速度

小于傳播速度，故C錯誤。故選D。

探究三、激光的應(yīng)用

除了通信，激光還有許多其他應(yīng)用。閱讀課本第186頁，說出激光的一些應(yīng)用。

1.激光測距雷達(dá)

激光束的方向性特別好，在傳播很遠(yuǎn)的距離后仍能保持一定的強度。激光的這個特點使

它可以用來進(jìn)行精確的測星。對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)出一個極短的激光脈沖，測呈發(fā)射脈沖和收到反射

脈沖的時間間隔，就可以求出與目標(biāo)的距離。激光測距雷達(dá)就是根據(jù)這個原理制成的。

2.激光的其他一些應(yīng)用

激光還有一個特點是?亮度高，也就是說它可以在很小的空間和很短的時間內(nèi)集中很大的

能量。如果把強大的激光束會聚起來照射到物體上，就可以使物體的被照部分迅速上升到極

高的溫度并熔化。

因此，我們可以利用激光束來切割各種物質(zhì)、焊接金屬以及在硬質(zhì)材料上打孔。醫(yī)學(xué)上

可以用激光作為“光刀”切除腫瘤，還可以用激光“焊接”脫落的視網(wǎng)膜。強激光可以在瞬

間破壞敵人的飛行器，這是軍事研究的重要方向。

此外，利用幾十阿秒(10%)的激光脈沖可以“捕捉”原子內(nèi)電子的運動，使人類對

微觀世界的觀察接近極致。

【例題3】】半導(dǎo)體芯片的發(fā)明是二十世紀(jì)的一項創(chuàng)舉，它開創(chuàng)了信息時代的先河。光

刻機是芯片制造的核心設(shè)備之一。光刻機使用的是一種非線性光學(xué)晶體材料，它能夠?qū)⒓す?/p>

轉(zhuǎn)化為史無前例的176納米波長深紫外激光，從而制造出深紫外固體激光器。激光的平行度

特別好，在傳播很遠(yuǎn)的距離后仍能保持一定的距離。激光在空氣中的傳播速度大約是

m/so請你寫出一條激光在生活中的應(yīng)用：。

【答案】Sxl^m/s；通信。

【詳解】激光在空氣中的傳播速度非常接近在真空中的光速，大約是3xl()8m/s。光纖

通信是利用激光在光導(dǎo)纖維中發(fā)生反射傳遞信息的。

【精講點撥】

1.微波通信：微波的頻率高，可攜帶大量的信息，它的性質(zhì)接近光波，大致沿直線傳

播，要實現(xiàn)長距離傳播需要每隔50km建立一個微波中繼站。遇有雪山、大洋時，只能靠衛(wèi)

星通信來轉(zhuǎn)接。

2.衛(wèi)星通信：通信用衛(wèi)星大多是相對地球“靜止”的同步衛(wèi)星，只要在地球的周圍均

勻地配置3顆同步通信衛(wèi)星，就覆蓋r幾乎全部地球表面，可以實現(xiàn)全球通信。

3.光纖通信：微波通信有時會受到外界的干擾，使信號不穩(wěn)定。使激光攜帶著信息在

光導(dǎo)纖維中傳播，就避免了以上問題，可以大大提高通信質(zhì)量。而且激光的頻率更高，可以

攜帶更多的信息。

【歸納整理】

第3節(jié)衛(wèi)星通信和光纖通信

-①微波：波長在10m?1mm之間，頻率在

30MHz?3X1NMHz之間。大致沿直線傳播。

衛(wèi)②微波通信：利用微波中繼站傳遞信號。

星③衛(wèi)星通信：利用通信衛(wèi)星做微波通信的中繼站來進(jìn)

通

信行通信的方式。三顆同步衛(wèi)星幾乎可實現(xiàn)全球通信。

和

光-④衛(wèi)星通信的組成：同步通信衛(wèi)星、地面站。

纖

通-①激光的特點：頻率單一、方向高度集中；方向性好,

信亮度高。

②激光的應(yīng)用：光纖通信：激光測距雷達(dá)：激光切割

一晶片；切除腫瘤；破壞敵人的飛行器等。

【課堂練習(xí)】

1.如圖所示,降落在月球背面的嫦娥四號登月探測器，借助鵲橋中繼衛(wèi)星向地球傳送

信息C利用的是（)

A.次聲波B.無線電波C.紅外線D.超聲波

【答案】B

【詳解】衛(wèi)星是通過電磁波和地球進(jìn)行信息交流的，者助鵲橋中繼衛(wèi)星向地球傳送信息,

利用的是電磁波，即無線電波。故ACD不符合題意，B符合題意。故選B。

2.如圖是小明總結(jié)的思維圖的一部分，請你幫助小明補全空缺。

衛(wèi)星通信利用（1）▲遞信息

現(xiàn)代通信的

兩種方式

光纖通信利用光波在光導(dǎo)纖維中多次（2）上來傳遞信息

【答案】（1）電磁波；（2）反射

【詳解】電磁波的傳播不需要介質(zhì)，衛(wèi)星通訊利用電磁波傳遞信息。

光纖通信是利用激光從光導(dǎo)纖維的一端射入，在內(nèi)壁上多次反射，從另一端射出傳遞信

息。

3.光纖通信主要利用波長很（選填“短”或“長”）的激光傳輸信息。如圖所

示，激光從光纖一端射入：在內(nèi)壁上多次,從另一端射出，把信息傳到遠(yuǎn)方，無線電

廣播的音頻信號在發(fā)射出去之前，必須加載到頻率更（選填“高”或“低”）的電流

信號上。

【詳解】光纖是利用激光傳播信息的，作為載體的無線電波，頻率越高，相同時間內(nèi)傳

輸?shù)男畔⒘吭蕉?，激光的頻率比較高，波長較短，相同的時間內(nèi)就可以傳遞大量的信息。

光纖通信是利用激光傳輸信息的，從光纖的?端射入，在內(nèi)壁上多次反射后在另一端放

射出來，然后在接收端，檢測器收到光信號后把它變換成電信號，經(jīng)解調(diào)后恢復(fù)原信息：無

線電廣播的音頻信號在發(fā)射出去之前，必須加載到頻率更高的電流信號上。

4.如圖所示的“智軌”電車采用激光雷達(dá)感知技術(shù)、亳米波雷達(dá)感知技術(shù)等環(huán)境感知

手段，獲得安全防護信息。雷達(dá)感知技術(shù)是通過信號發(fā)射系統(tǒng)向環(huán)境發(fā)射信號，然后信號接

收系統(tǒng)接收到來自環(huán)境反射回來的信號而獲得周邊環(huán)境II勺信息。下列說法正確的是（）

A.亳米波雷達(dá)感知技術(shù)利用超聲波傳遞信息

B.激光雷達(dá)感知技術(shù)利用電磁波傳遞信息

C.毫米波的傳播需要介質(zhì)，激光的傳播不需要介質(zhì)

D.亳米波傳播的速度比激光小

【答案】B

【詳解】A.超聲波是頻率高于20000Hz的聲波，屬于聲波的一種。而亳米波是電磁波

的一種，亳米波雷達(dá)感知技術(shù)是利用亳米波來傳遞信