衛(wèi)星通信和光纖通信第3節(jié)第二十一章電磁波及其應(yīng)用1了解衛(wèi)星通信、光纖通信。2通過(guò)學(xué)習(xí)現(xiàn)代通信知識(shí)，了解科技為人類生活帶來(lái)的便利，提高學(xué)科學(xué)的興趣。學(xué)習(xí)目標(biāo)在相同的時(shí)間內(nèi)，播放視頻和播放音頻傳遞的信息量一樣嗎？情景引入信息理論表明：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?。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。一、衛(wèi)星通信1.衛(wèi)星通信的概念

利用通信衛(wèi)星做微波通信的________來(lái)進(jìn)行通信的方式叫衛(wèi)星通信。中繼站合作探究2.同步通信

(1)通信衛(wèi)星大多是相對(duì)地球靜止的_________。(2)要實(shí)現(xiàn)全球通信，在地球的周圍至少均勻配置___顆地球靜止衛(wèi)星。(3)利用衛(wèi)星來(lái)發(fā)射和接收電磁波信號(hào)的應(yīng)用非常廣泛。如我國(guó)的____________________，是為全球用戶提供全天候、全天時(shí)、高精度的定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)的國(guó)家重要空間基礎(chǔ)設(shè)施。同步衛(wèi)星3北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)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(shí)現(xiàn)全球通信。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(duì)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(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大變頻后轉(zhuǎn)發(fā)給其他地面站，從而完成兩個(gè)地面站之間的傳輸。事實(shí)上，一顆通信衛(wèi)星就是一個(gè)微波中繼站。5.衛(wèi)星通信特點(diǎn)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(shí)現(xiàn)廣播和多址通信。6.中國(guó)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(guó)著眼于國(guó)家安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要，自主建設(shè)運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是為全球用戶提供全天候、全天時(shí)、高精度的定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)的國(guó)家重要時(shí)空基礎(chǔ)設(shè)施。

學(xué)以致用1.(2025·廈門思明區(qū)月考)2024年3月20日，我國(guó)探月工程四期“鵲橋二號(hào)”中繼星成功發(fā)射，它通過(guò)

實(shí)現(xiàn)地球與月球背面的信息傳遞，如圖所示，“鵲橋二號(hào)”在

(選填“A”或“B”)點(diǎn)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)月球背面與地面的通信中轉(zhuǎn)。

電磁波B2.人類可以用通信衛(wèi)星做微波通信的中繼站來(lái)進(jìn)行通信，至少用

顆地球靜止衛(wèi)星就可以實(shí)現(xiàn)全球通信。

3思考：月球能否作為微波通信的中繼站？為什么？答案月球離地球太遠(yuǎn)，信號(hào)衰減、時(shí)間延遲等因素都會(huì)造成不利的影響，且通信的兩地要同時(shí)見(jiàn)到月球時(shí)才能通信，因此月球不適合作為微波通信的中繼站。二、光纖通信實(shí)驗(yàn)：水流導(dǎo)光按步驟進(jìn)行操作，觀察現(xiàn)象?；顒?dòng)過(guò)程：(1)塑料瓶一側(cè)開(kāi)小孔，瓶?jī)?nèi)盛水，水面高于小孔。(2)激光從另一側(cè)水平射向小孔?，F(xiàn)象：水從小孔流出時(shí)，光隨彎彎的水流照到地面時(shí)，在地面產(chǎn)生一個(gè)光斑。合作探究1.激光(1)激光的概念：頻率______、方向__________的光叫激光。(2)激光通信容量更大電磁波的傳播速度______光速，實(shí)際上光也是一種_______。與微波相比，光的頻率______。單一高度集中等于電磁波更高2.光導(dǎo)纖維(1)光導(dǎo)纖維簡(jiǎn)稱______，是一種非常細(xì)的______絲，激光可在光纖里傳播，不受外界干擾。光纖玻璃實(shí)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125~140μm。一般所說(shuō)的光纖是由纖芯和包層組成，纖芯完成信號(hào)的傳輸，包層與纖芯的折射率不同，將光信號(hào)封閉在纖芯中傳輸并起到保護(hù)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。(2)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(shí)，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。反射光導(dǎo)纖維攜帶信息的激光射入攜帶的信息隨激光射出(3)光纖通信是利用______在光導(dǎo)纖維中傳輸信息的一種通信方式。由于光的頻率很____，在一定時(shí)間內(nèi)可以傳輸大量信息。激光高我國(guó)光纜通信的發(fā)展十分迅速，目前光纜可以通達(dá)所有地區(qū)(市、州)，而且還與其他國(guó)家合作修建了跨越太平洋的海底光纜。光纖通信已經(jīng)成為我國(guó)長(zhǎng)途通信的骨干力量。3.光纖通訊技術(shù)的發(fā)展1966年，華裔物理學(xué)家高錕提出用光纖通信的構(gòu)想，并得以實(shí)現(xiàn)，高錕被譽(yù)為“光纖之父”。1960年，美國(guó)物理學(xué)家西奧多·梅曼在佛羅里達(dá)州邁阿密的研究實(shí)驗(yàn)室里，制成了世界上第一臺(tái)紅寶石激光器。學(xué)以致用歷經(jīng)四十年的發(fā)展，中國(guó)光纖光纜行業(yè)已經(jīng)占據(jù)世界半壁江山，為現(xiàn)代通訊做出了突出貢獻(xiàn)，體現(xiàn)了大國(guó)精神、大國(guó)擔(dān)當(dāng)?，F(xiàn)代信息高速公路，是衛(wèi)星通信和光纖維通信等高速、大容量信息傳輸通道的俗稱，光纖維通信傳輸信息的載體是(

)A.微波

B.光波C.無(wú)線電波

D.超聲波B思考：與傳統(tǒng)通信方式相對(duì)，光纖通信有哪些優(yōu)點(diǎn)？答案?jìng)鬏旑l帶極寬，通信容量很大；光纖衰減小，無(wú)中繼設(shè)備，傳輸距離遠(yuǎn)；不受電磁干擾，通信質(zhì)量高，保密性好。1.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國(guó)自主建設(shè)、獨(dú)立運(yùn)行的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，始終秉持和踐行“中國(guó)的北斗，世界的北斗，一流的北斗”的發(fā)展理念，為全球用戶提供全天候、全天時(shí)、高精度的定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)。衛(wèi)星導(dǎo)航在傳遞信息過(guò)程中主要依靠的是(

)A.超聲波

B.次聲波C.電磁波

D.光導(dǎo)纖維C當(dāng)堂檢測(cè)2.利用光導(dǎo)纖維在一定時(shí)間內(nèi)可以傳輸較大量的信息，這是因?yàn)楣獠ǖ?

)A.波長(zhǎng)長(zhǎng)

B.波速快C.頻率高

D.看得見(jiàn)C3.早在100多年前，貝爾實(shí)驗(yàn)室就有了用“光話”替代電話的設(shè)想，后來(lái)科學(xué)家利用強(qiáng)光源產(chǎn)生的

，以及光導(dǎo)纖維技術(shù)，終于讓光纖通信成為了現(xiàn)代通信的重要方式。如圖是光導(dǎo)纖維工作示意圖，光導(dǎo)纖維能傳導(dǎo)光的基本原理是

。

激光光的反射4.電視臺(tái)把無(wú)線電信號(hào)傳送到高空中的通信衛(wèi)星上，衛(wèi)星再把信號(hào)傳到地面上的其他地區(qū)，這樣就實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星電視轉(zhuǎn)播。在調(diào)試過(guò)程中，電視臺(tái)本身也需要接收衛(wèi)星傳回的信號(hào)，并和演播室用電纜傳來(lái)的信號(hào)進(jìn)行比較。這時(shí)發(fā)現(xiàn)從衛(wèi)星傳來(lái)的畫面上，人物動(dòng)作的變化總比電纜傳來(lái)的畫面相應(yīng)的變化晚一些。(1)解釋產(chǎn)生這種時(shí)間延誤的原因。解：電視臺(tái)發(fā)出的無(wú)線電信號(hào)由電視臺(tái)傳到衛(wèi)星，然后再由衛(wèi)星傳到電視臺(tái)，需要一定的時(shí)間，所以衛(wèi)星傳來(lái)的畫面上，人物動(dòng)作的變化總比電纜傳來(lái)的畫面上相應(yīng)的變化發(fā)生得晚一些。(2)已知通信衛(wèi)星的高度大約是36000km，無(wú)線電信號(hào)傳播的速度與光在真空中的速度相同，試估算畫面延遲的時(shí)間。

5.我們的生活已經(jīng)離不開(kāi)信息的傳遞。我們不知不覺(jué)地把各種通信方式融入自己的生活和工作之中。請(qǐng)想一想，自己哪些地方用到了衛(wèi)星通信和光纖通信。各舉一個(gè)例子。答案衛(wèi)星通信：衛(wèi)星電視、衛(wèi)星導(dǎo)航等。光纖通信：寬帶