電磁波的發(fā)射和接收(上課用)

1、 3、電磁波的頻率和波長之間的關(guān)系、電磁波的頻率和波長之間的關(guān)系 無線電波的發(fā)射：無線電波的發(fā)射： 問題：問題：我們要傳遞的訊號不是等幅我們要傳遞的訊號不是等幅高頻振蕩電高頻振蕩電 流流，而是一些，而是一些低頻訊號低頻訊號（如：聲音訊號頻率只（如：聲音訊號頻率只 有幾百至幾千赫茲，圖象訊號頻率也不過上萬有幾百至幾千赫茲，圖象訊號頻率也不過上萬 赫茲赫茲）能否把它們能否把它們直接發(fā)送直接發(fā)送出去？出去？ 類比：類比：( (電磁波發(fā)射電磁波發(fā)射汽車運貨汽車運貨) ) “貨物貨物”要傳送的要傳送的聲音、圖象聲音、圖象等訊號等訊號 “汽車汽車”振蕩器產(chǎn)生的高頻交變電流（振蕩器產(chǎn)生的高頻交變電流（載波載

2、波） “裝上貨物裝上貨物”的過程的過程調(diào)制信號調(diào)制信號過程過程 無線電波的發(fā)射：無線電波的發(fā)射： 把信息加到載波上，使載波隨信號而改變叫把信息加到載波上，使載波隨信號而改變叫調(diào)制調(diào)制。 使高頻載波的使高頻載波的振幅隨信號而改變振幅隨信號而改變叫做叫做調(diào)幅調(diào)幅(AM) 使高頻載波的使高頻載波的頻率隨信號而改變頻率隨信號而改變叫做叫做調(diào)頻調(diào)頻(FM) 調(diào)幅廣播調(diào)幅廣播(AM)：中波中波和和短波短波波段；波段； 調(diào)頻廣播調(diào)頻廣播(FM)：微波微波（甚高頻和超高頻波段）（甚高頻和超高頻波段） 發(fā)射過程發(fā)射過程: 調(diào)制調(diào)制 調(diào)頻調(diào)頻 調(diào)幅調(diào)幅 聲音信號的調(diào)制過程：聲音信號的調(diào)制過程： 調(diào)幅波的形成：調(diào)幅

3、波的形成： 調(diào)頻波的形成：調(diào)頻波的形成： 無線電波的接收：無線電波的接收： 接收電路接收電路 在無線電技術(shù)中，用天線和地線組成的接收在無線電技術(shù)中，用天線和地線組成的接收 電路來接收電磁波電路來接收電磁波 選臺選臺 （電諧振（電諧振 ） 調(diào)諧調(diào)諧 1）電諧振：電諧振：當接收電路的當接收電路的固有頻率固有頻率跟接收到的跟接收到的 電磁波的頻率相同時，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電磁波的頻率相同時，接收電路中產(chǎn)生的振蕩 電流最強，這種現(xiàn)象叫做電諧振，相當于機械電流最強，這種現(xiàn)象叫做電諧振，相當于機械 振動中的振動中的共振共振。 2）使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫做）使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫做調(diào)諧調(diào)諧，

4、能夠調(diào)諧的接收電路叫做調(diào)諧電路。能夠調(diào)諧的接收電路叫做調(diào)諧電路。 3 3）檢波：從接收到的高頻信號電流中）檢波：從接收到的高頻信號電流中“檢檢” 出所攜帶的信號，叫做出所攜帶的信號，叫做檢波檢波，它是調(diào)制的逆過，它是調(diào)制的逆過 程，因此也叫程，因此也叫解調(diào)解調(diào)。 接收過程接收過程: 調(diào)諧調(diào)諧 利用利用“電諧振電諧振” 檢波（解調(diào)）檢波（解調(diào)）接收接收 電視電視 移動電話移動電話 信號信號 調(diào)制調(diào)制 振蕩電流振蕩電流 發(fā)射發(fā)射 調(diào)諧電路調(diào)諧電路解調(diào)解調(diào)輸出輸出 無線電波發(fā)射和接受流程圖無線電波發(fā)射和接受流程圖 無線電波的發(fā)射無線電波的發(fā)射 無線電波的接收無線電波的接收 無線電波的無線電波的波段波

5、段分布（根據(jù)：波長分布（根據(jù)：波長/ /頻率）頻率） 無線電波的傳播方式：無線電波的傳播方式： 長波長波 短波短波 微波微波微波微波 問題討論問題討論: : 為什么為什么不同波段不同波段的無線電電波采用的無線電電波采用 不同不同的傳播方式的傳播方式? ? 知識拓展知識拓展 長波長波: : 波長較長，容易產(chǎn)生波長較長，容易產(chǎn)生衍射衍射現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 長波在地面?zhèn)鞑r能繞過障礙物長波在地面?zhèn)鞑r能繞過障礙物 （大山、高大建筑物（大山、高大建筑物） 長波長波 長波長波容易被電離層吸收；容易被電離層吸收； 短波短波容易被電離層反射；容易被電離層反射； 微波微波容易穿過電離層。容易穿過電離層。 短波短波

6、微波微波: 頻率很高；頻率很高； 直線傳播。直線傳播。 微波微波 微波微波 中國實用通信廣播衛(wèi)星中國實用通信廣播衛(wèi)星 中國試驗通信衛(wèi)星中國試驗通信衛(wèi)星“東方紅東方紅2號號” 光的干涉現(xiàn)象光的干涉現(xiàn)象光的衍射現(xiàn)象光的衍射現(xiàn)象 光是一種波光是一種波 19 19世紀中葉，光的波動說已經(jīng)得到了公認，世紀中葉，光的波動說已經(jīng)得到了公認， 但是光波的本質(zhì)到底是什么，是像水波？還但是光波的本質(zhì)到底是什么，是像水波？還 是像聲波呢？是像聲波呢？ 19 19世紀世紀6060年代，麥克斯韋預言了電磁波年代，麥克斯韋預言了電磁波 的存在，并從理論上得出電磁波在真空中的傳的存在，并從理論上得出電磁波在真空中的傳 播速

7、度應為：播速度應為： sm1011.3 8 光是一種電磁波光是一種電磁波 光速光速 1 1、麥克斯韋根據(jù)電磁理論，發(fā)現(xiàn)電磁波的波、麥克斯韋根據(jù)電磁理論，發(fā)現(xiàn)電磁波的波 速與光速相同，提出了光是一種電磁波的假速與光速相同，提出了光是一種電磁波的假 說說 赫茲通過實驗證實了光的電磁本質(zhì)赫茲通過實驗證實了光的電磁本質(zhì). . 光的電磁說把光學和電學統(tǒng)一起來了光的電磁說把光學和電學統(tǒng)一起來了 關(guān)于光的電磁說的幾點強調(diào) 2 2、光的顏色是由電磁波的頻率決定的、光的顏色是由電磁波的頻率決定的 不同頻率的色光在真空中波速相同，在介質(zhì)不同頻率的色光在真空中波速相同，在介質(zhì) 中波速不同中波速不同 同一色光在不同介

8、質(zhì)中，頻率（顏色）不變，同一色光在不同介質(zhì)中，頻率（顏色）不變， 波長和波速都要改變波長和波速都要改變 在同一介質(zhì)中，頻率越高，波速越小在同一介質(zhì)中，頻率越高，波速越小 關(guān)于光的電磁說的幾點強調(diào) 3 3、電磁波與機械波的比較、電磁波與機械波的比較: : 共同點：共同點： 都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象；都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象； 它們波動的頻率都取決于波源的頻率；它們波動的頻率都取決于波源的頻率； 在不同介質(zhì)中傳播，頻率都不變在不同介質(zhì)中傳播，頻率都不變 關(guān)于光的電磁說的幾點強調(diào) 3 3、電磁波與機械波的比較、電磁波與機械波的比較: : 不同點：不同點： 機械波的傳播一定需要介質(zhì)，其波速與介質(zhì)的機械波的

9、傳播一定需要介質(zhì)，其波速與介質(zhì)的 性質(zhì)有關(guān)，與波的頻率無關(guān)性質(zhì)有關(guān)，與波的頻率無關(guān) 而電磁波本身就是一種物質(zhì)，它可以在真空中而電磁波本身就是一種物質(zhì)，它可以在真空中 傳播，也可以在介質(zhì)中傳播傳播，也可以在介質(zhì)中傳播 電磁波在真空中傳播的速度均為電磁波在真空中傳播的速度均為3.03.010108 8m ms s， 在介質(zhì)中傳播時，波速和波長不僅與介質(zhì)性質(zhì)有在介質(zhì)中傳播時，波速和波長不僅與介質(zhì)性質(zhì)有 關(guān)，還與頻率有關(guān)關(guān)，還與頻率有關(guān) 返回返回 關(guān)于光的電磁說的幾點強調(diào) 紅外線紅外線 在電磁波中，能夠作用于人的眼睛并引起視在電磁波中，能夠作用于人的眼睛并引起視 覺的，只是一個很窄的波段，通常叫做可見

10、光。覺的，只是一個很窄的波段，通常叫做可見光。 其中波長最短的是紫光，波長約為其中波長最短的是紫光，波長約為400nm400nm波波 長最長的是紅光，波長約為長最長的是紅光，波長約為770770nm.nm. 波長更長的光不能引起視覺，叫做紅外線，波長更長的光不能引起視覺，叫做紅外線， 紅外線的波長范圍很寬紅外線的波長范圍很寬. . 約為約為 770770nmnm10106 6 nm nm 紅外線紅外線 一切物體一切物體, ,都在輻射紅外線都在輻射紅外線. . 物體溫度越高物體溫度越高, ,輻射的紅外線越強輻射的紅外線越強. . 物體溫度越高物體溫度越高, ,輻射的紅外線波長越短輻射的紅外線波長

11、越短. . 熱輻射熱輻射-即紅外線輻射即紅外線輻射, ,熱傳遞方式之一熱傳遞方式之一 利用靈敏的紅外線探利用靈敏的紅外線探 測器接收物體發(fā)出的測器接收物體發(fā)出的 紅外線，用電子儀器紅外線，用電子儀器 對收到的信號進行處對收到的信號進行處 理，就可以知道被測理，就可以知道被測 物體的信息物體的信息 紅外線主要作紅外線主要作 用是熱作用，可以用是熱作用，可以 利用紅外線來加熱利用紅外線來加熱 物體和進行紅外線物體和進行紅外線 遙感遙感 紅外線技紅外線技 術(shù)的應用術(shù)的應用 注意注意: 烤箱中的紅光烤箱中的紅光,不是不是 紅外線紅外線,紅外線是看不見紅外線是看不見 的的. 紅外線感應防盜報警器紅外線感

12、應防盜報警器 它是將紅外線遙感探測技術(shù)和無線數(shù)碼遙控它是將紅外線遙感探測技術(shù)和無線數(shù)碼遙控 技術(shù)結(jié)合的高科技新型產(chǎn)品，利用人體所產(chǎn)生的技術(shù)結(jié)合的高科技新型產(chǎn)品，利用人體所產(chǎn)生的 微弱紅外線而觸發(fā)。當有人試圖進入它的探測范微弱紅外線而觸發(fā)。當有人試圖進入它的探測范 圍時，它就會發(fā)出警報聲，直到人離開才停止。圍時，它就會發(fā)出警報聲，直到人離開才停止。 紅外線反射型檢測傳感器紅外線反射型檢測傳感器 它是一種一體化的紅外線發(fā)射、接收器件，內(nèi)它是一種一體化的紅外線發(fā)射、接收器件，內(nèi) 部包含紅外線發(fā)射、接收及信號放大與處理電部包含紅外線發(fā)射、接收及信號放大與處理電 路，能夠以非接觸的形式檢測出前方一定范圍

13、路，能夠以非接觸的形式檢測出前方一定范圍 內(nèi)的人體或物體。工作穩(wěn)定可靠，性能優(yōu)良，內(nèi)的人體或物體。工作穩(wěn)定可靠，性能優(yōu)良， 可廣泛應用于各種自動檢測、報警和控制等裝可廣泛應用于各種自動檢測、報警和控制等裝 置中。如：光電計數(shù)器，接近式照明開關(guān)，自置中。如：光電計數(shù)器，接近式照明開關(guān)，自 動干手器，自控水龍頭，動干手器，自控水龍頭， 感應門鈴，倒車告警電路感應門鈴，倒車告警電路 紅外線水分計紅外線水分計 利用紅外線照射加溫功能利用紅外線照射加溫功能,使使 被測試樣本內(nèi)的水分蒸發(fā)散失被測試樣本內(nèi)的水分蒸發(fā)散失, 自動換算其含水率自動換算其含水率,適用于各形適用于各形 式的產(chǎn)品水分測定式的產(chǎn)品水分測

14、定, 依其功能特依其功能特 性可分為上皿天平式、電子天平性可分為上皿天平式、電子天平 式、陶瓷熱管式及最新研發(fā)產(chǎn)品式、陶瓷熱管式及最新研發(fā)產(chǎn)品 -微量水分計微量水分計 紅外溫度變送器紅外溫度變送器 它是一個非接觸測量系統(tǒng)，根據(jù)紅外輻射它是一個非接觸測量系統(tǒng)，根據(jù)紅外輻射 的測量原理，由一個濾鏡和紅外探測器的測量原理，由一個濾鏡和紅外探測器(熱電偶熱電偶 堆堆)組成。使用時對準目標物體，能測量物體的組成。使用時對準目標物體，能測量物體的 溫度溫度 返回返回 紫外線紫外線 紫外線也是不可見光，他的波長比紫光還短，紫外線也是不可見光，他的波長比紫光還短， 大約為大約為5nm5nm40nm40nm紫外

15、線有熒光作用，有些物紫外線有熒光作用，有些物 質(zhì)受到紫外線照射時可以發(fā)出可見光質(zhì)受到紫外線照射時可以發(fā)出可見光 紫外線可以促使人體合成維生素紫外線可以促使人體合成維生素D D，有助于人，有助于人 體對鈣的吸收，所以兒童經(jīng)常曬太陽能夠預防缺體對鈣的吸收，所以兒童經(jīng)常曬太陽能夠預防缺 鈣引起的佝僂病，但是過多的紫外線會使皮膚粗鈣引起的佝僂病，但是過多的紫外線會使皮膚粗 糙，甚至誘發(fā)皮膚癌糙，甚至誘發(fā)皮膚癌 紫外線能夠殺滅多種細菌，可以用紫外線進行紫外線能夠殺滅多種細菌，可以用紫外線進行 消毒消毒 注意：紅外線與紫外線人眼都是看不到的注意：紅外線與紫外線人眼都是看不到的 畫面上可以清晰的看到錢畫面上

16、可以清晰的看到錢 幣上的防偽標記幣上的防偽標記 返回返回 紫外線紫外線 注意注意: 消毒燈、驗鈔機燈看起消毒燈、驗鈔機燈看起 來是淡藍色的。這不是紫外來是淡藍色的。這不是紫外 線。線。 紫外線看不見。紫外線看不見。 消毒燈、驗鈔機燈除發(fā)消毒燈、驗鈔機燈除發(fā) 出紫外線外，還發(fā)出少量紫出紫外線外，還發(fā)出少量紫 光和藍光光和藍光 倫琴射線倫琴射線 波長比紫外線更短的光叫做倫琴射線，也叫波長比紫外線更短的光叫做倫琴射線，也叫 X X射線射線. .是德國物理學家倫琴在是德國物理學家倫琴在18951895年發(fā)現(xiàn)年發(fā)現(xiàn) 的他的穿透能力很強，能使包在黑紙里的照的他的穿透能力很強，能使包在黑紙里的照 像底片感光

17、，下圖是產(chǎn)生像底片感光，下圖是產(chǎn)生X X射線的裝置，叫做射線的裝置，叫做X X 射線管：射線管： 1 1、K K是陰極是陰極 2 2、A A是陽極是陽極 （也叫對陰極）（也叫對陰極） 此外還有比倫琴射線波長此外還有比倫琴射線波長 更短的電磁波，那就是更短的電磁波，那就是射線，射線， 我們將在以后學習我們將在以后學習 返回返回 點擊畫面觀看動畫點擊畫面觀看動畫 電磁波譜電磁波譜 波長短 波長長 頻率高 頻率低 按頻率由小到大（波長由大到?。┡帕行伟搭l率由小到大（波長由大到?。┡帕行?成的電磁波譜是：無線電波、紅外線、可見光、成的電磁波譜是：無線電波、紅外線、可見光、 紫外線、倫琴射線、紫外線、倫

18、琴射線、射線射線 這些頻率不同的電磁波本質(zhì)是相同的它這些頻率不同的電磁波本質(zhì)是相同的它 們的行為服從共同的規(guī)律，們的行為服從共同的規(guī)律， 但是他們產(chǎn)生的機理不同，因而具有不同但是他們產(chǎn)生的機理不同，因而具有不同 的特性在觀察方法和應用上也有所不同的特性在觀察方法和應用上也有所不同 關(guān)于電磁波譜的幾點強調(diào)關(guān)于電磁波譜的幾點強調(diào) 1 1不同電磁波產(chǎn)生的機理不同電磁波產(chǎn)生的機理 無線電波是振蕩電路中自由電子作周期性無線電波是振蕩電路中自由電子作周期性 的運動產(chǎn)生的的運動產(chǎn)生的 紅外線、可見光、紫外線是原子外層電子紅外線、可見光、紫外線是原子外層電子 受激發(fā)產(chǎn)生的受激發(fā)產(chǎn)生的 倫琴射線是原子內(nèi)層電子受激發(fā)產(chǎn)生的倫琴射線是原子內(nèi)層電子受激發(fā)產(chǎn)生的 射線是原子核受激發(fā)產(chǎn)生的射線是原子核受激發(fā)產(chǎn)生的 關(guān)于電磁波譜的幾點強調(diào)關(guān)于電磁波譜的幾點強調(diào) 2 2、頻率、頻率( (波長波長) )不同的電磁波表現(xiàn)出作用不同不同的電磁波表現(xiàn)出作用不同 紅外線主要作用是熱作用，可以利用紅外線紅外