人民教育出版版物理九年第21章第4節(jié)越來越寬的信息之路教案1

1、21.4 越來越寬的信息之路【學(xué)習(xí)目標】1常識性了解衛(wèi)星通信、光纖通信、網(wǎng)絡(luò)通信2通過學(xué)習(xí)現(xiàn)代通信知識，了解科技為人類帶來的便利，提高學(xué)科學(xué)的興趣【基礎(chǔ)知識精講】隨著社會的進步，人類傳遞的信息量越來越大，由無線廣播發(fā)展到電視，增加了圖像的信息，但如同人類的進步無法停止，信息的傳遞繼續(xù)發(fā)展信息傳輸?shù)亩嗌倥c什么有關(guān)呢？信息理論表明，作為載體的電磁波，頻率越高，相同時間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒕驮蕉喔鶕?jù)電磁波家族成員特點：cf可知，波長越短的電磁波，頻率越高相對無線電波，（長波、中波、短波）微波的波長更短、頻率更高，因此可以傳輸更多的信息我們可以形象地比喻為信息之路越來越寬了1微波通信同無線電波相比，微波的波長

2、更短，在1 mm至10 m之間，頻率更高，在30 MHz至3×105 MHz之間，一條微波線路可以傳輸更多的信息，因此可在上面通行幾千、幾萬路電話但微波傳輸過程需要在其中建中繼站，因為地球是球形微波性質(zhì)更接近光波，大致沿直線傳播，不能沿地球表面繞射所以在每傳播一定距離后需將微波向地面引，如圖97所示根據(jù)實際情況必須每隔大約50 km左右就要建設(shè)一個微波中繼站而且傳播的越遠中繼站需要的越多圖97微波通信受到挑戰(zhàn)是因為必須建設(shè)中繼站，并且在遇到雪山，大洋根本無法建設(shè)，這樣就受到限制如何解決這一問題呢？開始有人想利用月球做中繼站，但由于月球離我們太遠，沒有足夠能量的微波無法到達月球，更無從

3、談到攜帶信息反射回地面后來人們想在天空中人造一個衛(wèi)星做中繼站，現(xiàn)在已經(jīng)實現(xiàn)了，這得益于人造衛(wèi)星的發(fā)展2衛(wèi)星通信航天事業(yè)的發(fā)展使人類已飛出地球，在太空中建立太空站，可以發(fā)射人造衛(wèi)星為我們服務(wù)，用地球同步衛(wèi)星做微波中繼站，很好地解決了地面中繼站的弊端，實現(xiàn)無障礙中繼，覆蓋整個地球（360°）只需三顆通訊衛(wèi)星如圖98衛(wèi)星通訊標志著信息已可全球化圖983光纖通信依然根據(jù)cf比微波頻率更高的電磁波是光波能否運用光波傳送信息呢？如果用光波傳送信息，這條“信息高速路”要比短波、微波寬出百萬倍、千萬倍但發(fā)展光波通訊遇到這樣一個問題，普通的光源夾雜了許多不同波長的光，難以攜帶信息或無法從光波中分離出信

4、息要想解決問題得制造一種單一且方向高度集中的光，作為載體才行1960年，美國科學(xué)家梅曼制成了世界上第一臺紅寶石激光器，激光是一種單一，方向高度集中的光，它攜帶信息時，可以從中將信息分離出來圖99激光用于通信，由于攜帶信息量可以更多，因此得到快速發(fā)展，各個國家都有光纜的通信工程，光纜是光信息的路徑，是一種用玻璃做成的光導(dǎo)纖維，光在里面經(jīng)過數(shù)次反射，最終從光纜另一頭射出如圖99所示光導(dǎo)纖維內(nèi)心是空的，外面敷上保護層由于光的頻率很高，所以可以同時傳遞聲音、圖像等信息4網(wǎng)絡(luò)通信信息的發(fā)送和接收都已經(jīng)知道，但信息量的增大使人們面臨著管理或挑選的問題，計算機可以處理大量的信息，而且速度快把計算機同信息網(wǎng)絡(luò)

5、連在一起，就叫做網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò)通信的優(yōu)越性是很明顯的，由于計算機介入信息的管理，人們又步入了一個嶄新的信息時代目前使用最頻繁的網(wǎng)絡(luò)通信形式是電子郵件如圖910所示，每人的計算機分別跟一個叫做服務(wù)器的大計算機相連，這就是平常說的上網(wǎng)如同郵局與寄信人和收信人的關(guān)系甲、乙計算機相當于收（寄）信人，而服務(wù)器相當于郵局，當甲發(fā)給乙一封電子郵件時，他的服務(wù)器A把郵件送到B儲存起來一旦乙上網(wǎng)，他就能從自己的服務(wù)器B得到這個郵件每臺電腦都有自己的“信箱”，即自己的“地址”，這樣“郵遞員”才能將信件送到準確的位置圖910網(wǎng)絡(luò)通訊的“郵寄員”是集合現(xiàn)在通信載體的優(yōu)點，他是導(dǎo)線、光纜、微波的組合體有時還運用通信衛(wèi)星等

6、各種通信手段隨著通信技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)智能化程度越來越高，人們的溝通可以通過網(wǎng)絡(luò)達到近乎“面對面”的程度，這得益于網(wǎng)絡(luò)通信可以在很短時間內(nèi)傳遞大量的信息，而且信息傳送的速度甚至能夠滿足電視等活動畫面的直接需要，我們可以在網(wǎng)上輕松地看電視了利用網(wǎng)絡(luò)通信收發(fā)電子郵件是最基本的功能每個用戶都有自己的信箱，信箱都編有地址名例如：xiaolinservercomcn表示信箱屬于一個自稱“xiaolin”的人，他的服務(wù)器名叫severcomcn其中“cn”是china的簡寫，表示這個服務(wù)器是在中國注冊的世界上凡是計算機集中的地方，例如企業(yè)、機關(guān)、某些居民小區(qū)等，大都已經(jīng)把自己的計算機聯(lián)在一起了這些網(wǎng)絡(luò)又

7、互相聯(lián)結(jié)，成為世界上最大的計算機網(wǎng)絡(luò)，叫做因特網(wǎng)因特網(wǎng)已經(jīng)成為21世紀信息社會的基礎(chǔ)全球信息網(wǎng)的建立，使人們通過一臺聯(lián)網(wǎng)的電腦，只要輕輕點擊鼠標，就可以做到“秀才不出門，便知天下事”人們可以通過網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)查閱資料、看新聞、購物、進行視頻點播，可以上網(wǎng)和朋友聊天另外可以通過網(wǎng)絡(luò)進行遠程教育、遠程醫(yī)療等等網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)滲透到人們生活的各個角落【拓展訓(xùn)練】微波微波也叫超高頻無線電波，是無線電波中波長最短的一個波段，其波長范圍的上限約為幾米，下限通常定為1 mm微波有許多特性，它除了具有電磁波的基本屬性之外，還有波長短、頻率高等特點這些都是一般無線電波無法比擬的，這些特性使它能滿足科研、國防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中

8、多方面的特殊需要，并逐步為世人矚目首先我們已經(jīng)知道微波在廣播電視和通訊方面必不可少其次微波能穿透電離層，而其他無線電波都要被電離層反射回地面，所以只能用微波來進行衛(wèi)星通訊和地面與衛(wèi)星、飛船之間的聯(lián)系雷達是微波探測設(shè)備，一般雷達的工作頻率是3×109 Hz至10×109 Hz，由于波長短，有利于精確地測量距離和時間；微波與光類似，它是在空間沿直線傳播，遇到障礙物就像光的反射，并且可以用反射鏡反射或透鏡來聚集微波的能量，雷達所用天線像探照燈一樣，把發(fā)射功率基本上全部集中于窄束之內(nèi)輻射出去，還能收到目標反射回來的反射波，從而確定目標的方向、距離，甚至大小和形狀雷達不僅可以偵察敵情，搜索飛機和艦船、坦克等，還能控制導(dǎo)彈與炮火，跟蹤衛(wèi)星、洲際導(dǎo)彈和宇宙火箭雨、云、雪、霧對微波都有不同程度的吸收與反射，因此用氣象雷達可以預(yù)報天氣情況現(xiàn)代艦船和飛機上，都裝有無線電導(dǎo)航設(shè)備，架設(shè)在海港、機場上的特種雷達可以指揮它們防止碰撞，并能在惡劣的天