電磁波與現(xiàn)代通信 知識講解

電磁波與現(xiàn)代通信責(zé)編：武霞【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.知道信息的定義，了解人類特有的信息有哪三種；2.知道信息和信息傳播活動經(jīng)歷的五次巨大變革，了解早期的信息傳播工具，發(fā)現(xiàn)這些工具的優(yōu)缺點(diǎn)；3.認(rèn)識波的基本特征，知道波能夠傳播周期性變化的運(yùn)動形態(tài)、能量、以及信息；4.了解振動的振幅、周期與頻率，波長與波速的物理意義，知道它們是描述波的性質(zhì)的物理量；5.了解衛(wèi)星通信和光纖通信的原理，知道其優(yōu)缺點(diǎn)；6.了解互聯(lián)網(wǎng)，知道互聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代通信中的應(yīng)用?！疽c(diǎn)梳理】要點(diǎn)一、信息與信息傳播1.信息傳播：（1）人類特有的三種信息：語言、符號和圖像。（2）通信：信息必須通過傳播才有實(shí)際意義，以特定的手段和方式進(jìn)行的信息傳播活動，稱為通信。（3）信息和信息傳播的五次巨大變革：語言的誕生、文字的誕生、印刷術(shù)的誕生、電磁波的應(yīng)用、計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用。2.早期的信息傳播工具：烽火臺、驛站、莫爾斯發(fā)明的電報(bào)機(jī)、貝爾研制的早期的電話。要點(diǎn)二、電磁波及其傳播1.波的基本特征：（1）振幅：振動的幅度，用字母A表示。它反映了振動的強(qiáng)弱。（2）周期：振動一次所需要的時(shí)間，用字母T表示，單位是秒（s）.（3）頻率：其數(shù)值等于每秒內(nèi)振動的次數(shù)，用字母表示。頻率與周期反映了振動的快慢，它們的關(guān)系是：。（4）波長：波在一個(gè)周期內(nèi)傳播的距離，用字母表示。（5）波速：波傳播的速度，用字母表示。2.了解電磁波：（1）電磁波：電磁波是在空間傳播的周期性變化的電磁場。（2）電磁波的產(chǎn)生：變化的電流能在周圍的空間中產(chǎn)生電磁波。（3）電磁波可以在真空中傳播，電磁波在真空中的傳播的速度為3×108m/s，光波屬于電磁波。（4）電磁波譜：電磁波譜是按波長（或頻率）連續(xù)排列的電磁波序列。要點(diǎn)詮釋：1.電磁波是一個(gè)大家族，紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線等，都是家族中的成員，只是它們各有不同的波長和頻率范圍。通常用于廣播、電視和移動電話的是頻率為數(shù)百千赫至數(shù)百兆赫的那一部分，叫做無線電波。2.頻率的單位：赫茲（Hz）1kHz=103Hz；1MHz=106Hz；1GHz=109Hz。3.波速與波的頻率、波長的關(guān)系是：波速=波長×頻率；用表示電磁波的頻率，表示電磁波的波長，c表示電磁波在真空中的速度，則：。要點(diǎn)三、現(xiàn)代通信技1.衛(wèi)星通信：（1）衛(wèi)星通信系統(tǒng)是由通信衛(wèi)星（空間部分）和通信地面站（地面部分）兩大部分組成的。（2）在赤道上空約36000km高度的圓形軌道上，均勻地布置三顆地球同步衛(wèi)星，就能使通信范圍幾乎覆蓋地球上各個(gè)角落。（3）衛(wèi)星通信的優(yōu)點(diǎn)：覆蓋面大、通信距離長、不受地理環(huán)境限制等許多優(yōu)點(diǎn)。（4）衛(wèi)星通信的應(yīng)用：電話、電報(bào)、電視廣播、全球定位、導(dǎo)航。2.光纖通信：（1）光纖通信：光纖通信是利用光波在光導(dǎo)纖維中傳輸信息的一種通信方式。（2）光導(dǎo)纖維：能夠傳輸光信號的及其纖細(xì)的材料稱為光導(dǎo)纖維，簡稱光纖。（3）光纜：由很多根光纖制成的光信號傳輸線稱為光纜。（4）光纖通信的優(yōu)點(diǎn)：光纖不導(dǎo)電，不會產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，所有不會受外界電磁場的干擾。光纖不怕濕、耐腐蝕、能量損耗低，所以通信質(zhì)量比其他有線通信高。3.網(wǎng)絡(luò)通信：（1）互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)由計(jì)算機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)及其附屬設(shè)備連接起來的全球通信網(wǎng)絡(luò)。（2）利用互聯(lián)網(wǎng)可以向全球的互聯(lián)網(wǎng)用戶發(fā)送電子郵件，召開分散于世界各地的有關(guān)人員的視頻會議。（3）“信息高速公路”：集衛(wèi)星通信、光纖通信、數(shù)據(jù)通信、移動通信等技術(shù)于一身，利用光纜和各級計(jì)算機(jī)把所有的通信系統(tǒng)連接在一起，組成了一個(gè)高速傳遞信息的網(wǎng)絡(luò)。人們通俗地把這種國家信息基礎(chǔ)設(shè)施稱為“信息高速公路”。要點(diǎn)詮釋：1.光纖通信中，首先利用電光轉(zhuǎn)換技術(shù)把電信號變?yōu)楣庑盘?，并通過光纖傳遞到接收端，然后把光信號轉(zhuǎn)變成電信號。2.“信息高速公路”的建立和發(fā)展，極大地促進(jìn)了社會經(jīng)濟(jì)、文化、教育等的發(fā)展，改變著人們的工作方式和生活方式，使人類社會進(jìn)入了信息時(shí)代?！镜湫屠}】類型一、基礎(chǔ)知識1.（2015?南沙區(qū)一模）北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國自主建立的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，覆蓋中國全境及周邊國家地區(qū)，該系統(tǒng)在傳遞信息過程中可以接收頻率為1626MHz、2010MHz、2483MHz的微波輻射。下列說法正確的是（）A．微波不屬于電磁波B．微波是可見光C．這三種微波在真空中傳播速度相同D．這三種微波在真空中波長一樣【答案】C【解析】A、微波屬于電磁波，故A錯(cuò)誤；B、微波是看不見，不屬于可見光，所以B是錯(cuò)誤的；C、各種頻率的電磁波的傳播速度都是一定的，故C正確；D、真空中電磁波的波速大約30萬千米每秒，波速等于波長和頻率的乘積，頻率越高的電磁波波長越短，故D錯(cuò)誤。故選C?！究偨Y(jié)升華】此題考查電磁波的種類、波長和頻率的關(guān)系，以及電磁波的傳播速度，是一道綜合題。舉一反三：【變式】長波在真空中的傳播速度是m/s，這個(gè)速度與在真空中傳播的速度相同。在空氣中的傳播速度近似等于千米/秒。【答案】3×108；光；3×1052.（2015?欽州中考）現(xiàn)在家庭中使用的電器較多，例如：①吸塵器；②手機(jī)；③空調(diào)；④電視遙控器；⑤洗衣機(jī)。其中，應(yīng)用電磁波工作的一組電器是（）A．①②B．③④C．②④D．②⑤【思路點(diǎn)撥】（1）電流流過導(dǎo)體時(shí)導(dǎo)體要發(fā)熱，這是電流的熱效應(yīng)。

（2）電流流過導(dǎo)體時(shí)導(dǎo)體具有了磁性，這是電流的磁效應(yīng)。

（3）電流流過導(dǎo)體時(shí)導(dǎo)體發(fā)生了化學(xué)變化，這是電流的化學(xué)效應(yīng)?！敬鸢浮緾【解析】①吸塵器靠電動機(jī)的轉(zhuǎn)動而工作，其工作原理是利用電流的磁效應(yīng)；

②手機(jī)是利用電磁波來完成信號的接收和發(fā)射；

③空調(diào)是利用了物態(tài)變化的吸放熱過程；

④電視遙控器利用紅外線進(jìn)行遙控，紅外線是一種電磁波，與電磁波的應(yīng)用有關(guān)；

⑤洗衣機(jī)靠電動機(jī)的轉(zhuǎn)動而工作，其工作原理是利用電流的磁效應(yīng)。故選C?！究偨Y(jié)升華】本題考查了電磁波的應(yīng)用，體現(xiàn)了從生活走向物理，從物理走向社會的課標(biāo)理念。3.親愛的同學(xué)，你聽說過電磁波的屏蔽嗎，怎樣屏蔽電磁波呢？動手做一做：（1）將手機(jī)放置在紙容器中，蓋上蓋，再打電話呼叫容器中的手機(jī)，注意將手機(jī)設(shè)置到響鈴狀態(tài)。這時(shí)，手機(jī)（填“能”或“不能”）收到呼叫信號。（2）將手機(jī)放置在金屬容器中，蓋上蓋，打電話呼叫金屬容器中的手機(jī)。這時(shí)，手機(jī)（填“能”或“不能”）收到呼叫信號?；顒颖砻?，金屬容器（填“能”或“不能”）屏蔽電磁波。你能運(yùn)用以上所學(xué)知識解釋以下現(xiàn)象嗎？試試看。謝老師在一次乘坐市中心商業(yè)城的電梯時(shí)，發(fā)現(xiàn)性能完好的手機(jī)接收不到信號?！敬鸢浮浚?）能；（2）不能；能；電梯對電磁波有屏蔽作用【解析】電磁波是由變化的電場和變化的磁場組成的，變化的電場產(chǎn)生磁場，變化的磁場產(chǎn)生電場，二者缺一不可，否則就無法傳播．當(dāng)電磁波遇到金屬物體，金屬是導(dǎo)體，會破壞電場的形成，也就無法形成磁場，從而截?cái)嗔穗姶挪ǖ睦^續(xù)傳播?！究偨Y(jié)升華】電磁波可以通過金屬以外的物體進(jìn)行傳播，金屬則會屏蔽電磁波。舉一反三：【變式】隨著社會、科技的進(jìn)步，手機(jī)已經(jīng)成為尋常之物進(jìn)入普通人的生活。手機(jī)是利用微波來傳遞信息的，微波是電磁波的一種。同學(xué)們在老師的幫助下，探究微波（電磁波）的特性：（1）電磁波能在真空中傳播嗎？

①如圖甲，將一部手機(jī)（已設(shè)置成有聲狀態(tài)）置于放入玻璃罩中，用抽氣機(jī)抽去罩中的空氣，然后撥打這部手機(jī)。則：。A.能收到呼叫信號，也能聽到手機(jī)鈴聲

B.能收到呼叫信號，但不能聽到手機(jī)鈴聲

C.收不到呼叫信號，也不能聽到手機(jī)鈴聲

D.收不到呼叫信號，但能聽到手機(jī)鈴聲

②該實(shí)驗(yàn)說明。③我們國家已經(jīng)有探月計(jì)劃，宇航員在月球表面可以利用電磁波傳遞信息、相互交流嗎？答：。因?yàn)?。?）怎樣屏蔽電磁波？①如圖乙，將一部手機(jī)（已設(shè)置成振動狀態(tài)）置于一個(gè)金屬盒中并蓋好，再撥打這部手機(jī)。則：。A．能收到呼叫信號，因?yàn)殡姶挪艽┩附饘俸袀鞑?，無孔不入B．不能收到呼叫信號，因?yàn)榻饘賹﹄姶挪ㄓ衅帘巫饔芒谛∪A在一次乘坐某商業(yè)城的電梯時(shí)，發(fā)現(xiàn)性能完好的手機(jī)接收不到信號，請問這是什么原因？。（3）微波（電磁波）在我們生活中的其它方面也有應(yīng)用，家用電器和通信設(shè)備中，有不少利用電器是利用電磁波工作的，請舉一例?！敬鸢浮浚?）①B；②電磁波可以在真空中傳播，但聲音不能在真空中傳播；③可以；月球表面雖然是真空，但電磁波可以在真空中傳播；（2）①B；②電梯是金屬制成的，它能屏蔽電磁波；（3）電視節(jié)目的發(fā)射和接收、無線電的發(fā)射和接收、微波爐、雷達(dá)等都是應(yīng)用電磁波來工作的實(shí)例。類型二、綜合應(yīng)用4.2012年9月25日，“遼寧號”航空母艦成功完成艦載機(jī)起飛降落等各項(xiàng)訓(xùn)練任務(wù)。通過衛(wèi)星電視，這一消息迅速傳遍全國，給國人以振奮。就此事以下說法正確的是（）A．這一消息是通過超聲波傳播的B．這一現(xiàn)象說明電磁波可以傳播聲音和圖象信號C．人們幾乎同時(shí)知道這一消息，說明電磁波傳播不需要時(shí)間D．電磁波的傳播必須借助衛(wèi)星【思路點(diǎn)撥】衛(wèi)星電視都是通過電磁波來傳遞聲音和圖象信號的，電磁波的傳播速度等于光速很快，但傳播也需要一定的時(shí)間?！敬鸢浮緽【解析】衛(wèi)星電視都是通過電磁波來傳遞聲音和圖象信號的，A錯(cuò)誤，B正確；雖然電磁波的傳播速度很快