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第十章 电磁波与信息技术
电磁波与信息技术
情境导入
1. 产生
当导体中有方向、大小迅速变化的电流时，就会在空间激起电磁波。
2. 电磁波的特点
看不见(可见光除外)、摸不着，但电磁波确实可以为我们传递信息。
知识点
电磁波
1
感悟新知
3. 类比于水波和声波的产生
木棍在水面上振动会产生水波；说话时声带的振动在空
气中形成声波。同理，当电路中有迅速变化的电流(振
荡电流)时，便会在周围空间激起电磁波。(类比思想)
4. 探测电磁波
打开收音机，转动调谐旋钮，调至没有电台的位置，使收音机收不到电台的广播，然后调大音量。如图1 所示，将导线一端接在干电池的负极，另一端时断时续地与干电池的正极接触。
特别提醒
实验注意事项：
1. 电池要用旧的，因为直接用导线连接电池正、负极会发生短路，损坏电池。
2. 收音机要调到没有电台的位置，音量的开关要调到较大的位置。
从收音机里可以听到与导线接触或离开正极瞬间同步的“嚓嚓”声，这就是电磁波所引起的。
方法提醒
根据收音机中发出的“嚓嚓”声推测得出电磁波的存在，用到了转换法。
5. 电磁波的传播
(1)电磁波的特性
①打电话呼叫悬挂在真空罩中的手机，虽然听不到手机铃声，但可以看到手机屏幕上的来电显示，说明电磁波的传播不需要介质，它能在真空中传播。
②分别将手机放在纸盒、密闭塑料盒以及金属盒中，再打电话呼叫盒中的手机。只有在金属盒中时听不到手机铃声，说明金属容器能屏蔽电磁波。
拓展延伸
电磁屏蔽现象：电梯内手机没有信号，钢筋混凝土结构的房屋内手机信号不强等，都与电磁屏蔽有关。目前公共场所的电梯，已经通过专门的设备将电磁波信号引进到电梯内部，故能照常接听手机，并不是这种电梯的外壳能让电磁波透过。
(2)波速、波长和频率之间的定量关系：c=λf。
① 波速(c)：所有电磁波在真空中都以光速传播，约为3×108 m/s。
② 波长(λ)：波长等于波源完成一次振动期间波传播的距离，单位是米(m)。
③ 频率(f)：波源每秒钟振动的次数叫作频率，单位是赫兹(Hz)。电磁波的频率可以达到1014 Hz，甚至更高。
④ 周期(T)：波源振动一次所需要的时间叫做周期，单位是秒(s)。
知识链接
频率和周期都反映了波源振动的快慢，它们的关系是：f=，波长、波速、周期的关系是：c=。知道波长、波速、频率、周期四个物理量中的任意两个，就可以求出另外两个物理量。
6. 电磁波谱 电磁波谱是按电磁波频率(或波长)的大小连续排列的电磁波序列，如图3 所示。
无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ 射线等都属于电磁波，它们各有不同的波长和频率范围。
[中考·广东] 电磁波的频率与波长的大致分布如图4 所示，
例1
下列说法正确的是( )
A. 紫外线属于可见光
B. 红外线的波长比可见光的短
C. X 射线的频率比无线电波的低
D. 可见光与γ 射线在真空中的传播速度相等
解析：紫外线和红外线都属于不可见光，A 错误；由图可知，红外线的波长比可见光的长，B 错误；X 射线的频率比无线电波的高，C 错误；可见光与γ 射线都属于电磁波，它们在真空中的传播速度相等，D 正确。
答案：D
易错提醒
1. 无线电波是电磁波中的一种，通常会错误地认为电磁波指的是无线电波。
2. 可见光也是电磁波家族中的一员，不能错误地认为光和电磁波是两种不同的物质。
3. α射线和β 射线不归于电磁波。α 射线与β 射线本质上是高能粒子流,而电磁波本质上是变化的电场和磁场, 所以这两种射线不是电磁波。
1. 在信息方面的应用
(1)电磁波携带信息，利用电磁波携带的物质信息，人们可以鉴别物质，分析材料中包含的元素。
(2)电磁波可以帮助人们获得信息，充当测量或检测工具。
(3)电磁波能承载并传播信息，充当信息传播的媒介。
知识点
电磁波的应用
2
2. 能量特性的应用 一切电磁波都具有能量，电磁波能量特性的应用在生产、医疗、军事、交通等领域都很广泛。高频电磁波、X 射线、γ 射线和激光，具有巨大的能量，能对所照射到的物体产生很强的作用。
拓展延伸
激光是一种频率单一、方向高度集中的光。激光也是电磁波的一种，与微波相比，激光的频率更高，能够携带的信息量更大。激光的应用有通信、精确测距、利用激光束切割各种物质、焊接金属等。
3. 减少电磁污染 电磁波也会给人体带来某些伤害，需要采取一定的措施减少电磁污染对我们的影响。
(1)住宅、办公楼等建筑物尽量远离电磁辐射源。
(2)正确使用带有电磁辐射的家用电器。
(3)必要时，要安装屏蔽装置。
[中考·梧州] NFC 的中文全称为近场通信技术，是一种短距高频的无线电技术，广泛应用于移动支付、门禁、公交卡等，该技术利用________传递信息，该波在真空中的传播速度约为________m/s。
例2
电磁波
3×108
解析：近场通信技术是利用电磁波传递信息的，该波在真空中的传播速度约为3×108 m/s。
知识链接
电磁波的应用：
1. 无线电波：广播、电视和移动电话等。
2. 红外线：遥控、遥感等。
3. 紫外线：杀菌、验钞等。
4. X 射线：用于医疗上诊断是否骨折等。
5. γ 射线：金属探测、切割肿瘤等。
现代通信网络包括卫星通信、光缆通信和移动通信等方式。
知识点
改变世界的信息技术
3
1. 卫星通信
(1)实质：运用卫星作为中继站的微波通信。卫星接收从一个地面站发射来的电磁波信号，经过处理后，再发送到另一个或几个地面站。
知识链接
微波传播的特点：
大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射。故必须每隔50 km 左右就建一个微波中继站，把上一站传来的信号处理后，再发射到下一站去。
(2)优点
①信号覆盖范围广。地球周围均匀地分布3 颗同步通信卫星，就覆盖了几乎全部地球表面，可以实现全球通信。
②远距离传输信息，通信容量大，干扰小，质量好，效率高，不受陆地灾害的影响，建设速度快。
2. 光缆通信 利用光在光导纤维中传输信息的一种通信方式。
(1)原理：携带信息的光从光纤的一端入射后，在光纤的内壁上反复反射，直至从另一端出射。
(2)优点：容量大、传输距离长、抗干扰性强、通信质量高、保密性好等。
知识图解
光纤通信：
3. 移动通信 当前最为普遍的手机通信系统主要由移动台、基站和移动交换中心组成，它们形成了一个数字蜂窝
系统。
知识链接
移动台就是手机或车载电话，它既能发射无线电波，也能接受无线电波。只是手机的体积很小，天线也很简单，电磁波信号的发射和接收能力有限，与其他用户通信要由基站(基地台)转接。
[中考·玉林] 关于信息传递，下列说法正确的是( )
A. 一根光导纤维只能传输一条信息
B. 5 G 网络通信必须通过光导纤维来传输信息
C. 用数字信号传输图像信息比模拟信号容易失真
D. 北斗卫星导航系统可提供全天候实时定位服务
例3
解析：“光导纤维是由纯度极高的石英玻璃(主要成分是二氧化硅)拉制而成的，光流动在细小如线的玻璃丝中，它携带着各种信息数据向每一个方向传递文本、音乐、图片和视频等，故A 错误；5 G 网络通信主要是利用电磁波传递信息的，故B 错误；
相对于数字通信，模拟通信存在以下缺点：模拟信号容易丢失信息，模拟信号容易失真，模拟信号保密性差，故C 错误；我国自行研制的北斗卫星导航系统，可提供全天候的实时定位服务，该系统利用电磁波传递信息，故D 正确。
答案：D
拓展延伸
1. 模拟信号：信号电流的变化情况与声音的变化情况完全相同的信号叫做模拟信号，模拟信号的抗干扰能力差，容易失真。传统电话就是使用模拟信号进行通信的。
2. 数字信号：用不同符号的不同组合来表示的信号叫做数字信号。数字信号形式简单，抗干扰能力强，不易失真，且数字信号还可以加密。电报就是利用数字信号进行通信的。
1. 关于电磁波的产生，下列说法正确的是(　　)
A．任何通电导体周围空间都会产生电磁波
B．照明线路周围不会产生电磁波
C．直流电在通断过程中会产生电磁波
D．日光灯启动不会产生电磁波
C
课堂训练
2. 将导线一端与电池负极连接，用另一端与电池正极快速断续接触，可以听到收音机发出“咯咯”声，表明收音机接收到了(　　)
A．热量 B．声波
C．光能 D．电磁波
D
3. 【2023·淮安】中考考场内常用的电波钟通过接收无线电信号来进行自动校正，从而实现所有考场时间显示的精准性和一致性。电波钟接收的信号是(　　)
A．红外线 B．超声波
C．电磁波 D．次声波
C
4. 【2023·广西】下列不能实现和古代烽火台一样传递信息的现代设备是(　　)
A．手机
B．雷达
C．风力发电机
D．北斗卫星导航系统
C
电磁波
传播
现代通信网络
分类
应用
课堂小结

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