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(共28张PPT)
电磁波与信息时代
第二十章
思考：视频中播放了神舟二十号航天员乘组与神舟十九号航天员乘组顺利会师中国空间站的情景。航天员在空间站中，是如何和地面指挥中心传递信息呢
观察与思考
学习目标
知道无线电波、微波等不同区间的电磁波的应用，体会人类对电磁波技术的巧妙应用。（重点）
02
初步认识电磁波，了解其波速、频率与波长之间的关系。（重点）
01
了解电磁波与信息技术的关联，体会它们对人类生活和社会发展带来的影响。
03
一、初识电磁波
电磁波
“空间站”中拍摄的信息是通过电磁波传播到地面指挥中心的。电磁波让我们能用收音机听广播，用电视机收看节目，用手机查看信息、与“空间站”交流信息、探索未知的宇宙……我们生活在电磁波的海洋里，电磁波将我们联结在一起。电磁波就在我们的身边。
我们如何感知电磁波的存在呢？
一、初识电磁波
电磁波的产生
注意观察灯泡亮灭的变化，仔细听收音机，感知声音的变化及其规律。你有什么发现？
如图，将电池组、灯泡利用导线串联起
来，将钢尺以1.5cm为间隔贴上电工胶
布。打开收音机，在调幅（AM）模式
下，调至没有节目的位置，调大音量。用夹子将导线一端与钢尺头部夹住，导线另一端在钢尺表面反复划过。
一、初识电磁波
电磁波的产生
实验中，随着导线的一端在钢尺上滑动，电路时通时断，我们观察到灯泡时亮时灭的同时，也从收音机听到时断时续的声音。
原来，电路时通时断，电流的大小不断变化，产生了电磁波，收音机收到电磁波，所以产生与电流变化规律类似的声音。
收音机、电视机和手机涉及的电磁波，都是无线电波。除了大家熟知的无线电波，我们人眼感知的可见光、电视红外遥控器使用的红外线、医院检查用的X射线等，都是电磁波。电磁波是由很多成员组成的大家庭。把各种电磁波按照波长或频率排列，这样的排列称为电磁波谱，如图。
一、初识电磁波
电磁波谱
电磁波谱可以让我们较好地了解电磁波这个大家庭的组成情况。从中可以发现，能被人类视觉感知的可见光只占了电磁波谱极小的部分。
一、初识电磁波
电磁波谱
一、初识电磁波
电磁波的特征
我们已经学过水波和声波，电磁波也是一种波。在物理学中，常用波速、波长和频率来描述波的特征。
波传播的快慢用波速描述。光属于电磁波，所以电磁波传播的速度等于光速，约为3 108 m/s。运用电磁波，可以极大的提高信息传播的速度，我们使用手机通话时，几乎感受不到时间差。
一、初识电磁波
电磁波的特征
波长是相邻两个波峰（或波谷）间的距离，用字母λ表示。在国际单位制中，波长的单位是米（m）。
频率为周期性变化的次数与时间之比，用字母 v 表示。频率的单位不仅有赫（Hz），还有千赫（kHz）和兆赫（MHz）等。他们之间的换算关系是
1 kHz =103 Hz 1 MHz = 103 kHz
一、初识电磁波
电磁波的特征
电磁波在真空中的波速是一定的，因此其波长与频率成反比关系。频率越低，波长越长；反之，频率越高，波长越短。
一、初识电磁波
电磁波的特征
波速、波长和频率的关系为
c = λv
c：波速
λ：波长
v ：频率
二、电磁波的应用
无线电波和广播电视
在电磁波普中，无线电波的波长最长，频率最低，被广泛用于长距离的信号传送。因其波长范围非常广，又结合用途和波段（或频带）将其进行分类，如图。
二、电磁波的应用
无线电波和广播电视
不同频带（波段）的电磁波，因需要传输的信息量和传输特点不同，而被用于不同的场景中，再结合调幅或调频来传输信息。
无线电波的振幅根据所需传送的声音信号而变化，这种信号调制方式称为振幅调制（AM），简称调幅。
无线电波的频率依据所需传送的声音信号而变化，这种信号调制方式称为频率调制（FM），简称调频。
二、电磁波的应用
无线电波和广播电视
用于电视广播的超高频波段的电磁波无法绕过建筑物，用于接收电视信号的天线必须直接对准电视塔。因此，在闭路电视普及之前，许多城市都建有非常高的电视塔。
东方明珠电视塔
二、电磁波的应用
微波与卫星通信
微波信号经地面站天线发射，经由卫星接收、放大并转发给其他地面站或中继卫星，从而实现覆盖较广区域甚至全球的通信。通信卫星使用的微波频率一般在300 MHz至300 GHz之间。
地面站
我们观看过多次的“天宫课堂”就是依靠“天链”中继卫星通信系统来进行高清信号直播的。
二、电磁波的应用
红外成像与检测
红外热成像技术
红外线作为一种特殊的电磁波，应用非常广泛，常见于热成像、遥控与检测等领域。
红外热成像在军事、工业、汽车辅助驾驶、医学领域都有广泛的应用。家用电器中的红外遥控，非接触式体温计等也都是基于红外线的应用。
二、电磁波的应用
高频电磁波与医疗
激光矫正近视
伽马刀切除肿瘤
高频电磁波在医疗等领域还有很多基于其能量特性的应用，如γ射线治疗、激光医疗与焊接等。
三、跨学科：电磁波与信息技术
光纤通信
光纤是光导纤维的简称，它利用光波（可见光）传输信号，是当前传输各种信息的主要工具。
你知道光纤和电话线哪个运载的信息容量大吗？
三、跨学科：电磁波与信息技术
①架设线路受地理条件的限制；②光缆易被拉断。
①信息容量大；②传输速度快；③传输距离远。
光纤通信的优、缺点
（2）缺点
（1）优点
由于光纤传输信号容量及抗干扰能力的优异特性，现已成为互联网地面信号传输的主要媒介，由其组建的网络又称为光纤通信网络。
人们每天都在打电话，电话能够传播信息。用电话拨通另一个人的号，或者对方用电话给你通话，你知道信息需要经过什么样的电话系统吗？
现代电信网络的通信方式有卫星通信、微波通信及移动通信。
三、跨学科：电磁波与信息技术
现代电信网络
卫星把地面站送来的信号接收下来，进行放大，然后转发给另外的地面站。
三、跨学科：电磁波与信息技术
卫星通信
微波通信像接力赛，每隔几十千米建一座接力站，接收并放大信号，继续传送。
发射
接收
微波中继通信示意图
三、跨学科：电磁波与信息技术
微波通信
移动电话用微波信号与电话网络联系。移动通信的基地台是按蜂窝的构造布局的。
蜂窝
三、跨学科：电磁波与信息技术
移动通信
移动通信的基站
互联网将分布于世界各地的计算机网络连接起来，用来传送计算机信号。人们通过计算机，进入互联网这个信息高速公路，足不出户就可获得世界各地的各种信息，即便你足不出户也能了解天下大事。网络让我们即使远隔千山万水，也仿佛近在咫尺。
三、跨学科：电磁波与信息技术
互联网
三、跨学科：电磁波与信息技术
互联网
互联网为我们提供了崭新的学习方式——网络学校。
通过互联网在线学习
三、跨学科：电磁波与信息技术
互联网
网上医院使医生与患者能通过互联网及时传递信息，患者无需和医生面对面，就能获得专业咨询和诊断。
互联网医院
课堂小结
电磁波与信息时代
信息、能量
电磁波
电磁波与信息技术
产生
特征
电磁波的应用
光纤通信
互联网
波速=波长×频率

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