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(共22张PPT)
第一节 电磁波
第十五章 电磁波与通信技术
第一节 电磁波
观察与思考
为什么可以利用遥控器选择电视节目？又是谁将播音员的话语、动听的音乐送进我们的收音机的？
你们知道在这些现象中，人们是通过什么来传递信号的吗？
知道波长、频率和波速的关系。
02
知道电磁波的产生和传播。
01
学习目标
03
知道电磁波在真空中传播的速度。
收音机、导线、电池、钢锉
演示实验
探测电磁波的产生
实验器材
电磁波的产生与描述
电磁波是怎样产生的
变化的电流能在周围的空间中产生电磁波。
现 象
结 论
收音机：发出“咔咔”声
电台采用专门的电子器件和电路，产生大小和方向周期性变化的电流，这种电流称为振荡电流。
振荡电流变化的快慢用频率表示，频率的国际单位是赫兹(Hz)，表示电磁波的频率一般要用较大的单位，如千赫(kHz)、兆赫(MHz)、吉赫(GHz)。
1 kHz=103 Hz
1 MHz=106 Hz
1 GHz=109 Hz
电磁波的频率
与水波、声波相似，电磁波也有波长。
波长
波长
波峰
波谷
λ
λ
电磁波的波长
波长：波振动一次传播的距离（相邻两个波峰或波谷之间的距离）用字母λ表示。单位：m。
电磁波的范围很广，γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线和无线电波都是电磁波。它们的本质都是电磁波，只是它们的波长和频率范围不同。电磁波谱如图所示。
电磁波谱
声音的传播需要固体、液体、气体等介质。电磁波的传播需要介质吗？
1.如图所示用抽气机抽去玻璃罩中的空气。
2.打电话呼叫玻璃罩中的手机。
3.观察现象
小实验
电磁波的传播
能看到手机提示灯闪烁，听不到钟罩中电铃发出的声音。
电磁波能在真空中传播。
现象
结论
研究表明:电磁波在真空中传播的速度为光速，约3x108 m/s。电磁波在空气中传播的速度与在真空中的非常接近。
设电磁波的波长λ、频率f ，那么根据波长和频率的定义，有
c：波速，真空中约为 3×108 m/s
f ：频率，单位：Hz
c=λf
λ：波长，单位：m
电磁波的波长、频率与波速的关系
例：打开收音机，将调谐旋钮转动到中央人民广播电台第一套节目，已知这套节目的发射频率为640 kHz。请根据c=λf 计算这套节目用来发射信号的电磁波的波长。你计算结果与收音机刻度盘上标出的波长数值一致吗？
解：c=3×108 m/s, f= 640 kHz=6.4×105 Hz
由 c=λf 得：
λ= = = 468.75 m
随堂练习
雷达工作依靠电磁波
电磁波的应用
微波炉
表面和内部同时加热（水分子共振）；将电磁能转化为食物的内能。
风扇
波导管
控制面板
屏蔽网
门
磁控管
广播和电视
电磁波能够传递信息
卫星通信
隐形飞机
隐形飞机是一种先进的军用飞机，可以防止被雷达发现，隐形飞机用的主要是吸收电磁波材料，它能减少飞机对电磁波反射，使雷达很难发现它。
电磁波
电磁波的产生
电磁波的传播
课堂小结
不需要介质
在真空中电磁波的波速c=3×108 m/s
特征
波长λ
频率f
波速c
波长、频率、波速之间的关系：c=λf
变化的电流能在周围的空间中产生电磁波
电磁波的应用
随堂训练
1.嫦娥二号卫星的微波探测仪可探测“月壤”发出的频率3.0 GHz、7.8 GHz、19.35 GHz和37.0 GHz的微波辐射（1 GHz=109 Hz），下列说法中不正确的是（　　）
A.微波可传输信息
B.这四种微波在真空中波长一样
C.金属可屏蔽微波
D.这四种微波在真空中传播速度与光速相同
B
2.关于电磁波，下列说法正确的是（　　）
A.微波、无线电波、红外线都属于电磁波
B.电磁波的传播速度比光速小
C.抽成真空的玻璃罩能屏蔽电磁波
D.根据公式c=λf 可以推断频率越高的电磁波，波速越大
A
3.科学家发现儿童对手机辐射的吸收是成年人的三倍，建议儿童尽量减少使用手机，手机辐射其实是（　 ）
A.电磁波 B.次声波 C.超声波 D.声波
A
4.下列说法错误的是（　　）
A.无线电波的传播也是能量的传递
B.我们生活的空间充满电磁波
C.雷达利用电磁波监测空中目标
D.雷雨天打雷时，收音机中发出的“咔、咔”声，是由于雷声的响度太大造成的
D(共17张PPT)
第二节 广播和电视
第十五章 电磁波与通信技术
第二节 广播和电视
观察与思考
我们几乎每天都要听广播、看电视，那些图像和声音是怎样传过的？
无线电信号是如何发射的？又是如何接收的？电视的工作过程是什么？移动电话是怎样工作的？
了解电视信号的发射和接收过程。
02
了解无线电广播的发射和接收过程。
01
学习目标
音频电流
视频电流
射频电流
调制过程“搭载上”
调制器
音频信号：由声音转换成的电流信号；
视频信号：由图像转换成的电流信号。
产生具有远距离传输能力的高频电磁波的变化电流，称为射频电流(简称射频)。
音频、视频信号的调制
音频、视频、射频电流频率的比较（示意图）
中、短波广播是让射频电流的振幅随着音频电流的强弱而变化，称为调幅（AM）。
调幅、调频
电视节目的声音和调频广播是让射频电流的频率随着音频电流的强弱而变化，称为调频(FM)。
无线电广播
1．无线电广播信号的发射由广播电台完成
　　麦克风——将声信号转换成电信号
　　调制器——将音频电信号搭载到高频电流上　　　　　
　　天　线——产生电磁波将高频载波信号发射到空中
2.收音机负责信号的接收与还原
　　天　线——接收各种各样的电磁波
　　调谐器——选择需要电台的载波信号（解调）
　　解　调——从载波信号中复原音频信号
　　扬声器——将音频电信号转换成声音
无线电广播的发射与接收
无线电广播的发射
无线电广播的接收
电视的发射和接收
学校的电视演播室
电视用电磁波传递图像和声音信号。
1.图像信号发射工作过程
摄像机——将图像信号和声信号转换成视频电流、音频电流
发射机——放大功率
天 线——将高频电流发射到空中
调制器——将视频、音频电流搭载到高频电流上　　　　　
2.电视接收机工作过程
解调器——分解视频、音频电流
天 　线——接收包含视频、音频电流的高频电流
视频、音频放大器——将微弱音频电信号放大并输出
调谐器——选择接收频率（解调）
广播和电视
无线电广播信号
的发射和接收
信号的发射——广播电台
电视信号的发射和接收
课堂小结
图像信号的产生、传播和接收
声音信号的产生、传播和接收
信号的接收——收音机
音频、视频信号的调制
调制
调幅
调频
随堂训练
1.从广播电台发射出去的电磁波是 （ ）
A.振荡器产生的高频电磁波
B.随声音变化的低频电磁波
C.经声音信号调制的高频电磁波
D.经图像信号调制的高频电磁波
C
2.广播电台或广播电视台的发射天线的作用是 ( )
A.只发射音频电流激发的电磁波
B.只发射视频电流激发的电磁波
C.只把音频电流和视频电流加载到更高频率的射频电流上，再通过
天线发射
D.三种电流不经调制通过天线发射三种不同的电磁波
C
3.关于音频、视频、射频和频道，下列说法中正确的是（ ）
A.音频是由声音变成的电信号，它的频率很高，音频电流在空间
激发电磁波的能力很强
B.视频是由图像变成的电信号，它的频率较高，视频电流在空间
激发电磁波的能力很强
C.射频是把声音和图像变成的电信号加载到射频电流上，但不能
向空中发射
D.频道是指不同的频率范围
D(共28张PPT)
第三节 现代通信技术及其发展前景
第十五章 电磁波与通信技术
第三节 现代通信技术及其发展前景
观察与思考
1876年贝尔发明了电话
1892年，贝尔在纽约至芝加哥
的电话开通仪式上
了解移动通信、光纤通信、网络通信、卫星中继通信。
02
了解通信技术的发展和工作原理。
01
学习目标
手机既是发射机又是接收机
　　1．移动电话：（发射接收二合一）
移动通信
基地台的天线
移动电话的发射功率不大，天线的灵敏度也不高，需要靠固定无线电台转接，这种固定的电台叫作基地台。
　　手机和座机借助基地台进行交流
手机
座机
　　手机和手机通过基地台进行沟通
　　工作区域在几十米至几百米的范围。
　　座机接在市话网上，相当于小型基地台。
2．无线电话
网络通信
计算机网络：把许多独立工作的计算机通过一定的硬件和软件连接起来，使计算机之间能够传递信息，这就构成了计算机网络。
根据覆盖范围，计算机网络可以分为个域网、局域网、城域网、广域网等层次。
个域网用来连接距离很近的个人数字设备。
局域网是在较近的传输范围内(如一所学校或一栋办公楼)，通过交换机和服务器(提供网络控制和服务的专用计算机)连接有限数量的计算机，进行信息交换的通信网络。
广域网通常由许多小型网络联合组成，能覆盖几个城市、国家，乃至全球的区域。
城域网是介于局域网和广域网之间，进行数据传输的高速网络，通常覆盖一个城市或者地区。
现在的计算机能够高速处理海量的多媒体信息，通信技术又能实现大数据的实时交互传递，所以人们不仅能够通过网络传送文字、图片，还可以分享声音、视频等。
如今，远程视频通话、多终端视频会议等技术已经走进日常生活，未来还将给我们的生产生活方式带来更大的改变。
光纤通信
光的波长只有几百纳米，比无线电波短得多，从理论上讲，被调制的光能够携带比无线电波多得多的信息。这个设想在发明了激光器后得以实现。
激光是一种颜色非常纯、方向高度集中的光。
为了避免干扰和减少能量的损失，通信用的激光要在用专门材料制造的一种纤维中传播，这种纤维称为光导纤维，简称光纤。
光纤通讯技术是近几十年才发展起来的
1966年，华裔物理学家高锟首次利用无线电波导通信的原理，提出了低损耗(20db/km)的光导纤维(简称光纤)的概念。
1970年，美国康宁公司首次研制成功损耗为20db/km的石英光纤，它是一种理想的传输介质。
1970年，贝尔实验室研制成功室温下连续振荡的半导体激光器(LD)从此，开始了光纤通信迅速发展的时代。
各种光导纤维
光沿着水流传播
实验演示——光可以沿着水流传播
光在光导纤维中的传播
（1）传输频带极宽，通信容量很大
（2）光纤衰减小，无中继设备，传输距离远
（3）频率稳定，信号传输质量高
（4）光纤抗电磁干扰，保密性好
光纤通信的优点
卫星中继通信
1.通信卫星一般需要与地球表面各点保持相对静止不动，这样的卫星称为地球静止轨道卫星。
2.要想实现全球通信至少需要几颗地球静止轨道卫星
用三颗地球静止轨道卫星就可以实现全球通信
用碟形天线（大锅）接收来自卫星的信号
中国北斗卫星导航系统
远距离传递信息
通信容量大
干扰小、质量好、功效高。
卫星通信的优点
未来的通信发展趋势是移动通信、互联网技术和人工智能技术的高度融合。
随着第四代、第五代移动通信技术(4G、5G)的发展和普及，优质的数据传输效率和速度使人们享受到互联网时代移动通信技术发展带来的便利，人们的学习，工作与生活方式也因此发生了重大变化。物联网、云计算、人工智能的兴起，正推动着社会的数字化演进。
通信技术的发展前景
现代通信技术
移动通信
卫星通信
课堂小结
光纤通信
三颗同步卫星几乎可实现全球通信
网络通信
内外两层组成，激光在其内层发生全反射
功能：上网、收发电子邮件等
依靠大功率固定电台和交换中心转接
组成：通信卫星、地面站和传输系统
特点：通信容量大，不怕雷击，不受电磁干扰，通信质量高，保密性好
互联网的连接组成
1.在邮电通信大楼的顶部常可见到一些锅形天线，关于这种天线的作用，以下说法中正确的是 （ ）
A.这是做广告用的模型
B.天线凹面斜向上方是用来接收卫星信号的
C.天线凹面朝水平方向是用来接收卫星信号的
D.无论天线朝什么方向均能接收卫星信号
B
随堂训练
2.下列说法不正确的是（ ）
A.微波大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射，因此需要微波中继站
B.我们可以把月亮作为一个微波中继站
C.卫星通信只需要3颗同步卫星就可以实现全球通信
D.光纤通信是靠激光在光缆中传播进行信息传递的
B
3.关于光纤通信，小明同学曾思考过这样的问题:在漫长的线路上，光纤免不了要拐弯、缠绕，而光在同种均匀介质中是沿直线传播的，激光通信信号怎样从一端传到另一端呢？后来在“研究光纤怎样传输光信号”的活动中，终于明白了：激光信号在光纤中 （ ）
A. 就像水流沿弯曲水管流动那样 B. 就像电流沿弯曲导线传播那样
C.不断地经光纤壁反射而向前传播 D.不断地在光纤中折射而向前传播
C

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