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第三节 跨学科：电磁波与信息技术
第二十章 电磁波与信息时代
学习目标
课时讲解
1
课时流程
2
光纤通信
现代电信网络
互联网
逐点
导讲练
课堂小结
作业提升
知1－讲
感悟新知
知识点
光纤通信
1
1.光纤
(1) 光纤是光导纤维的简称，是由玻璃或塑料等材料制成的纤维， 如图 1 甲所示。
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延伸拓展
光纤通信中用的是激光，不是普通的光。因为普通光源发出的光中夹杂了许多频率不同的光，不但难以加载信息，而且通信质量差。而激光亮度高，单色性好，方向性强，能量始终集中在传播方向上，容易调制信号。
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(2) 探究光在光纤中的传播
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实验器材 手电筒一只、彩色透明纸若干、光纤一束
实验步骤 ① 将不同颜色的彩色透明纸蒙在手电筒的玻璃上，再将光纤的一端垂直放置其上，仔细观察不同颜色的光在光纤中传播的现象；② 将光纤弯曲成不同的角度(可以弯成环状)，观察光在光纤中传播的现象，并与①中的现象进行比较
实验结论 不管光纤怎样弯曲，不同颜色的光从光纤的一端射入，在内壁上多次反射从另一端射出
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2.光纤通信
光纤通信是利用激光从光导纤维的一端射入，在内壁上多次反射，从另一端射出，这样就把它所携带的信息传到了远方。利用光纤通信时，在光导纤维中传输的实际上是光信号。
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技巧点拨
光 导 纤 维 中 激光 是 以 不 断 反 射 的形 式 向 前 传 播 的，因 而 光 缆 也 可 以 不沿直线铺设。
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3.光纤通信优点
(1) 信息容量大 由于光波的频率远高于无线电波的频率，所以，光波所运载的信息容量远大于无线电波。
(2) 传 输 速 度 快 因为传输的是光信号。光纤是至今为止传输速率最快的传输介质。
(3) 传 输 距 离 远 光 纤 很 细(细 如 发 丝)，有 内 外 两 层，光 在 内层传播，如图乙所示。光纤的抗干扰能力强，能有效减少信号的衰减，适用于远距离、大容量传输信息。
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知识拓展
光的全反射是指光从光密介质射向光疏介质时，当入射角超过临界角(光从光密介质射向光疏介质时，折射角达到 90°时的入射角)时，光全部被反射回原介质的现象。在光纤通信中，全反射使光信号沿光纤的内壁持续反射传播，减少能量损失。
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光导纤维的主要用途是用来传递信息，进行通信。
把要传输的信息变成光信号在光纤中传播，如图 2 所示， 那么光在光纤中的传播方式是(　　)
A. 沿着光纤的中轴线直线传播
B. 沿着光纤的外壁多次折射传播
C. 沿着光纤的内壁多次反射传播
D. 沿着光纤螺旋式的曲线传播
例1
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解析： 光导纤维由内外两层组成，由于内外两层的折射本领不同，光在光纤中传播时，不会跑到外层，光是不断地经光纤内壁反射向前传播的。
答案：C
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知识点
现代电信网络
2
1. 现代电信网络由卫星通信、微波通信和移动通信组成，实现了信息的大容量、高速度传输。
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2. 卫星通信、微波通信、移动通信
通信方式 通信过程 优点
卫星通信 从地面站向卫星 1 发送微波，卫星 1 收到信号后经过放大，用微波向地面、卫星 2或卫星 3 转发，卫星 2 或卫星 3 收到信息后经过放大再用微波向地面发送。这样就实现了地球上不同地方的通信 通信范围大，可靠性高，通信质量高不易受陆地灾害的影响，同时可在多处接收
微波通信 在远距离微波通信时，要每隔几十千米设置一个微波中继站。工作时，发射台发出信号，经中继站接收并放大，再转发到下一中继站，直到传递到用户端 通信容量大，质量好，通信一般不会受到地震等自然灾害的影响
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续表
通信方式 通信过程 优点
移动通信 手机 1 发射的信号被离它最近的基地台 1 接收，然后由光缆把信号传到交换中心，寻找选定的通话对象(手机 2)，再由光缆把信号传到离通话对象最近的基地台 2，最后由这个基地台把信号传给通话对象 方便了移动体(如：人、车、轮船等)之间或移动体与固定体之间的通信
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延伸拓展
同步通信卫星：
通信卫星大多是相对地球“静止”的同步卫星，绕地轴转动一周的时间是24 h，与地球的自转周期相同。在地球周围均匀配置三颗同步通信卫星， 就能使通信范围几乎覆盖地球上各个角落，实现全球通信。
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北斗卫星导航系统是中国着眼于国家安全和经济社
会发展需要，自主建设运行的全球卫星导航系统，为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位导航服务。卫星导航利用的媒介是(　　)
A. 超声波 B. 电磁波
C. 电流 D. 次声波
例2
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解析： 电磁波可以在真空中传播，导航仪与卫星之间可以用电磁波传递信息。
答案：B
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方法提示
推理法： 通信卫星一般在大气层外，不 可 能 利 用 声 波 和电流传递信息。
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知识点
互联网
3
1.互联网
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。
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延伸拓展
信息时代的利与弊：
1.信息时代的便利
(1) 因特网拥有丰富的信息资源，它使信息在全球范围内得到了高速共享。利用因特网，足不出户就可以获得世界各地的各种信息，通过相应的网站，人们还可以进行学习、娱乐、购物等。
(2) 因特网提供了多种多样的人与人之间的交流工具，如电子邮件，交流论坛等，且使用、操作十分方便。
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2. 信息时代的弊端
(1) 电 磁 辐 射。如手机、电脑对人体的辐射危害等。
(2) 在传播有用信息的同时，假信息、不良信息、有害信息等也得以泛滥。如网络骗子、手机短信骗子等。
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2.因特网
(1) 因特网是利用通信线路和电磁波，将分布在世界各地的计算机相互连接而成的全球性的计算机网络。
(2) 从网络通信技术的观点来看，因特网是一个以 TCP/IP 通信协议为基础，连接各个国家、各个部门、各个机构计算机网络的数据通信网。从信息资源的观点来看，因特网是一个集各个部门、各个领域的各种资源为一体的供网上用户共享的数据资源网。
知3－讲
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3.电子邮件的传送方式
知3－讲
感悟新知
4.计算机网络的优点
计算机网络有很多用处，其中最突出、最重要的三个优点是数据通信、资源共享和分布处理。
知3－讲
知3－练
感悟新知
无需 WiFi 信号，点亮 LED 灯就能上网，复旦大学成
功实现了这一国际前沿通信技术，在 LED 灯中安装一个微芯片，便可让其变成无线网络发射器。点亮 LED 灯，灯光下的电脑通过一套特制的接收装置接收光信号即可上网。
例3
知3－练
感悟新知
下列有关说法错误的是( )
A. 有 LED 灯光的地方就有网络信号
B. 点亮 LED 灯上网不是利用电磁波传播信号的
C. 与用 WiFi 信号上网相比，光由于沿直线传播不能穿墙而过，故网络信息更加安全
D. 与用 WiFi 信号上网相比，没有大功率的无线通信设备，局部电磁辐射大大减弱
知3－练
感悟新知
解析： 灯光本身就是电磁波，所以有 LED 灯光的地方，就有电磁波，就有网络信号，故 A 正确， B 错误；光是电磁波中波长较短的一类，它沿直线传播，所以不能穿过墙壁，网络信息更加安全，故 C 正确； LED 灯本身是一盏灯，发射功率不大，电磁辐射小，故 D 正确。
答案：B
知3－练
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技巧点拨
互 联 网 通 信 的特点：
连接方式 通过服务器连接
信息传播方式 光缆、通信卫星等
信息存储量 大
信息存储形式 文字、图片、视频
交互性 好
使用成本 低
跨学科：电磁波与信息技术
卫星通信
微波通信
通信技术
光纤
通信
互联网
现代电信网络
原理
特点
移动通信

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