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(共21张PPT)
第二十一章 电磁波及其应用
第3节 卫星通信和光纤通信
课前准备
学习目标
1.了解卫星通信、光纤通信。
2.了解微波的性质接近于光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射，了解微波传播过程中的一些缺陷以及如何通过卫星通信来弥补这些缺陷。
3.了解光纤通信的原理和优点。
课前准备
学习重点 ：卫星通信、光纤通信的原理和优点。
学习难点 ：卫星通信、光纤通信的原理。
学习方法 ：问题探究法，合作学习法。
相关准备：光纤、水、激光笔等。
教学内容
01
情境引入
02
互动新授
03
巩固拓展
04
课堂小结
点我喔
情境引入
想一想
大家回忆一下，我们前面讲的“电磁波”若按照波长从长到短的顺序如何排列？
无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线。
其中有一种波长在10m～1mm 之间的电磁波，叫作微波。微波的波长较短，频率较高，很适合传递信息。一条微波线路可以同时开通几千、几万路电话。
情境引入
想一想
但是，微波的性质接近光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射，我们怎样才能把微波信号传递到远方呢？
这就是我们今天要讨论的其中一个问题——卫星通信。
互动新授
一、卫星通信
由于微波大致沿直线传播，所以要想让它沿地球表面传播就要设中继站。通常每隔50km左右就要建设一个微波中继站，把上一站传来的信号处理后，再发射到下一站去，如图所示。
互动新授
这样的中继站有哪些缺点？
为了要把“微波”传递很远，要建设很多的中继站，成本很高。
如果遇到雪山、大洋和环境恶劣的热带雨林等无法建设中继站的情况时，又该怎么办？
有人提出利用“月亮”作为微波中继通信，这种想法可行吗？
互动新授
月球距离地球38万千米，距离太远，信号减弱延迟时间太长，影响通信。需要通信的两个地方同时能看到月亮，才能通信，否则也无法联通而且登月还很困难，成本过高。
在地球表面建设中继站，或者在月亮上建设中继站都有很多缺点和困难，因此人们想到利用“人造地球通讯卫星”来作为微波通信的中继站进行通信。
我们国家经过了几十年的努力，逐渐发展成为“航天强国”，请大家讨论交流你了解的“卫星通信”知识。
互动新授
总结：
1.卫星通信系统由通信卫星、地面站和传输系统组成。
2.在地球的周围均匀地配置3颗地球静止卫星，就覆盖了几乎全部地球表面，可以实现全球通信。
3.通信卫星就像一个无人值班的空中微波中继站，它把从一个地面站接收的电信号，经过放大变频后，再发送到另一个或几个地面站。
互动新授
现在地球上任何一个地方出现突发事件，全世界的人们几乎可以立刻看到现场的画面，这就是通信卫星带来的好处。
互动新授
利用卫星来发射和接收电磁波信号的应用非常广泛。例如，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、独立运行的卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施。
互动新授
二、光纤通信
为什么我们要用“微波”通信呢？这是因为微波“波长短、频率高”，可以携带更多的信息。那还有没有比“微波”波长更短、频率更高的电磁波呢？
有，可见光。
光也是一种电磁波，而且它的频率很高，频率间隔很宽。如果用光来通信，要高出短波、微波百万倍、千万倍，但如何实现这一目的呢？
互动新授
普通的光源包含了许多不同波长（频率）的光，方向性差，如果用它作载波，就像收音机同时接收到了许多频率的节目一样，各种声音重叠在一起，让人无法分辨清楚，直到1960年，美国科学家梅曼制成了世界上第一台红宝石激光器，它能产生频率单一、方向高度集中的光——激光。物理学家提出用光纤通信的构想，这使得用光进行通信的梦想得以实现。
互动新授
那这种携带信息的“光”是如何传导的呢？与“微波”的传递不同，它是用“光导纤维”（简称：光纤）来传导的，那“光纤"是如何传导“光”的呢？我们先来看一个实验。
演示实验：
①在塑料瓶内盛水，并在一侧开个小孔。
②让激光从另一侧水平射向小孔。
③当水从小孔流出时，会看到光随着弯弯的水流照到地面，在地面产生一个光斑。
互动新授
互动新授
为什么此时光不沿着直线传播呢？
光是在水流中反复反射前进的。
携带信息的激光在光纤中也是类似这样传播的。如教材图21.3-7，光从光导纤维的一端射入，在内壁上多次反射后从另一端射出，这样就把它携带的信息传到了远方。光导纤维是很细很细的玻璃丝，通常将数条光纤并成一束再敷上保护层，制成光缆，用来传递电视、电话等多种信息。由于光的频率很高，所以光在一定时间内可以传输大量信息。
互动新授
互动新授
我国光纤通信的发展十分迅速，光缆可以通达几乎所有地区，而且还与其他国家合作修建了跨越太平洋的海底光缆。随着互联网的进一步发展，移动通信网络的建设，物联网等新应用的不断涌现，光纤通信将迎来更广阔的发展空间。
【例题】人们从某电视直播节目中获知，第十四届全国人大三次会议于2025年3月11日在北京闭幕，该电视节目的信号是通过卫星传送的，属于卫星通信。关于卫星通信，下列说法正确的是（ ）
A.卫星通信使用的是中波或者短波
B.通信卫星只能用来传递声音信号
C.卫星通信就是利用卫星来向地面发射电磁波
D.通信卫星既能传递声音信号，又能传递图像信号
巩固拓展
D
课堂小结
1.卫星通信、光纤通信的基本原理和优缺点。
2.微波性质接近于光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射，微波传播过程中的缺陷可以通过卫星通信来弥补。

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