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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
沪科版2024
物理观念：了解解光纤通信中激光的特性及光在光纤内的全反射传输原理。对比卫星通信（覆盖、延时）与光纤通信（容量、抗干）的优缺点。
科学思维：模型建构能力，通过卫星轨道示意图和光纤全反射光路图，抽象化通信系统的结构模型。
科学探究：实验设计与观察，通过“水流导光”实验模拟光纤传输，观察光在介质中的反射路径，理解卫星通信在定位的作用。
科学态度与责任：通过我国超高速光纤网络等成就，增强民族科技自豪感。社会责任意识，培养科技的价值观。
核心素养
我们已经知道，电磁波的传播速度等于光速，上光也是一种电磁波。与短波、微波相比，光的频率更 高。如果用光来通信，相同时间可以传递更多的信息。不过，普通的光源包含了许多不同波长（频率）的光，难以用它携带信息。
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。
普通的光源夹杂了许多不同频率的光，难携带信息。激光是频率单一，方向高度集中的光，可以作携带信息。
激光平行度好，亮度高，应用广泛。
导入新课
光纤:光纤即光导纤维的简称，是激光的传输管道，一种极细的玻璃丝，数条光纤加上保护层组成光缆。
1966年，华裔物理学家高锟首次利用无线电波导通信的原理，提出了低损耗的光导纤维的概念。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。
光纤通信
如图所示，在塑料瓶的一侧开个小孔，塑料瓶内盛水，让激光从另一侧水平射向小孔。当水从孔流出时，你会看到光随着弯弯的水流照到地面，在地面产生一个光斑。
水流导光
上面的实验模拟了激光在光导纤维中的传播。
光纤通信
光纤通信
电话机
电视摄像机
电
端
机
光
端
机
电话机
电视接收机
电
端
机
光
端
机
光缆
信息发送端
信息接收端
光纤通信
光纤通信的实施
光在光导纤维中的传播
光纤通信的原理
用光纤通信时，激光从光导纤维的一端射入，在内壁上经多次反射，从另一端射出，把它携带的信息传到远方.
光纤通信优点
（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
三大网络
维度 电话网 电视广播网 互联网
核心技术 传统电路交换 单向广播技术 IP分组交换技术
通信方式 点对点实时语音传输 单向信号发送（用户被动接收） 双向数据交互（支持多类型内容）
代表应用 固定电话、移动通话 有线电视、卫星电视 邮件、社交、网购、云服务
现代电信网络
电信网是多个用户电信系统互联的通信体系,是由终端设备、传输设备、交换设备等基本要索组成的综合系统。它的主要功能是按用户的需要传递和交流信息，以满足远距离通信的需要。
现代电信网络
卫星通信
卫星通信:卫星通信利用人造卫星作为通信的中继站来转发无线电信号,在两个或多个地面站之间进行通信。卫星通信具有通信范围大，可靠性高，同时可在多地接收的特点。信。通信卫星相对地面是静止的，卫星通信使用微波,可以同时传输大量的信息。卫星把地面站传送来的信号接收下来,进行放大,然后转发给另外的地面站。
现代电信网络
微波通信
微波通信:微波通信中采用的是波长为1 mm~1 m的电磁波(微波的频率极高，波长又很短，在空气中的传播特性与光接近),微波只能像光那样沿直线传播,所以微波通信就像接力赛，每隔几十千米修建-座接力站,接收并放大信号,继续往下传送。
现代电信网络
移动通信
移动通信:移动电话用微波信号与电话网络联系。手机不具有交换能力,必须通过基地台和交换中心来转接。移动通信的基地台是按蜂窝的构造布局的，这样,大大增加了无线电覆盖的有效面积,减少了转接信息的基地台数量。因而移动电话也称为“蜂窝电话”。
现代电信网络
计算机可以高速处理各种信息，把计算机连在一起，实现信息共享叫做网络通信。如果用计算机、手机、或者平板电脑跟一个叫做服务器的大计算机相联，就是平常说的“上网”。
计算机之间的联结，除了使用金属导线外，还使用光缆、通信卫星等各种通信手段。企业、机关、居民小区等，大都已经把自己的计算机连在一起，组成计算机网络，把网络又互相联结，成为世界上的计算机网络，这样就能做到信息资源的共享。随着通信技术的发展，在很短的时间内传送越来越大的信息量，网上购物、网络电视、空中课堂、远程医疗等进入人们的生活。
现代电信网络
计算机可以高速处理各种信息，通过网络把计算机联系在一起，可以进行网络通信。
现代电信网络
互联网简介:互联网(如因特网intermet ),它是利用通信线路和电磁波，将世界各地的计算机网络连接起来,用来传送计算机信号进行网络通信的。目前世界上凡是计算机集中的地方,大都把自己的计算机连在一起形成局域网。这些局域网络又相互连接，成为世界上最大的计算机网络。
现代电信网络
世界上凡是计算机集中的地方，例如企业、机关、居民小区等，大都已经把自己的计算机联在一起了。这些网络又互相联结，成为世界上最大的计算机网络，叫做因特网，这样就能做到信息资源的共享。
计算机之间的联结，除了使用金属导体外，还使用光缆、通信卫星等各种通信手段。
因特网
现代电信网络
随着通信技术的发展，现在已经可以在很短的时间内传送越来越大的信息量，信息传送的速度甚至能够满足电视等活动画面的需要，我们已经可以轻松地在网上看电视了。
　　通过因特网可以收发电子邮件，看到不断更新的新闻，查到所需的各种资料。
现代电信网络
这表示信箱属于一个自称“xiaolin”的人，
他的服务器名叫.cn。其中“cn”是
China的简写，表示这个服务器是在中国注册的。
电子邮件像电话一样快，同时又像信件一样方便，收件人可以在任何时候通过上网的计算机或手机打开信箱，查看邮件。除了文字之外，我们也可以把照片、语言及任何信息变成数字文件用电子邮件传送。
电子邮件
现代电信网络
课堂总结
卫星通信和光纤通信
卫星通信
微波和微波通信
卫星通信
我国北斗导航系统
光纤通信
激光
光纤
光纤通信
下 课
Thanks!
https://www.21cnjy.com/recruitment/home/fine

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