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跨学科：电磁波与信息技术
第三节
第二十章　电磁波与信息时代
初中物理沪科版（2024）九年级全一册
1
了解电磁波的应用对人类生活和社会发展的影响。
2
初步了解现代电信网络，知道光纤是光载信息传递的有效形式。
学习目标
1.利用北斗卫星导航系统进行定位和导航时，导航仪与北斗卫星之间通过________传递信息，它在真空中传播的速度为_________m/s。
电磁波
2.如图所示，一束太阳光入射到置于水平地面的物理书上，经物理书反射后进入人眼，AO是入射光线，请用光的反射规律画出反射光线，并标出反射角大小(保留作图痕迹)。
3.0×108
答案　
温故知新
网络连接世界
情景引入
1.定义：光导纤维简称光纤，光纤是传输光信号的器件。
你知道光纤和电话线哪个运载的信息容量大吗？
合作探究
一、光纤通信
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。一根光纤能同时传输相当于10000根电话线的信息量。在光纤组成的信息高速公路上，可以同时传递500个电视频道。随着科学技术的发展，光纤能传送的信息容量还会更大。
(1)优点
2.光纤通信的优缺点：
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度最快的传输介质。
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。
④不怕潮湿、不怕腐蚀，线路能量损耗较小。
⑤无漏信号和串音，安全可靠，保密性强。
(2)缺点：
①架设线路受地理条件的限制。
②光缆易被拉断。
光在光纤中的传播
1.光纤的抗干扰能力_____，能有效减少信号的衰减，适用于________、________传输信息。
2.光纤通信主要利用波长很____(选填“短”或“长”)的激光传输信息。如图所示，激光从光纤一端射入，在内壁上多次______，从另一端射出，把信息传到远方。
强
远距离
大容量
短
反射
归纳小结
3.由于光纤传输信号容量及________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，由其构建的网络被称为_______________。
抗干扰
光纤通信网络
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？
现代电信网络主要靠微波通信、_____通信和_____通信三种方式组成。
二、现代电信网络
卫星
移动
合作探究
1.卫星通信：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
电话网络示意图
2.微波通信：微波通信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
3.移动通信：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。
移动通信的基站
蜂窝
基站
数字蜂窝系统
移动站
基站
基站
基站
基站
基站
基站
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。因而移动电话也被称为“蜂窝电话”。
移动交换中心
讨论：你一定上过网！那么，网络给我们带来了哪些便利和危害？
4.人们通过计算机进入_________这个信息高速公路，在全球范围内使信息得到高速共享。
互联网
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。
(1)信息时代的便利
通过互联网在线学习
信息时代的利与弊
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。
(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。
1.下列各种活动中，能通过互联网做到的是(　　)
A.传送网购的运动鞋
B.远程学习物理课程
C.输送发电厂的电能
D.传输纸质信件
B
解析　人们可以通过互联网进行远程教育、远程医疗会诊、打IP电话、查阅资料、发送电子邮件等；传送网购的运动鞋、传输纸质信件要利用交通工具完成，输送发电厂的电能需要利用电网完成。
学以致用
2.下列说法中不正确的是(　　)
A.微波大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射，因此需要建立微波中继站
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
解析　微波大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射，因此需要建立微波中继站，但是不能把月亮当做中继站，因为月亮绕地球转动；应该用和地球同步的卫星作为微波中继站，在地球周围均匀的分配三颗人造卫星就能实现全球通信；光纤通信是靠激光在光缆中传播进行信息传递的。
光纤
光导纤维简称光纤，是传输光信号的器件
优点
缺点
现代电信网络
卫星通信
微波通信
移动通信
电磁波与信息技术
互联网
课堂小结
1.下列四种通信中不属于微波通信的是(　　)
C
解析　微波通信、卫星通信和广播电视都是利用微波来传输信息的，故A、B、D不符合题意；
光纤通信是利用激光的多次反射来传递信息的，故C符合题意。
当堂检测
2.初二(3)班的同学们上完信息课，从微机室中出来，大家议论纷纷，有以下几种说法，你认为不正确的是(　　)
A.利用上网可以查阅所需的各种资料，比资料室中要全多了
B.利用上网可以看到不断更新的新闻，比报纸要快多了
C.利用上网可以发送电子邮件，把人们的空间距离缩短了
D.只有收件人的计算机打开着，我们才能向他发送电子邮件
D
3.(2025·上饶二模)光纤制导导弹是通过光纤利用　　　　(选填“光的反射”或“光的折射”)传输制导信息，主要用于打击坦克和低空飞行的直升机；从地面发射升空时，导弹的重力势能　　　(选填“减小”“不变”或“增大”)。
解析　光纤制导导弹是通过光纤利用光的反射传输制导信息，主要用于打击坦克和低空飞行的直升机；从地面发射升空时，导弹的高度增大，质量不变，重力势能增大。
光的反射
增大
4.阅读短文，回答问题。
光纤的奥秘
光纤电缆是本世纪最重要的发明之一。发明光纤电缆的是被誉为“光纤之父”的华人科学家、诺贝尔奖获得者——高锟。光纤电缆利用玻璃清澈、透明的性质，使用光来传送信号。光可以从弯曲的玻璃光纤的一端传到另一端，而不会“溜”出玻璃光纤，这是为什么呢？
原来，光从玻璃射入空气时，折射角大于入射角(如图甲)。当入射角增大时，折射角也增大(如图乙)，到某一角度，折射角达到90°，入射角再增大时，折射光完全消失，只剩下反射光(如图丙)，这样光就在玻璃中传播，而不会“溜”出玻璃光纤(图丁)，这种现象叫做全反射，它只有在上述情况下才可能发生，上述情况下的入射角称为临界角。图戊是光从玻璃射入空气时，折射角随入射角的变化而变化的图像。
所以，一般弯曲的光学纤维(简称光纤)，只要它的玻璃芯的透明度高、均匀，并且芯与外皮层之间的分界面光滑，就是一根好的光导管。一根头发般细小的光纤，其传输的信息量相当于一条饭桌般粗大的铜“线”，为目前的信息高速公路奠定了基础，数以万计的光学纤维构成的光学纤维束(如图己)不仅能传导光能，也能将图像从一端传到另一端。传光能的纤维束称传光束，同时能传图像的纤维束称传像束。
(1)光从空气射向玻璃时，　　　　(选填“会”或“不会”)发生光的全反射现象。
不会
解析　光从空气射向玻璃时，折射角小于入射角，折射角总小于90°，不会发生光的全反射现象。
(2)光发生全反射时，入射角　　　　(选填“大于”或“小于”)临界角；若光从玻璃进入空气时发生全发射，则入射角必须满足的条件是：　　　　　　　　 。
大于
解析　光发生全反射时，入射角大于临界角；光从玻璃进入空气入射角等于42°时，折射角等于90°，当入射角大于42°时，发生全反射。
入射角大于42°
光纤通信
解析　光纤通信是利用光纤来工作的。
(3)请你写出光纤的一个具体应用：(合理即可)。
谢谢

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