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(共23张PPT)
九年级物理全册 人教版（2024新版）
第二十一章——电磁波及其应用
第3节 卫星通信和光纤通信
第3节 卫星通信和光纤通信
常识性地了解卫星通信、光纤通信；（重点）
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通过学习现代通信知识，感知科技发展给人类带来的便利，培养学习科学知识的兴趣，激发爱国情感；（难点）
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学 习 目 标
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在无线电波中，微波的波长较短，频率较高。一条微波线路可以同时开通几千、几万路电话。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。
情 景 导 入
思考
我们怎样才能把微波信号传递到远方呢？
知识点一. 卫 星 通 信
新知探究
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50 km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.要想使信号传递的距离越远那么需要的中继站就越多.
微波中继通信示意图
接收
发射
微波通信的优缺点
优点：微波通信的频率高，传播信息容量大，且中继站用计算机监督控制.出现故障时能自动倒换，自动报警，节约了人力资源.
缺点：微波传送距离越远，需要建立的中继站就越多， 势必会带来一定的麻烦.而且在遇到雪山、大洋，根本无法建立中继站.
想 想 议 议
在遇到雪山、大洋等根本无法建设中继站的情况时，又该怎么办？能不能利用地球的卫星——月球进行微波中继通信呢？
月球是地球的卫星，可以反射微波，但它离我们太远，信号衰减、时间延迟，而且只有当两个通信点同时见到月亮时，才能完成这两点间的通信.
解决方案：人造卫星通信.
要想实现全球通信至少需要几颗地球静止卫星？
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.
思考
卫星通信的优点：
远距离传递信息；
通信容量大；
干扰小、质量好、功效高.
中国北斗卫星导航系统
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.
使用北斗卫星导航系统的无人驾驶车辆
例.目前很多汽车的驾驶室里都装有GPS(全球卫星定位系统)接收器装置，GPS接收器通过接收卫星发射的导航信号，实现对车辆的精确定位并导航.卫星向GPS接收器传送信息依靠的是( )
A. 激光 B. 红外线
C. 紫外线 D. 电磁波
D
卫星是通过微波进行通信的，微波属于电磁波
知识点二. 光 纤 通 信
新知探究
电磁波的传播速度等于光速，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.
普通的光源包含了许多不同波长(频率)的光.
为什么难以用普通的光源携带信息？
思考
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.通信用的激光一般在特殊的管道——光导纤维(简称光纤)里传播.
西奥多·哈罗德·梅曼，美国
(1927年–2007年)
演 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.当水从小孔流出时，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
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.
光纤通信的优点：
(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.
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.
内芯
外套
科学世界
激光束的方向性特别好，在传播很远的距离后仍能保持一定的强度.激光的这个特点使它可以用来进行精确的测距.
激光还有一个特点是亮度高，也就是说它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量.如果把强大的激光束会聚起来照射到物体上，就可以使物体的被照部分迅速上升到极高的
温度并熔化.
此外，利用几十阿秒(10-18 s)的激光脉
冲可以“捕捉”原子内电子的运动，使人类对
微观世界的观察接近极致.
激光的应用
激光切割晶片
卫星通信和
光纤通信
卫星通信
光纤通信
信号覆盖范围广. 在地球的周围均匀地配置___颗同步通信卫星，就可以覆盖几乎全部的地球表面，实现全球通信.
携带信息的光从光导纤维的一端射入，在内壁上多次____，从另一端射出，这样就把光携带的信息传到远方.
3
反射
课 堂 总 结
随 堂 练 习
1. 在中国移动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
天线是能够有效的向空间某特定方向辐射电磁波或者能够有效的接收空间某特定方向来的电磁波的装置
2. (多选)关于信息和材料在生活中的应用，下列说法正确的是( )
A. 倒车雷达是利用电磁波传递信息的
B. 利用半导体材料可以制作二极管
C. “北斗”卫星导航是利用电磁波传递信息的
D. 光纤具有抗干扰、信号衰减小的特点，光纤通信是依靠激光折射传递信息的
BC
超声波
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光在光导纤维中依靠光的反射传播
×
下 课
Thanks!
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