声波、电磁波、光波和通讯.doc

八。波动、通讯物理和信息技术8.1. 振动和波振动是物质的一种运动形态。考虑一个弹簧，把它的上端固定，下面挂着一个质量为 m 的物体。弹簧被拉长时，它就对拉它的物体施加一个反方向的拉力。当弹簧被压缩时，它就对压缩它的物体施加一个反方向的推力。按照胡克定律，弹簧对物体施加的力 F 正比于弹簧端点偏离自然平衡点的距离 x ，可以写作F = - k x.这里 k 称为弹簧的弹性系数，负号是表明力的方向是和 x 的方向是相反的。现在取向上为 x 为正值的方向，物体所受的力为弹簧的拉力和地心引力之和。F = - k x - m g.如果物体保持静止，物体所受的外力的总和应该是零，F = 0, 这样定出弹簧的拉伸长度 x0 为如果开始时物体放于弹簧的拉伸长度不等于 x0 的某位置 x1 处，则以后物体将在平衡位置附近作振动，物体的运动可以写作这是最简单的基本的振动，称为简谐振动。物体在作简谐振动时，物体的位置周期性地改变，位置离开平衡位置数值的极大值称为振幅。在上式中振幅就是 x1 - x0 的绝对值。振动的周期 T 为：这个例子中振动的物理量是物体的空间位置。物理学中发现振动的不一定是物体的空间位置，可以是某种物理量。例如交流电就表现为电压这个物理量随时间的变化就是简谐振动。物理量 E 的振动规律一般可以表述为：物理量的振动在空间中传播出去就是波。如果波是在一个方向上传播，物理量 E 的波动规律一般可以表述为：A 为振幅，l 为波长， T 为周期， j 为初位相。波的位相传播速度为：如果波是从一点发出而向四面八方均匀地向外传播，这就是球面波，物理量 E 的波动规律一般可以表述为：波的传播是物理量振动的传播，不简单是有粒子射过去。从水面波的传播来看，水面波表现为水的表面上下振动，在水面波向外传播出去的过程中，并没有水向外流出去。水面波是一种横波，因为水面波传播的是水的表面的上下振动，振动的方向是和水面波传播的方向是垂直的。波的传播是物理量振动的传播，物理量振动需要有载体，这载体就是波传播的媒质。水的表面就是水面波传播的媒质，没有水的表面，也就不可能有水面波的传播。8.2. 声波敲鼓时，鼓面振动，引起鼓面附近的空气发生压缩、舒张的振动，这振动通过空气作为媒质传到我们的耳朵里，我们就听见了鼓声。声波的媒质是空气，空气传播压缩、舒张的振动，声音传过来时并不表现有风吹过来。通过空气传播的声波是一种纵波，声波传播压缩、舒张的振动方向是和波的传播方向一致的。人耳能听到的声波频率在 20 20000 赫的范围，频率越高，声调越高。声调完全由频率决定。声波在 0C 的空气中传播速度为每秒 331 米，在 20C 的空气中传播速度为每秒 344 米。大体上，每 3 秒钟传播 1 公里。声波在液体或固体中的传播速度要比在空气中的传播速度快得多。在 20C 的水中，声音传播速度为每秒 1.48 公里。在钢铁中，声音传播速度为每秒 5.05 公里。因此远方的爆破声首先从地下传过来被听到。通过气体和液体传播的声波是一种纵波，但通过固体传播的还可以有横波的声波，即振动方向和波的传播方向垂直的波。固体媒质中横波传播的速度约是纵波传播速度的 5060 %。因此远方的爆破信号首先从地下传过来被接收到两次，第一次是纵波信号，第二次是横波信号，最后再收到一次从空气中传来的纵波信号。声调完全由声波的频率决定。频率越高，声调越高。声调与声波传播的速度没有关系。如果火车迎面开来，同时鸣笛，笛声的频率是。火车迎面开来的速度是 v，声速是 u，则人耳听到的笛声频率 为： 它比火车发出的笛声的频率变高了。如果火车离开而去，同时鸣笛，则人耳听到的笛声频率 变低了。如果人坐在火车上向车站开来，站上鸣笛，笛声的频率是 。、火车的速度是 v ，声速是 u ，则火车上的人听到站上发出笛声频率 为：它比站台发出的笛声的频率变高了。如果火车离开而去，站台鸣笛，则火车上的人耳听到的笛声频率 变低了。这就是声源与观测者之间有相对运动时声波的多普勒效应。在真空中声波不能传播。所以我们听不到地球以外传来的声音。声波是直线传播的。当传播遇到障碍物时，将发生四方面的效应：一部分声波被障碍物表面吸收。一部分声波透入障碍物，以障碍物为媒质继续传播。一部分声波从障碍物表面反射，改变方向继续传播。入射声波的方向是确定的，反射时就向各个方向传播的都有。以按照反射定律的规则，即按照“反射角等于入射角”的方向传播的声波最强。从障碍物旁边传过去的声波将有一部分绕向障碍物背后继续传播。这部分声波的强度比直线传播的要弱，随绕的角度和距离加大而减弱。在障碍物后会有一个影子区，在这影子区声波基本上传播不到。影子区的空间尺度大体上是障碍物的尺度减声波波长的数倍。一般声波的波长是米的数量级，这就决定了一般的物体后面不形成影子区。声波的强度正比于振幅绝对值的平方。从一点发出声音来时，一般是向四面八方发出的，这样声波传的距离越远，振幅越小，声音也越小。为了能把声音传得很远，人们采取了多种措施。1. 定向扬声器：高音喇叭等。由于声音是纵波，声音沿振动方向传出的较强，再加上合适的反射结构，使发出的声音主要向前方传播。2. 空气管传声器：大夫用的听诊器，远程飞机上的音乐耳机等。利用管子中的空气做为媒质，使声音沿管子定向传播，减弱很慢。3. 固体传声：铁轨传声等。声音在铁轨中传播时不仅速度比空气中快得多，而且铁轨是很好的定向媒质，声音沿铁轨定向传播时，减弱很少。可以很清楚地知道远处有火车正在开来。8.3. 电磁波考虑一个电感器和一个电容器组合成一个闭合的线路，如图所示。如果开始时电容器的两块极板上，一块带有正电荷，另一块带有负电荷。它们之间有电压，这个电压就会导致有电流流过电感器。与此同时，极板之间的电压逐步下降。电流流过电感器使电感线圈内产生磁场，极板之间电压降到零时电流最大，线圈内的磁场也最强。电流逐步减小，相应地线圈内的磁场也逐步减小。磁场减小又在线圈里产生一个电动势，使电流继续向前流动，结果使原来有正电荷的极板上又积累了负电荷。最后达到原来两块极板上的电荷互换，然后再反向重复上面说的过程，最后又恢复到一开始的状态。这个过程可以不断持续进行下去。这就是一种基本的电磁振荡LC 振荡。振动的物理量是极板间的电压或电场强度。LC 振荡的频率 n 和周期 T 由电容器的电容 C 和电感器的自感系数 L 决定。 极板间的电场强度周期性地振动传播出去就是电磁波。由于电场强度的变化带来磁感应强度的改变，而磁感应强度的变化又带来电场强度的改变。因此电磁波是电场强度和磁感应强度振动的传播。电场强度和磁感应强度都是有方向的物理量。电磁波是横波，也就是电场强度和磁感应强度都是在和传播方向相垂直的方向上振动。电场强度的方向和磁感应强度的方向也是互相垂直的。在真空中传播的电磁波，这三个方向的互相垂直关系可以用“右手规则”来描写：平伸出右手，拇指朝上，表示电场强度的振动方向；另外四指朝前，表示磁感应强度的振动方向；手掌心对着的方向就是电磁波传播的方向。用空间直角坐标的语言来说，x 轴方向是电场强度振动的方向，y 轴方向是磁感应强度振动的方向，z 轴方向是电磁波传播的方向。电磁波在真空中的传播速度是真空光速。c = 299792458 m / s。电磁波的频率分布在一个极大的范围内，不同频率的电磁波的性质行为很不相同，各种电磁波的频率大体范围如下表：电磁波频率（每秒周数）交流电50 60无线电波10 10 9微波10 9 3 x 10 11红外线3 x 10 11 4 x 10 14可见光3.84 x 10 14 7.69 x 10 14紫外线8 x 10 14 3 x 10 17X 射线3 x 10 17 5 x 10 19g 射线10 18 以上 可见光就是频率在从 3.841014 到 7.691014 范围内的电磁波。当发射电磁波的发射源与观测者之间有相对运动时，观测者接收到的电磁波的频率 和电磁波的发射频率不同，这是电磁波的多普勒效应。v 是电磁波发射源相对于观测者的速度，是这速度对发射源到观测者的联线的夹角。如果电磁波发射源相对于观测者相向运动， = 0。如果作横向运动， = 90。如果作相背运动， = 180。这三种情形观测到的频率变化分别为： = 0。 = 90 。 = 180 。要注意的是在电磁波发射源相对于观测者作横向运动时观测到的频率也要变慢。和声波不同，电磁波在真空中可以传播。电磁波是直线传播的。当传播遇到障碍物时将，发生四方面的效应：一部分电磁波被障碍物表面吸收。一部分电磁波透入障碍物，以障碍物为媒质继续传播。一部分电磁波从障碍物表面反射，改变方向继续传播。入射电磁波的方向是确定的，反射时就向各个方向传播的都有。以按照反射定律的规则，即按照“反射角等于入射角”的方向传播的最强。从障碍物旁边传过去的电磁波将有一部分绕向障碍物背后继续传播。这部分电磁波的强度比直线传播的要弱，随绕的角度和距离加大而减弱。在障碍物后会有一个影子区，在这影子区电磁波基本上传播不到。影子区的空间尺度大体上是障碍物的尺度减电磁波波长的数倍。各种不同波段的电磁波的频率和波长很不相同，有的物质对有些波段的电磁波有很强的吸收性，对另一些波段的电磁波又是透明的。不同波段电磁波遇到障碍物时的影子区的大小也极不相同。电磁波的强度正比于振幅绝对值的平方。从一点发出电磁波时，一般是向四面八方发出的，这样电磁波传的距离越远，振幅越小，电磁波也越弱。为了能把电磁波传得很远，对不同波段的电磁波，人们采取了多种措施。8.4. 光波可见光就是频率在从每秒 3.84 x 1014 到 7.69 x 1014 范围内的电磁波，大体上说，可见光的波长在 3900 埃到 7800 埃的范围内。可见光波长最长的是红光，波长从长到短依次为红、橙、黄、绿、蓝、紫，波长最短的是紫光。对于人的眼睛来说，各种不同波段的光的视觉灵敏度不同，其中以绿光的视觉灵敏度最高。各种不同波长的光对眼睛引起的色觉如下。颜色波长（埃）颜色波长（埃）红64707000绿49125750橙58506470蓝42404912黄57505850紫40004240可见光的波长最多到 7000 埃，这在宏观来看仍然是非常小的尺度，可见光的传播有很简单的清楚的规律。光在真空中的传播速度是真空光速。c = 299792458 m / s.光在透光的媒质中的传播速度 v 小于真空光速。n = c / v 称为这种媒质的折射率，折射率总是大于 1 的数。在均匀的媒质中光是直线传播的。光传播到两种媒质的界面时一般将发生三个效应。 一部分光被吸收。一部分光按照反射定律进行反射。反射光按照反射角等于入射角的方向反射出去。一部分光透入另一种媒质，按照折射定律所规定的方向进行传播。反射定律和折射定律如图所示。 折射率小的媒质称为光疏媒质，折射率大的媒质称为光密媒质。从折射定律来看，如果光从光密媒质射向光疏媒质，折射角将大于入射角。当入射角的正弦大于折射率 nfi 时，将不可能发生折射，这时发生的现象是“全反射”。全反射时，几乎全部光都按照反射定律的规律进行反射，被吸收的损耗很少。全反射的物理机制：当光以很大的入射角从光密媒质斜射到媒质界面时，将越过界面斜向进入光疏媒质，走过大约 12 个波长的距离，又按入射角等于反射角的规律射回到光密媒质中去，如图所示。光的全反射现象有很多重要应用。长期以来在折射望远镜中经常采用直角三棱镜作为正像系统的主要部件，如图所示。光导纤维是基于全反射机制的光学通讯重要器材。光导纤维是直径几微米到几十微米的石英丝，由于折射率约为 1.5 ，超过 41.8 度角射向边界的光全部都全反射了，这样光实际上沿纤维丝的方向传播。由于可见光的波长从宏观的尺度来看是非常小的，因此可见光传播碰到障碍物时，影子效应非常明显，影子区界限非常清楚。当障碍物的尺度很小时，光的传播偏离直线就显著起来。例如让单色平面光照射到开了一条窄缝的板上，在板后的壁上应看到和窄缝大小、形状相同的亮影。但如果窄缝很窄，亮影就反而变宽了。这个现象称为光的衍射。光的衍射。宽缝的影子大小和形状不变，窄缝的影子变化很大。光的衍射的物理原因是因为光是电磁波，电磁波的传播会有这种效应。光波传播遇到障碍物时偏离直线的范围大体是光波波长的数量级。可见光的这个性质决定了光学显微镜的分辨率受到光波波长的限制，不可能分辨其线度小于所采用的光波波长的一半。可见光的波长范围为 40007000 埃，光学显微镜难以分辨比 2000 埃更小的物体。可见光的光学显微镜的放大倍数最大到 6000 倍。可见光是电磁波，电磁波是电场强度和磁感应强度振动的传播。电磁波是横波，即电场强度和磁感应强度振动的方向总是垂直于电磁波的传播方向的。电场强度振动的方向称为光的偏振方向，偏振方向确定的光称为线偏振光。太阳或一般光源发射的自然光，在垂直于传播方向的各方向电场强度振动的强度是均匀的，称为无偏振光。有些特殊的光源发出的光是线偏振光。偏振片是只能允许某一方向振动的线偏振光通过的透镜片。可以用自然光透过偏振片来获得线偏振光。自然光透过偏振片后，只剩下线偏振光，其强度至少降低一半。可以利用偏振片来检测光是否是偏振光，是否是部分偏振光，是否是线偏振光。如果是偏振光还可以确定偏振方向。最简单的获得线偏振光的方法是按布儒斯特 ( Brewster ) 角镜面反射的方法。如果玻璃的折射率为 n = 1.5，当以 57 度的入射角射到玻璃表面时，反射光只有垂直入射面的偏振光。这个角称为布儒斯特角。比红光波长更长的电磁波是红外线，又称热线。红外线的波长范围大约在 7000 埃到 1 毫米的范围内。红外线看不见，但受到强的红外线照射时，有热的感觉。把一块金属，例如铁烧到很高温度时，铁就被烧红了，这表明处于高温度的铁已经不断发射出红光了。其实这时铁还同时不断发射出红外线来，只是红外线不能直接被人的眼睛看到，但人们可以通过受到强的红外线照射时的热的感觉来察觉射来了红外线。当铁的温度降低后，铁的颜色又变黑了。这时铁虽然仍然处于高温但已经不在发射红光了，但仍然会辐射出大量的红外线，人们仍然可以通过热的感觉来察觉射来了红外线。既然所有有一定温度的物体都要辐射红外线，而红外线是一种波长较长的“光”，它的传播规律很接近可见光，就可以制作红外望远镜。利用红外线检测器，通过红外望远镜可以在深夜看到远方的来人或来车。一定波段的红外线能够穿透雾，在有雾的天气时红外线望远镜仍然能看得很远。比紫光波长更短的电磁波是紫外线。紫外线波长约在 4000 埃到 50 埃的范围（即在 400 纳米到 5 纳米的范围）。波长短于 2000 埃的紫外线在空气中传播时损耗大，称为真空紫外线。紫外线看不见，但受到强的紫外线照射时，有灼热的感觉。自然界中主要的紫外线光源是太阳，太阳光穿过大气层时，波长短于 2900 埃的紫外线被大气层中的臭氧吸收掉。来到地面的主要是波长较长的紫外线。人工的紫外线光源有多种气体的电弧，如高压汞弧、高压氙弧等。高温白炽物体的辐射也包含紫外线，但要温度高到 4000C 时才有1 - 2 % 的辐射是紫外线。紫外线有杀菌作用。强紫外线对眼睛角膜和皮肤有伤害作用。紫外线照射在一些物质上能发光，日光灯就是用紫外线照射到一些荧光粉上，使之发射可见光。日光灯把电能转换成光能的效率比一般的白炽灯要高得多。因为白炽灯在把电能转换成光能的同时，把大量的电能转换成热能消耗掉了。玻璃对于可见光是透明的，但对于紫外线则是不透明的。因此带了眼镜可以保护眼睛免受强紫外线照射的伤害。日光灯管里面虽然发射紫外线。但这些紫外线射到灯管壁上的荧光粉上，就转化成可见光透过灯管壁射出来。紫外线则并不透射出来，并不会对人造成伤害。石英玻璃（即水晶玻璃）对于紫外线也是透明的，因此人工紫外线光源，如医院杀菌用的水晶汞灯等，都用石英玻璃做灯管。8.5. 电报和电话电报是人们使用得最早的远程非直接通讯。实际上电报只要用直流电就可以传送。人们把要传送的信息写成文字，然后把文字编成信息电码通过电线传输过去，收到信息电码后再把信息电码翻译成文字就得到了传送的信息。信息电码是很简单的，由通电的时间长短来区分。短的称“的”，长的称“达”。如果信息是通过拉丁字母表述的，就通过拉丁字母的信号传过去。如果信息是通过汉字表述的，就要把每一个汉字都按汉字电码表翻译成四位数字电码，通过数字的信号传过去。例如前几个拉丁字母的信号如下：的达 a达的的的 b达的达的 c达的的 d的 e的的达的 f达达的 g的的的的 h的的 i电话是人们使用得最广的远程非直接通讯。电话是把说话的声音变成电压的振动传送出去，到了目的地后再通过电声设备把电压振动复原为声音。实际上电话也只要用直流电作基础就可以传送。并且传送电话所要用的直流电压并不需要很高，6 10 伏就足够了。在传送电话时，基本的直流电是必要的，信号通过直流电压的变化传送出去并体现出来。直流电是有线电话和电报通讯的载体。但是这些通讯都属于有线通讯，它必须要有为通讯专用的电线，在远距离通讯时成本很高。采用直流通讯，电能成本也高。一条线只能做一个通讯线路。因此在无线电通讯发展起来后，很快地也就发展了采用无线电通讯技术的无线电报和无线电话。8.6. 无线电通讯无线电通讯是以无线电波为载体的通讯。这里说的无线电波是指从长波波段，经过中波波段、短波波段到微波波段的各种波段的电磁波。无线电通讯就是选取一定频率范围的电磁波作为载体，把信号放在这载体波上通过天线发射出去。接收端选择接收载体波频率的电磁波，加以放大，从中提取出信号来。各种波段的电磁波用于无线电通讯时，传播的规律有所不同。频率较低的电磁波平行于导体表面的传播较远，地球表面是导体，这有利于电磁波贴着地球表面传播。这样的传播方式称为地波传播。长波和中波主要靠地波传播，由于波长较长，传播时还可以绕过一般大小的障碍物。地波传播不可能太远。当电磁波斜着射到大气层上的电离层时有一部分会被吸收，还有一部分会被反射回来，再射向地面。这样的传播方式称为天波传播。在电离层中波长越长的电磁波被吸收的比率越大。短波的传播主要靠天波传播。微波可以穿透电离层，它不能靠天波传播。微波的频率很高，也不能靠地波传播。微波的传播主要靠空间波传播。即通过空间直线传播。无线电通讯是以高频电磁波作为载体，称为载波，把信号通过调制的方法加到载波上，一起发射出去。基本的调制方法有两种：1。调幅使载波的振幅随调制信号而改变，即用载波的振幅的变化来反映信号。2。调频使载波的频率随调制信号而改变，即用载波的频率在基本载波频率基础上的变化来反映信号。还有一种调制方法脉冲调制。它传送的信号就是“有”和“无”。这是非常简单的信号，类似于过去的电报信号。脉冲调制实际上是一种特殊的调幅。脉冲调制虽然简单，却用得很广。如果传送的信号是说话的声音，信号涉及的频率范围大约是 5000 赫。如果传送的是图象信号，信息量大得多，信号涉及的频率范围约大 1000 倍。例如一个广播电台采用的的频率是中波范围的 640 千赫，则它广播的节目经调制后将通过 635 千赫到 645 千赫范围的电磁波传送出去。收音机只要把接收频率调到 640 千赫处，就可以收听到广播。但是用中波波段的 640 千赫做载波来传送图象信号显然是不够的。正因为如此，广播电台采用的载波频率常常选在中波或短波波段，但电视台采用的载波频率总是在超短波或分米波波段。超短波 ( VHF )波长 = 1 10 米频率 = 30 300 兆赫分米波 ( UHF )波长 = 0.1 1 米频率 = 300 3000 兆赫每一个电视频道的频宽约为 10 兆赫。如果一个电视频率为 500 兆赫，则实际上这个电视频道是从 495 兆赫到 505 兆赫范围。一个地区的各电视频道之间不能重叠，按此要求，在分米波段最多约能容纳 200 个电视频道。接收端在接收到后，再把信号从载波上提取出来，实现通讯。和有线通讯通过确定的电线传播不一样，无线电通讯通过空间的电磁波传播。天空中充满了各个方向来的各种频段的电磁波，接收端需要实现只接收所需要的电磁波信号，并不接收其它的不需要的信号。采取选频接收的办法来实现只接收载有所需要信号的电磁波。选频接收的基本方法是采用调谐振荡电路，其基本原理如图。用一个 LC 振荡线路两端分别和天线及地线相连。当天线接收到的电磁波的频率等于这个 LC 振荡回路的振荡频率时，就引起这个 LC 振荡回路中也产生相应的振荡。这个振荡与天线接收来的电磁波的振荡成正比，再加以放大处理，就得到了相应的信号。但是天线接收到的电磁波的频率不等于这个 LC 振荡回路的振荡频率时，就不会引起 LC 振荡回路中也产生相应的振荡，也就不会被放大和被接收。采用一个可变电容器作为这个 LC 振荡回路中的电容器，就可以通过改变电容器的电容来改变接收的电磁波的频率。通过选频接收接受器只接收所选频率为中心的一个不大的频率范围内的电磁波，包括载波和所载的信号。对于不在这频率范围内的电磁波和信号则“不予理睬”。8.7. 雷达、微波通讯和光纤通讯雷达雷达是第二次大战期间发展起来的无线电探测和定位技术。雷达的发射脉冲微波，当脉冲微波碰到障碍物（例如飞机）时就会被反射回来而被接收到。根据反回波来的方向可以知道探测到的飞机所在的方位 f。根据收到返回波和发射时的延迟时间 t ，可以判断探测到的飞机离雷达的距离 s 为s = 0.5 c t.根据收到返回波频率对发射波频率的改变 = -，可以知道飞机飞来速度沿来的方向的投影 vr。l 是雷达发射波的波长。 根据飞机所在方位角移动速率 w 和飞机距离 s 可以知道飞机飞行速度在横向的投影 v。 这样飞来的飞机所在方位、距离、飞行方向和速度都全部清楚了。微波通讯与光纤通讯微波是通常所说的无线电波中波长最短，也就是频率最高的部分。实际上，比微波波长更短的电磁波已经接近红外线的波段了。微波按其波长大体上可以分为三个波段。分米波 ( UHF )波长 = 0.1 1 米频率 = 300 3000 兆赫厘米波 ( SHF )波长 = 1 10 厘米频率 = 3 30 吉赫毫米波 ( EHF )波长 = 1 10 毫米频率 = 30 300 吉赫由于无线电通讯时每一个通讯通道需要占用一定的频段。这个频段频率的中心值即载波频率是确定的，同时还包括这中心频率附近一定的频率范围。如果传输的是声音信号，这频率宽度大约是 10 千赫左右。如果传输的是图象信号，这频率宽度大约是 10 兆赫左右。微波波段频率很高，可以容纳大量的通讯通道。微波可以穿透电离层，微波的传播不能靠天波传播，微波的传播只能靠空间波直线传播。借助于通讯卫星，实现了全球的微波通讯。发展很快的是移动电话，一般采用的波段在分米波波段，频率 900 兆赫附近。无线电通讯时每一个通讯通道需要占用一定的频段。这个频段频率的中心值即载波频率是确定的，同时还包括这中心频率附近一定的频率范围。载波频段需要的频宽取决于所要传送的信息量。从这方面看，载波频率高的波段可以容纳较多的通讯频道。在通常的电磁波范围内微波是条件最好的波段。远距离通讯还有一个问题是通讯信号如何远距离传送的问题。可见光的频率比频率最高的微波还要高 100 倍以上，因此如果采用可见光作为载波，可以容纳的通讯频道比微波要多得多。现代光纤通讯采用激光作为载波。利用光纤来定向传播信号。由于光纤传播激光是利用全反射机理，在传播过程中损耗吸收很少，效率很高。光纤通讯虽然是“有线通讯”，但和过去的电话那样的单道通讯不同。光纤通讯是采用的是载波通讯技术，因此同一条光缆线可以同时传送许多通讯频道的信号。这也使远程通讯的成本大大降低。光纤通讯是网络通讯的基础。8.8. 信息和信息技术信息一般是指消息、情报、资料、数据、信号等所包含的内容。对大量信息进行分析、提炼将形成有用的知识和智能。信息作为一种重要的资源和财富，对人类生存和社会的发展起重要的作用。信息表现的原始形式有声音、图象、文字、数据等。信息技术包括了几个方面：信息获取技术、信息记录技术、信息传输技术、信息处理技术。信息获取技术信息的提取和获得是信息利用的起点。1. 传感器技术把各种被检测的量转换成便于测量和处理的光、声、电、磁信号的形式。传感器技术属于近程信息提取技术。物理传感器很多，有压力传感器、光敏传感器、热敏传感器、声敏传感器等等。以这些传感器为部件制成的仪器设备在日常生活和工作中的应用很广。声控开关、扫描仪、数字相机等。 2. 遥感技术通过非直接接触在远距离对目标进行测量和识别的信息提取技术。遥感主要是通过安装在车辆、飞机、卫星、航天飞机等载运工具上的各种遥感器，收集和记录遥感目标及其所处环境的辐射或反射的电磁波信息，得到数据和图象。再经过计算机数据处理或人工图象判读，进行信息提取，以迅速获得或识别遥感目标及其环境的性质、状态及其变化的各种信息特征。遥感技术是 60 年代发展起来的一门综合性科学技术，涉及物理学、电子学、计算机科学、空间科学、地球科学等领域的综合高新科学技术。遥感技术是现代信息技术中的重要部分，应用很广。特别是地球科学中，在地理学和环境科学的研究中，探测地表和海洋的自然环境；对自然资源的探察和评估；对大气环境的监测；从云图中获取气象信息，及时进行气象预报；进行地形测绘和军事侦察等。信息记录技术现代信息记录技术主要的是磁记录。磁记录一种利用电和能的方法将可转换为电信号的信息输入、记录和存储于强磁性介质中，并又能从其中取出和重现该信息的过程。信息可以是声音、图象、数字或其他可以转换成为电信号的信息。磁记录技术可以应用于录音、录象、记录数字和其他信息等。磁记录的原理是将各种信息转换为随时间变化的电信号，再把这些电信号转换为磁记录介质的磁化强度随空间变化而记录下来，这样的过程称为磁记录。磁记录的逆过程称为再生过程。按照信息记录的方式，磁记录可以分为连续的模拟式记录和分立的数字式记录两种。连续的模拟式记录用于录音和录象等。分立的数字式记录用于计算机记录数字等。磁记录的特点：记录和存储的密度高、容量大、速度较快、可以多次使用、无易失性、抗干