第十五讲怎样传递信息 ———通信技术简介

1、第十五讲 怎样传递信息 通信技术简介一、电磁波1、电磁波的产生：电流的迅速变化在周围的空间产生电磁波。2、电磁波的传播：（1）电磁波能够在真空中传播，也能够在介质中传播。电磁波的传播不需要介质。（2）电磁波在真空中的传播速度与光速相同。3、波的传播速度与波的频率、波长的关系： 邻近的两个波峰（或波谷）间的距离是一定的，这个距离叫做波长。一秒内振动的次数，叫做频率。频率的单位：赫兹，简称赫，符号Hz一秒内波的传播距离定义为波速，所以有：波速=波长频率。 4、无线电波：电磁波中用于广播、电视和移动电话的频率为数百千赫至数百兆赫的那一部分，叫做无线电波。 波 段 波 长 频 率主要用途 长 波 30

2、000-3000m10100kHz超远程无线电通信中 波 3000200m100-1500kHz无线电广播和电报中短波20050m1500-6000kHz 短 波5010m63MHz微波 米 波101m30-300MHz无线电广播、电视、导航分米波101dm300-3000MHz电视、雷达、导航厘米波101cm3000-30000MHz毫米波101mm30000-300000MHz二、广播和电视1、音频、视频和射频信号 调制（1）音频信号：由声音转换成的电流为音频信号。他的频率跟声音的频率相同。（2）视频信号：由图像转换成的电流为视频信号。（3）射频信号：频率极大的振荡电流能够产生电磁波向外界

3、空间发射，这种电流称为射频信号。（4）调制：把音频信号和视频信号加载到更高频率的蛇频信号上的过程称为调制。2、无线电广播的发射和接收：(以短波调幅广播为例)调制器话筒天线声音信号 电信号加载到高频载波上发射出去（1）发射过程调谐器扬声器各种电磁波 特定频率电磁波取出音频信号并放大声音天线电子电路路子电路（2）接收过程3、电视的发射和接收4、模拟信号（1）概念：声音转换成信号电流时，信号电流的频率、振幅变化的情况跟声音的频率、振幅变化的情况完全一样，“模仿”着声信号的“一举一动”。这种电流传递的信号叫模拟信号。使用这种通信方式叫模拟通信。（2）特点：模拟信号在长距离传输和多次加工、放大的过程中，

4、信号电流的波形会改变，从而使信号丢失一些信息。当前广播、电视中的声音和图像使用的都是模拟信号。5、数字信号（1）概念：用不同符号的不同组合表示的信号叫数字信号。如用“”和“”的组合代表各种数字，一定的数字组合代表一个汉字，于是一系列点和画组成的信号就代表一个完整的句子，这种通信方式叫数字通信。（2）特点：通常的数字信号只包含两种不同的状态，形式简单，所以抗干扰水平特别强。CD盘、VCD盘和计算机软件光盘上记录的都是数字信号。6、现代通信技术及发展前景（1）移动通信：移动电话是由电磁波传递信息，能够在任何地方使用。它既是一个发射机又是一个接收机。因为它发射功率小，所以和其他用户的通话要靠基地台和

5、交换中心转接。固定电话须用电话线连接到电信局的交换机上。常用的移动通信设备：手机、小灵通、寻呼机、对讲机、小型电台等。（2）网络通信：网络把很多计算机通过一定的硬件和软件连接起来，就成为网络。 局域网一个区域内的若干台计算机接到交换机和服务器上，就组成了局域网。互联网世界上最大的计算机网络。通过互联网传送的电子邮件不但有文字，还有图像和声音。通过互联网还能够实现可视电话。（3）光纤通信：激光-颜色非常纯、方向高度集中的光。光缆-光导纤维是很细的玻璃丝，通常由数条光纤一起敷上保护层制成光缆。光纤通信的原理：利用激光在光导纤维里传播，激光从光纤的一端射入，在内壁上多次反射，从另一端射出，把携带的信

6、号传到远方。（激光在光导纤维里发生了全反射）光纤通信的优点：光在光导纤维中传输损耗很小，可长距离传输，光纤通信容量极大，不怕雷击，不受电磁干扰，通信质量高，保密性好。（4）卫星中继通信：卫星通信使用微波，其特点是容易向光波那样集束和沿着直线传播。地面发射的微波信号穿过大气层，经卫星接收并处理后再发回地球，实现卫星通信。通信卫星相当于微波通信的中继站，它是相对于地球静止的同步卫星。地球周围均匀配置三颗同步卫星就能够实现世界通信。考题选讲图15-1例1、雷达是利用电磁波来测定物体位置和速度的设备，它能够向一定方向发射电磁波(电磁波在空气中的传播速度是3108ms)，当遇到障碍物时要发生反射。雷达在

7、发射和接收反射回来的电磁波时，在荧光屏上分别呈现出一个尖形波。如果雷达监视屏上显示的发射和接收的尖形波如图15-1所示，已知雷达监视屏上相邻刻线间表示的时间间隔为1O-4s，则被监视目标与雷达的距离最接近 （ ） A4.5104m B6104 m C9104 m D1.2105 m分析与解 图中显示的是雷达在发射和接收反射回来的电磁波时的两个尖形波，两个尖形波相隔4格，由于相邻刻线间表示的时间间隔为1O-4s，所以从发射到接收反射回来的电磁波的时间为410-4s，则电磁波从发射到遇到障碍物的时间应为210-4 s，目标与雷达间的距离为S=vt=3108ms2104 s=6104 m。因此正确答

8、案是B。点评 本题是关于电磁波的反射及速度公式的一道综合性试题，关键是要正确求出电磁波从发射到遇到目标的时间，然后根据公式S=vt求解。例2、有一种“隐形飞机”，可以有效避开雷达的探测，秘密之一在于它的表面有一层特殊材料，这种材料能够 （填“增强”或“减弱”）对电磁波吸收作用，秘密之二在于它的表面制成特殊形状，这种形状能够 （填“增强”或“减弱” ）电磁波反射回雷达设备。分析与解 “隐形飞机”要防止雷达发现，就必须改变外形结构，减少飞机上对雷达波的强反射面。而且隐形飞机机身主要用吸波材料制成，以减弱对电磁波的反射。因此正确答案是增强，减弱。点评 本题考查的是关于隐形飞机的基本原理，属于知识的应

9、用，要求有一定的课外知识。例3 电磁波的波速，波长和频率的关系是c= ，电视机收到的电磁波的频率是100MHZ，则它的波长是 m。方法点拨：电磁波的波速（c），波长（）和频率（f）的关系是c=f，因此，波长= c/f=3108m（100106）HZ =3 m解答：c=f 3 m例4雷达是利用电磁波来测定物体位置和速度的设备，它可以向一定方向发射电磁波(电磁波在空气中的传播速度是3108ms)，当遇到障碍物时要发生反射。雷达在发射和接收反射回来的电磁波时，在荧光屏上分别呈现出一个尖形波。如果雷达监视屏上显示的发射和接收的尖形波如图15-1所示，已知雷达监视屏上相邻刻线间表示的时间间隔为1O-4s

10、，则被监视目标与雷达的距离最接近 （ ） A4.5104m B6104 m C9104 m D1.2105 m方法点拨： 图中显示的是雷达在发射和接收反射回来的电磁波时的两个尖形波，两个尖形波相隔4格，由于相邻刻线间表示的时间间隔为1O-4s，所以从发射到接收反射回来的电磁波的时间为410-4s，则电磁波从发射到遇到障碍物的时间应为2104 s，目标与雷达间的距离为S=vt=3108ms2104 s=6104 m。解答：正确答案是B例5有一种“隐形飞机”，可以有效避开雷达的探测，秘密之一在于它的表面有一层特殊材料，这种材料能够 （填“增强”或“减弱”）对电磁波吸收作用，秘密之二在于它的表面制成

11、特殊形状，这种形状能够 （填“增强”或“减弱” ）电磁波反射回雷达设备。方法点拨： “隐形飞机”要防止雷达发现，就必须改变外形结构，减少飞机上对雷达波的强反射面。而且隐形飞机机身主要用吸波材料制成，以减弱对电磁波的反射。解答：正确答案是增强，减弱。巩固训练（题量815道）一、选择题1联合国教科文组织将2005年定为“世界物理年”，这主要是为了纪念著名的“相对论”诞辰100 周年，该理论的提出者是 ( )A.牛顿 B.爱因斯坦 C.霍金 D.杨振宁1B2下列家用电器中应用电磁波工作的是 ( )A.电熨斗 B.电风扇 C.微波炉 D.洗衣机 2C3关于信息高速公路，下列描述错误的是 ( )A.信息

12、高速公路可以传播声音 B.信息高速公路可以传播图象C.信息高速公路可以传播文字 D.信息高速公路可以传递实物3D4图6是一台收音机的屏板，当向右调指针（图中黑块）时，所接收的电磁波A频率变大，波长变大 B频率变大，波长变小C频率变大，波长不变 D频率变小，波长变大4B5电视机换台时，实际上是在改变 ( )A.电视台的发射频率 B.电视机的接收频率C.电视台发射的电磁波的波速 D.电视机接收的电磁波的波速 5B6下列关于信息的传递的说法中,正确的是A.声、光和电磁波中,只有电磁波能够传递信息B.固定电话、移动电话、广播和电视都是利用导线中的电流传递信息的C.摄像机拍得的物体图像,直接通过发射天线

13、发射传播信息 D.微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信都可以用来传递信息 6D7关于广播、电视、移动电话的信息发射、传递，接收过程，下列说法错误的是（ ）A、它们都是靠电磁波传递信息的 B、它们的发射接收过程类似C、在发射时，都要把电信号加载到频率很高的电磁波上D、移动电话和收音机、电视机一样只有接收功能，没有发射功能。 7D8能把声音和图像转化为电流的装置分别为A、耳机和摄像机 B、话筒和摄像机C、话筒和显像管 D、耳机和显像管 8B9、下列设备工作时所发出的波，不属于电磁波的是 （ ） AB超检查身体时发出的超声波 B微波炉加热食物时发出的微波 C电视发射塔发出的电波 D互联网光缆中传播

14、的光波 9A二、填空与作图题11876年， 最早发明了电话，最简单的电话是由 和 组成的， 听筒将 信号转换成 信号；话筒是将 信号转换成 信号。一般来说，固定电话与电话交换机之间传递的是 信号，电话交换机与电话交换机之间传递煌是 信号。（填“模拟信号”或“数字信号”），电报就是利用 信号来传递信息的。1贝耳 话筒和听筒 电 声音 声音 电 模拟信号 数字信号2有一种“隐形飞机”，可以有效避开雷达的探测，秘密之一在于它的表面有一层特殊材料，这种材料能够（填“增强”或“减弱”）对电磁波吸收作用，秘密之二在于它的表面制成特殊形状，这种形状能够（填“增强”或“减弱”）电磁波反射回雷达设备. 2增强

15、减弱3电磁学的发展使人们可以采用电磁波传递信息，我国发射的第一颗卫星使用的电磁波的频率约为2107Hz，对应的波长为m。由计算机联成的互联网，在现代生活中正发挥着越来越重要的作用，其中一个作用的实例是：。利用光纤传输信息的优点是信息传输量大和能力强。3 15m 互发e-mail 保密4电视广播信号可通过通讯卫星覆盖全球，它是用波传递信息的。MP3随身听以其独特的魅力成为年轻人的时尚，若MP3正常工作时的功率为0.01W，则连续播放200s，消耗的电能为J。它允许使用充电电池，则在电池充电过程中是将能转化为化学能。 4电磁波 2 电能5 举出以下四种电磁波在人们生活、生产中应用的事例示例：红外线

16、：电视机遥控器利用红外线进行遥控 (1) 无线电波：_ (2) 微波：_(3) 紫外线：_ (4) 射线：_5(1)手机利用电磁波传递声音信息（2）微波炉利用微波加热食物 （3）利用紫外线灯消毒（4）医院用X 射线给病人进行身体检查6某电子信箱的地址为，它的服务器名是 ， 6 7、电视是这样发射和接收的：摄像机把图像变成 ，发射机把电信号加载到频率很高的 上，通过发射天线发射到空中，电视机的 把这样的高频信号接收下来，最后由图15-3显像管把它还原成图像。 7电信号 电磁波 天线 8、图15-3所示是一个演示产生电磁波的实验。实

17、验中，先将导线的一端与电池的负极相连，再将导线的另一端与正极摩擦，这时就会听到收音机里有“咯咯”的响声。实验中将导线的另一端与正极摩擦是为了 ；听到收音机里有“咯咯”的响声说了 。 8产生变化的电流 变化的电流周围有磁场三、实验与探究题：在一个无色大塑料瓶的测壁靠底部的位置钻一个小孔，在瓶中装满水，用胶带粘住小孔，在瓶中装满水，在瓶的另一侧放一只激光电筒，调节光束的方向，让光束正好能射中对侧的小孔，揭下胶带，让水流到下面的盆里，你会看到光随弯弯的水流照到盆底，在盆底产生一个光斑。（1）在这个实验中，激光电筒的光束是沿水流的 （填“内“或”外“）壁经过多次 （填“反”或“折”）射，最后射到盆底。

18、（2）实验中从瓶中流出的水柱相当于激光通信中的 ，由此说明用来进行激光通信的光纤 （填“能”或“不能”）弯曲。（3）猜想：在激光通信中，一根光纤能不能同时传导多束激光束而不致相互干扰？请设计实验证明猜想 （1）内 （2）光纤 能 （3）略四、综合题： 1野外常用对讲机进行联络，小明将对讲机的频率设定为4.5108Hz，则对讲机发出的电磁波的波长为多少m？当他和3km外的小华通话时，小华经过多长时间才会收到信息？（c=3108m/s） 1 解： 【能力提高训练】（题量约18道）一、单项选择题：1下列过程中不能产生电磁波的是 （ ）A、打开或者关闭电灯时 B、电炉子在正常工作时C、电冰箱的电路接通

19、或断开时 D、电饭锅从加热状态自动到保温状态时1B2、对于在空气中传播的电磁波，下列说法正确的是 （ ）A.频率越低，波速越大 B.频率越低，波长越长 C.波长越长，波速越大 D.电磁波的波长都相等2B3、关于光纤通信,小明同学曾思考这样的问题:在漫长的线路上，光纤免不了要拐弯、缠绕，而光在同种均匀介质中是沿直线传播的，激光通信信号怎能从一端传到另一端呢？后来在“研究光纤怎样传输光信号”的活动中，终于明白了：激光信号在光纤中（ ）A就像水流沿弯曲水管流动那样 B就像电流沿弯曲导线传播那样C不断地经光纤壁反射而向前传播 D不断地在光纤中折射而向前传播 3C4、下列设备与电磁波的应用有关的是 （

20、）A.磁悬浮列车 B.电磁继电器 C.移动通讯网D.电磁起重机 4C5、我国的卫星通信技术拥有自主知识产权，在世界处于领先地位.在北京发射的信号通过通信卫星会转到上海被接收.实现这种信号传递的（ ）A.超声波 B.次声波 C.声波 D.电磁波 5D6、在光纤通信中，用于传递信息的光应该是 （ ）A激光 B太阳光C普通光源发出的光 D以上说法都可以 6A7、小明在收听收音机选择电台时，旋动收音机上的一个旋钮，这实际上是调节（ ）A.电流 B.波长 C.波速 D.频率 7D8、在下面四组所学物理知识的连线中，正确的一组是 （ ）A.物理符号和物理量的连线 B.物理单位和物理量的连线MHzm/s频率

21、波长波速波长波速频率 微波中波紫外线合成维生素D无线电通信加热食品C.器材和作用的连线 D.电磁波和应用的连线摄像机扬声器显像管把电信号变成声音把电信号变成图像把图像变成电信号8A二、填空题与作图题：图2膜片碳粒1下列部件装在话筒里的有 ，装在听筒里的有 。（填序号）A、永磁体 B、用碳精片制成的振动膜C、螺线管 D、用薄铁片制成的振动膜1B 2ACD2、我省中考英语听力考试采用“陕西人民广播电台新闻综合频率，卫星广播AM693千赫，FM106.6兆赫,同时向全省广播英语听力试题”，其中，“693千赫”的电磁波在空气中传播波长为 千米，S传播的路程为 千米2 0.433 3003、图2是碳粒话

22、筒的结构图，话筒可以把转化为电流变化。当加在话筒两端的电压为3V时，电路中的电流在0.04A0.06A的范围内变化，则碳粒的电阻变化范围为。3声音的变化 7550图甲4、（1）图甲是表示无线电广播的 过程，它是由 完成的，在这一过程中话筒把播音员的 信号转换成 信号，然后用 把音频电信号加载到高频 上，再通过 发射到空中。图乙（2）乙图是表示无线电广播 过程，收音机天线收到各种各样的 后，通过转动调谐器旋钮，选出需要 的电磁波信号，再解调出音频信号，由 把音频信号转换成声音，我们就听到了广播电台的节目。（3）电视就是用电磁波同时传递 信号和 信号，下图表示电视广播工作过程，请描述其信号的发射和

23、接收过程：4（1）发射 广播电台 声音 电 调制器 电磁波 发射天线 （2）接收 电磁波 扬声器 （3）声音 图像 描述略5、图示是一种常用的动圈式话筒当你对着话筒说话时，声音使与膜片相连的线圈振动线圈在磁场中的这种振动，能产生随着声音变化而变化的，这永久磁体线圈膜片是现象。5电流 电磁感应6、我国登山测量队员携带先进仪器成功登顶珠峰。所带的全球卫星定位系统(GPS)可通过电磁波在地面和卫星之间传递信息。电磁波在真空中的传播速度和真空中光速相同，即为 ms；所带的雷达探测仪，能利用 来探测顶冰雪的厚度(选填“超声波”或“次声波”)。6 3108m/s 超声波 7、许多人习惯将手机挂在胸前，其实

24、这样是不科学的，因为手机发出的 会对人的心脏造成不良影响。 7电磁波8、叫声、气味是动物常用的信息，而人类拥有一些特有的信息，如 。电磁学的发展使人们可以采用电磁波传递信息，我国发射的第一颗卫星使用的电磁波的频率约为2107Hz，对应的波长为 m。由计算机联成的互联网，在现代生活中正发挥着越来越重要的作用，其中一个作用的实例是： _ _。8 语言 15 收发e-mail钢筋筋筋至电信网楼顶顶9、 “小灵通”是一种移动通讯工具，它环保、经济。如图所示.是随处可见的安装于某楼顶的“小灵通”发射接收信号的装置，其中AB、CD为绝缘支架.AE、BG、CF、DM为四根等长的银白色的金属杆.ON为普通金属

25、杆且比AE长许多，并由较粗的金属线RP直接连接到楼顶边缘的钢筋上，则0N所起的是作用；是接收、发射电磁波的天线。 9 避雷针 .AE、BG、CF、DM三、实验与探究题：1为了探究收音机接收电磁波的情况好坏与哪些因素有关，小明将一只袖珍收音机调好电台节目和音量完成以下实验。步骤一：将收音机放进一只铝桶内，发现音量明显变小，取出后又恢复到原来的音量。步骤二：将收音机放进一只木桶内，发现音量大小不变。步骤三：将收音机放进一只铁桶内，发现现象与步骤一相似。步骤四：将收音机放进一只塑料桶内，发现现象与步骤二相似。（1）根据以上实验，小明认为：电磁波在传播途中，若遇到 类物体，其强度会减弱。（2）为什么电

26、视机用室内天线接收的信号效果不如用室外天线接收信号效果好？（3）根据以上实验，你能做出一种有用的发明或猜想吗？ 1答：（1）金属类 （2）因为楼房的建筑材料中有钢筋，起到了减弱信号的作用 （3）猜想：利用金属容器能否减弱电磁信号.。四、综合题1阅读短文，回答问题 微波炉是现代家庭中的烹饪工具接通电源后微波炉内的磁控管能产生频率很高波长很短的电磁波，故称为微波微波有以下重要特性：(1)微波的传播速度等于光速，微波遇到金属物体，会像光遇到镜子一样地发生反射(2)微波遇到绝缘材料，如玻璃、塑料等，会像光透过玻璃一样顺利通过(3)微波遇到含水的食品，能够被其大量吸收，引起食品内部分子发生剧烈的振动，达

27、到加热食品的目的(4)过量的微波照射对人体有害（1）微波在真空中的传播速度为_ m/s（2）若一微波束与金属板成30角射向金属板，反射时反射角为_。（3）为防止微波泄漏对人体造成伤害，在玻璃炉门内侧应装有_（4）小明家使用的微波炉功率为1000W，小明用该微波炉加热质量为300g、温度为20的水至沸腾，用时2 min，这段时间内微波炉的效率为多少？ 【C水=42103J/(kg)，盛水容器吸热不计，气压为一个标准大气压】 1（1）3108m/s (2)60 （3）金属物体 （4）84%2阅读短文：技术是一把双刃剑。电磁波的应用也是这样，它在使人类的生活发生日新月异变化的同时也存在副作用-电磁污

28、染。例如，频率超过0.1MHz的电磁波的强度足够大时就会对人体构成威胁。按照有关规定，人体所受到的电磁辐射强度(即单位时间内垂直通过单位面积的电磁波的能量)不得超过某一规定值I。已知某无线通信设备发射电磁波的功率为P，设该通信设备向四面八方均匀地发射电磁波，且电磁波在传播过程中无能量损失，由数学知识可知，球面的面积S4r2(式中r为球半径)，球半径与球面总是垂直的。根据上述资料，可估算出人体到该通信设备发射电磁波处的安全距离至少应为多少时人体所受到的电磁辐射强度才不会超过规定值？2解答：由题意知，电磁辐射强度即单位时间内垂直通过单位面积的电磁波的能量。进一步理解，即垂直通过单位面积的电磁波的功

29、率不得超过规定值I。I=P/S=P/（4r2）变形，得 r2= P/（4I）式中r就是人体到该通信设备发射电磁波处的安全距离。【实战演练】一、选择题1、下列设备工作时所发出的波，不属于电磁波的是 （ ） AB超检查身体时发出的超声波 B微波炉加热食物时发出的微波 C电视发射塔发出的电波 D互联网光缆中传播的光波2、对于在空气中传播的电磁波，下列说法正确的是 （ ）A.频率越低，波速越大 B.频率越低，波长越长 C.波长越长，波速越大 D.电磁波的波长都相等3、关于光纤通信,小明同学曾思考这样的问题:在漫长的线路上，光纤免不了要拐弯、缠绕，而光在同种均匀介质中是沿直线传播的，激光通信信号怎能从一

30、端传到另一端呢？后来在“研究光纤怎样传输光信号”的活动中，终于明白了：激光信号在光纤中 （ ）A就像水流沿弯曲水管流动那样 B就像电流沿弯曲导线传播那样C不断地经光纤壁反射而向前传播 D不断地在光纤中折射而向前传播4、下列设备与电磁波的应用有关的是 （ ）A.磁悬浮列车 B.电磁继电器 C.移动通讯网D.电磁起重机5、我国的卫星通信技术拥有自主知识产权，在世界处于领先地位.在北京发射的信号通过通信卫星会转到上海被接收.实现这种信号传递的是（ ）A.超声波 B.次声波 C.声波 D.电磁波6、在光纤通信中，用于传递信息的光应该是 （ ）A激光 B太阳光C普通光源发出的光 D以上说法都可以7、小明

31、在收听收音机选择电台时，旋动收音机上的一个旋钮，这实际上是调节（ ）A.电流 B.波长 C.波速 D.频率8、在下面四组所学物理知识的连线中，正确的一组是 （ ）A.物理符号和物理量的连线 B.物理单位和物理量的连线mHzm/s频率波长波速波长波速频率 微波中波紫外线合成维生素D无线电通信加热食品C.器材和作用的连线 D.电磁波和应用的连线摄像机扬声器显像管把电信号变成声音把电信号变成图像把图像变成电信号9、下列邮件地址名书写正确的是 （ ）A..server B.C. D..sever 二、填空题2、人们利用收音机收听广播，收音机是通过接收 而得到信息的；收音机发出的声音是通过 传播入耳