电磁波的发射和接收(上课用)

1、 3、电磁波的频率和波长之间的关系、电磁波的频率和波长之间的关系 无线电波的发射：无线电波的发射： 问题：问题：我们要传递的讯号不是等幅我们要传递的讯号不是等幅高频振荡电高频振荡电 流流，而是一些，而是一些低频讯号低频讯号（如：声音讯号频率只（如：声音讯号频率只 有几百至几千赫兹，图象讯号频率也不过上万有几百至几千赫兹，图象讯号频率也不过上万 赫兹赫兹）能否把它们能否把它们直接发送直接发送出去？出去？ 类比：类比：( (电磁波发射电磁波发射汽车运货汽车运货) ) “货物货物”要传送的要传送的声音、图象声音、图象等讯号等讯号 “汽车汽车”振荡器产生的高频交变电流（振荡器产生的高频交变电流（载波载

2、波） “装上货物装上货物”的过程的过程调制信号调制信号过程过程 无线电波的发射：无线电波的发射： 把信息加到载波上，使载波随信号而改变叫把信息加到载波上，使载波随信号而改变叫调制调制。 使高频载波的使高频载波的振幅随信号而改变振幅随信号而改变叫做叫做调幅调幅(AM) 使高频载波的使高频载波的频率随信号而改变频率随信号而改变叫做叫做调频调频(FM) 调幅广播调幅广播(AM)：中波中波和和短波短波波段；波段； 调频广播调频广播(FM)：微波微波（甚高频和超高频波段）（甚高频和超高频波段） 发射过程发射过程: 调制调制 调频调频 调幅调幅 声音信号的调制过程：声音信号的调制过程： 调幅波的形成：调幅

3、波的形成： 调频波的形成：调频波的形成： 无线电波的接收：无线电波的接收： 接收电路接收电路 在无线电技术中，用天线和地线组成的接收在无线电技术中，用天线和地线组成的接收 电路来接收电磁波电路来接收电磁波 选台选台 （电谐振（电谐振 ） 调谐调谐 1）电谐振：电谐振：当接收电路的当接收电路的固有频率固有频率跟接收到的跟接收到的 电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡 电流最强，这种现象叫做电谐振，相当于机械电流最强，这种现象叫做电谐振，相当于机械 振动中的振动中的共振共振。 2）使接收电路产生电谐振的过程叫做）使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐调谐，

4、能够调谐的接收电路叫做调谐电路。能够调谐的接收电路叫做调谐电路。 3 3）检波：从接收到的高频信号电流中）检波：从接收到的高频信号电流中“检检” 出所携带的信号，叫做出所携带的信号，叫做检波检波，它是调制的逆过，它是调制的逆过 程，因此也叫程，因此也叫解调解调。 接收过程接收过程: 调谐调谐 利用利用“电谐振电谐振” 检波（解调）检波（解调）接收接收 电视电视 移动电话移动电话 信号信号 调制调制 振荡电流振荡电流 发射发射 调谐电路调谐电路解调解调输出输出 无线电波发射和接受流程图无线电波发射和接受流程图 无线电波的发射无线电波的发射 无线电波的接收无线电波的接收 无线电波的无线电波的波段波

5、段分布（根据：波长分布（根据：波长/ /频率）频率） 无线电波的传播方式：无线电波的传播方式： 长波长波 短波短波 微波微波微波微波 问题讨论问题讨论: : 为什么为什么不同波段不同波段的无线电电波采用的无线电电波采用 不同不同的传播方式的传播方式? ? 知识拓展知识拓展 长波长波: : 波长较长，容易产生波长较长，容易产生衍射衍射现象。现象。 长波在地面传播时能绕过障碍物长波在地面传播时能绕过障碍物 （大山、高大建筑物（大山、高大建筑物） 长波长波 长波长波容易被电离层吸收；容易被电离层吸收； 短波短波容易被电离层反射；容易被电离层反射； 微波微波容易穿过电离层。容易穿过电离层。 短波短波

6、微波微波: 频率很高；频率很高； 直线传播。直线传播。 微波微波 微波微波 中国实用通信广播卫星中国实用通信广播卫星 中国试验通信卫星中国试验通信卫星“东方红东方红2号号” 光的干涉现象光的干涉现象光的衍射现象光的衍射现象 光是一种波光是一种波 19 19世纪中叶，光的波动说已经得到了公认，世纪中叶，光的波动说已经得到了公认， 但是光波的本质到底是什么，是像水波？还但是光波的本质到底是什么，是像水波？还 是像声波呢？是像声波呢？ 19 19世纪世纪6060年代，麦克斯韦预言了电磁波年代，麦克斯韦预言了电磁波 的存在，并从理论上得出电磁波在真空中的传的存在，并从理论上得出电磁波在真空中的传 播速

7、度应为：播速度应为： sm1011.3 8 光是一种电磁波光是一种电磁波 光速光速 1 1、麦克斯韦根据电磁理论，发现电磁波的波、麦克斯韦根据电磁理论，发现电磁波的波 速与光速相同，提出了光是一种电磁波的假速与光速相同，提出了光是一种电磁波的假 说说 赫兹通过实验证实了光的电磁本质赫兹通过实验证实了光的电磁本质. . 光的电磁说把光学和电学统一起来了光的电磁说把光学和电学统一起来了 关于光的电磁说的几点强调 2 2、光的颜色是由电磁波的频率决定的、光的颜色是由电磁波的频率决定的 不同频率的色光在真空中波速相同，在介质不同频率的色光在真空中波速相同，在介质 中波速不同中波速不同 同一色光在不同介

8、质中，频率（颜色）不变，同一色光在不同介质中，频率（颜色）不变， 波长和波速都要改变波长和波速都要改变 在同一介质中，频率越高，波速越小在同一介质中，频率越高，波速越小 关于光的电磁说的几点强调 3 3、电磁波与机械波的比较、电磁波与机械波的比较: : 共同点：共同点： 都能产生干涉和衍射现象；都能产生干涉和衍射现象； 它们波动的频率都取决于波源的频率；它们波动的频率都取决于波源的频率； 在不同介质中传播，频率都不变在不同介质中传播，频率都不变 关于光的电磁说的几点强调 3 3、电磁波与机械波的比较、电磁波与机械波的比较: : 不同点：不同点： 机械波的传播一定需要介质，其波速与介质的机械波的

9、传播一定需要介质，其波速与介质的 性质有关，与波的频率无关性质有关，与波的频率无关 而电磁波本身就是一种物质，它可以在真空中而电磁波本身就是一种物质，它可以在真空中 传播，也可以在介质中传播传播，也可以在介质中传播 电磁波在真空中传播的速度均为电磁波在真空中传播的速度均为3.03.010108 8m ms s， 在介质中传播时，波速和波长不仅与介质性质有在介质中传播时，波速和波长不仅与介质性质有 关，还与频率有关关，还与频率有关 返回返回 关于光的电磁说的几点强调 红外线红外线 在电磁波中，能够作用于人的眼睛并引起视在电磁波中，能够作用于人的眼睛并引起视 觉的，只是一个很窄的波段，通常叫做可见

10、光。觉的，只是一个很窄的波段，通常叫做可见光。 其中波长最短的是紫光，波长约为其中波长最短的是紫光，波长约为400nm400nm波波 长最长的是红光，波长约为长最长的是红光，波长约为770770nm.nm. 波长更长的光不能引起视觉，叫做红外线，波长更长的光不能引起视觉，叫做红外线， 红外线的波长范围很宽红外线的波长范围很宽. . 约为约为 770770nmnm10106 6 nm nm 红外线红外线 一切物体一切物体, ,都在辐射红外线都在辐射红外线. . 物体温度越高物体温度越高, ,辐射的红外线越强辐射的红外线越强. . 物体温度越高物体温度越高, ,辐射的红外线波长越短辐射的红外线波长

11、越短. . 热辐射热辐射-即红外线辐射即红外线辐射, ,热传递方式之一热传递方式之一 利用灵敏的红外线探利用灵敏的红外线探 测器接收物体发出的测器接收物体发出的 红外线，用电子仪器红外线，用电子仪器 对收到的信号进行处对收到的信号进行处 理，就可以知道被测理，就可以知道被测 物体的信息物体的信息 红外线主要作红外线主要作 用是热作用，可以用是热作用，可以 利用红外线来加热利用红外线来加热 物体和进行红外线物体和进行红外线 遥感遥感 红外线技红外线技 术的应用术的应用 注意注意: 烤箱中的红光烤箱中的红光,不是不是 红外线红外线,红外线是看不见红外线是看不见 的的. 红外线感应防盗报警器红外线感

12、应防盗报警器 它是将红外线遥感探测技术和无线数码遥控它是将红外线遥感探测技术和无线数码遥控 技术结合的高科技新型产品，利用人体所产生的技术结合的高科技新型产品，利用人体所产生的 微弱红外线而触发。当有人试图进入它的探测范微弱红外线而触发。当有人试图进入它的探测范 围时，它就会发出警报声，直到人离开才停止。围时，它就会发出警报声，直到人离开才停止。 红外线反射型检测传感器红外线反射型检测传感器 它是一种一体化的红外线发射、接收器件，内它是一种一体化的红外线发射、接收器件，内 部包含红外线发射、接收及信号放大与处理电部包含红外线发射、接收及信号放大与处理电 路，能够以非接触的形式检测出前方一定范围

13、路，能够以非接触的形式检测出前方一定范围 内的人体或物体。工作稳定可靠，性能优良，内的人体或物体。工作稳定可靠，性能优良， 可广泛应用于各种自动检测、报警和控制等装可广泛应用于各种自动检测、报警和控制等装 置中。如：光电计数器，接近式照明开关，自置中。如：光电计数器，接近式照明开关，自 动干手器，自控水龙头，动干手器，自控水龙头， 感应门铃，倒车告警电路感应门铃，倒车告警电路 红外线水分计红外线水分计 利用红外线照射加温功能利用红外线照射加温功能,使使 被测试样本内的水分蒸发散失被测试样本内的水分蒸发散失, 自动换算其含水率自动换算其含水率,适用于各形适用于各形 式的产品水分测定式的产品水分测

14、定, 依其功能特依其功能特 性可分为上皿天平式、电子天平性可分为上皿天平式、电子天平 式、陶瓷热管式及最新研发产品式、陶瓷热管式及最新研发产品 -微量水分计微量水分计 红外温度变送器红外温度变送器 它是一个非接触测量系统，根据红外辐射它是一个非接触测量系统，根据红外辐射 的测量原理，由一个滤镜和红外探测器的测量原理，由一个滤镜和红外探测器(热电偶热电偶 堆堆)组成。使用时对准目标物体，能测量物体的组成。使用时对准目标物体，能测量物体的 温度温度 返回返回 紫外线紫外线 紫外线也是不可见光，他的波长比紫光还短，紫外线也是不可见光，他的波长比紫光还短， 大约为大约为5nm5nm40nm40nm紫外

15、线有荧光作用，有些物紫外线有荧光作用，有些物 质受到紫外线照射时可以发出可见光质受到紫外线照射时可以发出可见光 紫外线可以促使人体合成维生素紫外线可以促使人体合成维生素D D，有助于人，有助于人 体对钙的吸收，所以儿童经常晒太阳能够预防缺体对钙的吸收，所以儿童经常晒太阳能够预防缺 钙引起的佝偻病，但是过多的紫外线会使皮肤粗钙引起的佝偻病，但是过多的紫外线会使皮肤粗 糙，甚至诱发皮肤癌糙，甚至诱发皮肤癌 紫外线能够杀灭多种细菌，可以用紫外线进行紫外线能够杀灭多种细菌，可以用紫外线进行 消毒消毒 注意：红外线与紫外线人眼都是看不到的注意：红外线与紫外线人眼都是看不到的 画面上可以清晰的看到钱画面上

16、可以清晰的看到钱 币上的防伪标记币上的防伪标记 返回返回 紫外线紫外线 注意注意: 消毒灯、验钞机灯看起消毒灯、验钞机灯看起 来是淡蓝色的。这不是紫外来是淡蓝色的。这不是紫外 线。线。 紫外线看不见。紫外线看不见。 消毒灯、验钞机灯除发消毒灯、验钞机灯除发 出紫外线外，还发出少量紫出紫外线外，还发出少量紫 光和蓝光光和蓝光 伦琴射线伦琴射线 波长比紫外线更短的光叫做伦琴射线，也叫波长比紫外线更短的光叫做伦琴射线，也叫 X X射线射线. .是德国物理学家伦琴在是德国物理学家伦琴在18951895年发现年发现 的他的穿透能力很强，能使包在黑纸里的照的他的穿透能力很强，能使包在黑纸里的照 像底片感光

17、，下图是产生像底片感光，下图是产生X X射线的装置，叫做射线的装置，叫做X X 射线管：射线管： 1 1、K K是阴极是阴极 2 2、A A是阳极是阳极 （也叫对阴极）（也叫对阴极） 此外还有比伦琴射线波长此外还有比伦琴射线波长 更短的电磁波，那就是更短的电磁波，那就是射线，射线， 我们将在以后学习我们将在以后学习 返回返回 点击画面观看动画点击画面观看动画 电磁波谱电磁波谱 波长短 波长长 频率高 频率低 按频率由小到大（波长由大到小）排列形按频率由小到大（波长由大到小）排列形 成的电磁波谱是：无线电波、红外线、可见光、成的电磁波谱是：无线电波、红外线、可见光、 紫外线、伦琴射线、紫外线、伦

18、琴射线、射线射线 这些频率不同的电磁波本质是相同的它这些频率不同的电磁波本质是相同的它 们的行为服从共同的规律，们的行为服从共同的规律， 但是他们产生的机理不同，因而具有不同但是他们产生的机理不同，因而具有不同 的特性在观察方法和应用上也有所不同的特性在观察方法和应用上也有所不同 关于电磁波谱的几点强调关于电磁波谱的几点强调 1 1不同电磁波产生的机理不同电磁波产生的机理 无线电波是振荡电路中自由电子作周期性无线电波是振荡电路中自由电子作周期性 的运动产生的的运动产生的 红外线、可见光、紫外线是原子外层电子红外线、可见光、紫外线是原子外层电子 受激发产生的受激发产生的 伦琴射线是原子内层电子受激发产生的伦琴射线是原子内层电子受激发产生的 射线是原子核受激发产生的射线是原子核受激发产生的 关于电磁波谱的几点强调关于电磁波谱的几点强调 2 2、频率、频率( (波长波长) )不同的电磁波表现出作用不同不同的电磁波表现出作用不同 红外线主要作用是热作用，可以利用红外线红外