苏科版九年级物理下册三、现代通信（教学课件）

苏科版

九年级下册第十六章

电和磁

三、现代通信0102030405CONTENTS

卫星通信

光纤通信

不断发展的信息通信技术学习目标1.学习卫星通信系统的三大组成部分；2.了解卫星通信的作用；3.知道光纤、光缆的概念；4.学习光纤通信的原理、作用、优点；5.知道通信技术的发展；6.

掌握5G的应用。重点难点教学重点：

1.卫星通信的组成部分、作用；2.光纤通信的原理、作用、优点；3.网络通信的发展。1.光纤通信原理的综合应用；2.现代通信有关的综合信息题。教学难点：情景引入

卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站的无线通信方式；

光纤通信是一种利用光波在光导纤维中传输信息的通信方式；

我国是全球5G通信标准制定的核心成员，拥有的5G标准必要专利数量全球最多。PARTONE

卫星通信

20世纪下半叶以来，随着计算机技术、数字技术和网络技术的不断发展，人类社会进入了现代通信时代。

卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站(负责接收并转发无线电信号)的无线通信方式，通常采用微波传递信息。微波的性质与光波相近，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射。探究新知

如图17-24所示，卫星通信系统是由空间端、地面端和用户端三大部分组成的。空间端大多采用地球静止轨道卫星。地球静止轨道卫星在地球赤道平面内距地球表面约35800km的轨道上运行，它绕地球一周的时间与地球自转的周期相同，约为24h。从地面看去，它似乎总是静止在赤道上空。卫星通信系统

一般来说，三颗在赤道上空均匀分布的地球静止轨道卫星组成的通信系统发出的电磁波，就几乎可以覆盖整个地球表面，如图17-25所示。地球静止轨道卫星

卫星通信具有覆盖面大、通信距离长、不受地理环境限制等许多独特的优点，尤其在长距离、边远山区和抢险救灾等的通信中更是大显身手。

卫星通信不仅在全球性的电话、电视广播中成为重要的信息传输方式，而且在全球定位、导航等方面发挥着重要作用。

我国于1984年4月8日成功发射了地球静止轨道试验通信卫星——“东方红二号”(图17-26,见下页)之后，又相继发射了多颗地球静止轨道卫星，实现了覆盖全国的信号传输，改变了边远地区通信落后的状况。2022年7月13日，我国成功发射了“天链二号”03星(图17-27,见下页)。它与先前发射的“天链二号”02星、“天链二号”01星三星联网，组成了我国第二代地球同步轨道数据中继卫星系统，其最主要的任务是为载人飞船、载人空间站等载人航天器提供数据中继和测控服务，如协助完成天地通话、太空授课、交会对接等重要任务。PARTTWO

光纤通信

20世纪30年代，一个制玻璃的工人偶然发现，光能沿着长长的玻璃棒传输。于是，科学家们开始试验用拉得很细的玻璃丝来做激光的传输线，并获得了成功。人们把那些能够传输光信号的极其纤细的材料称为光导纤维,简称光纤，如图17-28所示。由多根光纤制成的光信号传输线称为光缆，如图17-29所示。光纤

光揽活动17.4观察光纤的导光现象

看一看

将光纤拉直，在光纤的一端放上发光的小电灯。在它的另一端观察，能够看到小电灯发出的光。如图17-30所示，将光纤弯曲，在光纤的另一端观察，你还能看到小电灯发出的光吗?能。想一想为什么光能从弯曲光纤的一端传到另一端呢?如图17-31所示，光沿直线进入光纤的A端，经多次反射后从光纤的B端射出。光能从弯曲光纤的一端传到另一端，其核心原理是‌光的全反射现象。在弯曲的光纤中，光在纤芯与包层的界面上不断发生全反射，从而像沿着轨道一样曲折前进，即使光纤弯曲，光也能被约束在纤芯内传输，而不会泄漏出去。

光纤通信是一种利用光波在光导纤维中传输信息的通信方式。在光纤通信中，首先利用电光转换技术把电信号转变为光信号，并通过光纤传递到接收端，然后再把光信号转变成电信号，从而实现信息传递。光纤通信的容量极大，一根头发丝那样细的光纤就可以实现近300亿人同时通话。光纤不导电，在磁场中不会产生电磁感应现象，所以光纤通信不会受外界电磁场的干扰。光纤不怕潮湿、耐腐蚀、能量损耗低，这些特性使得光纤通信质量比其他有线通信高得多。PARTTHREE

不断发展的信息通信技术

在世界移动通信技术的变革中，我国坚持走自主创新道路，以创新驱动发展，从第一代移动通信技术(1G)至第五代移动通信技术(5G),先后经历了“1G空白、2G跟随、3G突破、4G并跑、5G领先”的发展历程。如今，我国是全球5G通信标准制定的核心成员，拥有的5G标准必要专利数量全球最多，建成并开通的5G基站总量也居世界之首。通信技术的发展

5G网络能与先进传感、人工智能等技术有机融合，为用户提供增强现实、虚拟现实、超高清视频等服务，让用户获得身临其境的体验，解决人与物、物与物通信的问题，满足移动医疗、车联网、智能家居、工业控制、环境监测等物联网应用的需要(图17-32)。5G正在渗透到各个行业和领域，成为支撑经济社会数字化、网络化、智能化转型的关键技术。5G的应用生活•物理•社会“墨子号”与量子通信

随着信息技术的不断发展，信息安全问题日益突出。为了有效解决这一问题，人们想到了量子信息科学。由于光量子的不可复制性，其密钥不是固定的，充满随机性，即使被截获也无法被破译。因此，理论上量子通信可以做到绝对安全。为了从理论研究走向现实应用，中国科学家开启了量子通信技术的创新之旅。

2016年8月，在我国科研人员的不懈努力下，世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”成功发射(图17-33)。仅用了1年时间，“墨子号”就提前并圆满完成远距离量子密钥分发等既定科学实验目标，为量子通信的实验研究贡献了中国方案。

2022年5月6日，以中国科学院院士、中国科学技术大学教授潘建伟为核心的研究团队，利用“墨子号”首次实现地球上相距1200km的两个地面站间的量子态远程传输。这为构建全球化量子信息处理和量子通信网络奠定了重要基础。图17-33“墨子号”在轨示意1

．“北斗”导航系统主要是利用如下那种通信方式进行定位和导航的(

)A

．微波通信

B

．卫星通信

C

．光纤通信

D

．

网络通信B课堂练习2

．5G移动通信是利用

传递信息的。未来

5G

网络将和光纤一道成为信息社会最重要的基础设施，其中光纤通信是利用光在光导纤维中多次

将信息传到远方。电磁波反射A

．

手机用

GPS导航C

．

手机用数据流量包上网B

．手机用

WIFI上网D

．

用蓝牙传文件3

．手机是利用微波进行通信的，当手机使用下列哪个功能时，手机与一定是电信运营商的基地台进行着微波通信(

)4

．关于卫星通信，下列说法正确的是(

)A

．要完成全球卫星通信至少需要

4颗地球同步卫星B

．通信卫星只能用来传递声音信号C

．卫星通信就是利用卫星来向地面发射电磁波D

．通信卫星既能传递声音信号，又能传递图像信号C5．第六代移动通信技术

6G可促进产业互联网、物联网发展。与

5G相比具有更高的传输速率、更低的通信时延。下列说法正确的是(

)A

．5G利用声波进行信号传输，6G利用电磁波进行信号传输B

．5G和6G都是利用电磁波进行信号传输C

．6G信号的波长比

5G信号的波长长D

．6G信号的传播速度比

5G信号的传播速度快D6．如图所示，光在玻璃纤维中的传输情况是光线每次由内层玻璃芯射向外包层的分界面时，均要发生反射，而不发生折射，从而使光在不断的反射中沿内层玻璃心向远处传播。当增大入射光线AB的入射角时，下列说法错误的有（）A．光线CD的入射角将增大 B．点D将要向右侧移动C．信息传输所需时间更少

D．∠BCD将减小D课堂小结1

．与卫星通信相比，下列不属于光纤通信优点的是(

)A

．保密性好

B

．受地域限制

C

．传输信息量大

D

．抗干扰能力强B布置作业2

．关于现代通信，下列叙述错误的是(

)A

．通讯公司研究的

5G技术是利用电磁波通信的B

．电磁波的频率越低，在空气中传播的速度越小C

．卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站，进行通信D

．光纤通信是利用激光在光纤中不断反射传递信息的B3

．现在许多长途电话是以地球同步卫星做中继站的，如图所示。打这种长途电话时，会感到对方的反应有些延迟。造成