第17章 电磁波与现代通信 让你一览无余 1. 信息是各种事物发出的有意义的消息。

消息中包含的内容越多，信息量越大。

2. 人类特有的信息有三种：语言、符号和图像。

3. 在人类历史上，信息和信息传播活动经历了五次巨大的变革，它们是：①语言的诞生；②文字的诞生；③印刷术的诞生；④电磁波的应用；⑤计算机技术的应用。

4. 早期的信息传播工具有很多，比如：①万里长城上的烽火台；②古代传递官文的驿马；5. ③莫尔斯发明的电报机；④贝尔制作的早期电话。

6. 莫尔斯电码与密码：（二）电磁波及其传播：1. 波的基本特征：所有的波都是在传播周期性变化的运动形态。

这里的运动形态又可分为：凹凸相间和疏密相间两种。

2. 振幅：我们把波源偏离平衡位置的最大距离叫做振幅，用字母A 表示，单位是米（m ），它反映了波源振动的强弱。

周期：波源振动一次所需要的时间叫做周期，用字母T 表示，单位是秒（s ）；频率：波源每秒内振动的次数叫做频率，用字母f 表示，单位是赫兹（Hz ）。

频率与周期反映了振动的快慢。

它们的关系是：T ＝f 1。

波长：波在一个周期内传播的距离叫做波长，用λ表示，单位是米（m ）。

波速：波的传播速度，用字母v 表示，单位是米/秒（m/s ）。

3. 波长、波速、频率、周期的关系是：v ＝T＝λf 。

4. 电磁波：（1）电磁波是在空间传播的周期性变化的电磁场。

（2）电磁波在真空中的传播速度（即光速），c ＝3×108m/s 。

（3）电磁波谱：从电磁波谱图可知，电磁波包括了：无线电波、微波、光（包括红外线、可见光和紫外线）、X 射线和γ射线等。

其中无线电波的波段表见下：（4）人类应用电磁波传播信息的历史经历了以下变化：①传播的信息形式从“文字→声音→图像”；②传播的信息量“由小到大”；③传播信息的速度“由慢到快”。

（三）现代通信――走进信息时代1. 移动通信是指移动用户之间或移动用户与固定用户之间的通信方式。

移动通信的基地台是按蜂窝结构布局的，这种布局可以增加电磁波覆盖的有效面积，避免基地台的重复建设，因而移动电话也称为“蜂窝移动电话”。

2. 光纤通信是以激光为光源，以光导纤维为传输介质进行的通信。

光纤通信具有传输容量大、抗电磁干扰能力强等突出优点，是构成未来信息高速公路骨干网的主要通信方式。

光纤通信的过程是：“电话→激光发射机→光纤→激光接收机→电话”3.卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站，转发无线电信号，在多个地球站之间进行的通信。

卫星通信具有传输距离远、覆盖区域大、灵活、可靠、不受地理环境条件限制等独特优点。

以覆盖面积来说，一颗通信卫星可覆盖地球面积的三分之一多，即三颗同步通信卫星就可以覆盖整个地球。

4. 互联网络是全世界的计算机、计算机网络互相连接成的信息传送网络，包括有线网络和无线网络。

互联网络的用途非常广泛，如信息查询、电子邮件、远程登录、文件传送、远程医疗、网上聊天、电子会议等。

重、难点解析1. 怎样认识信息？我们今天生活的时代是一个信息的时代。

无论是工作中，学习中还是日常生活中，我们都要利用各种不同的渠道收集各个方面的信息，外交家注意国际关系的微妙变化，企业家注意商情的波动，金融家关注股市行情的涨跌，科学家关心学科前沿的动态，所有这一切，都与信息息息相关。

信息现在已经成为现代科学技术中普遍使用的一个概念，作为日常用语，信息指音信、消息，消息就是预先不知道的报道。

一般来说，信息是指由信息源（如自然界、人类社会等）发出的各种信号，使使用者接受和理解。

信息并非事物本身，而是表征事物，并由事物发出的消息、情报、指令、数据和信号中包含的内容。

一切事物，包括自然界、人类社会等，都在发出信息。

在人类社会中，信息往往以文字、图像、语言、声音等形式出现。

信息是生活、工作中的常见现象，一切事物都会发出信息，信息无时不在。

人们要想有效地工作和生活，必须拥有足够的信息。

借助于信息，人类才能获取并发展知识。

通过获取信息，人们才能区别自然界和社会中的不同的事物，才得以认识世界、认识自然、利用自然。

2. 怎样认识卫星通信？通信卫星工作的基本原理如图所示。

通信卫星的运行轨道有两种。

一种是低或中高轨道，另一种轨道是高达36000km的同步定点轨道，即在赤道平面内的圆形轨道，卫星的运行周期与地球自转一圈的时间相同，在地面上看这种卫星好似静止不动，称为同步卫星。

卫星通信系统由通信卫星（空间部分）和地面部分（通信地面站）两大部分构成。

在这一系统中，通信卫星实际上就是一个悬挂在空中的通信中继站。

它居高临下，视野开阔，它可以“看”到地球最大跨度达18000km以上。

三颗卫星（如图）就可以覆盖地球的几乎全部面积，可进行24小时的全天候通信。

只要在它的覆盖照射区以内，不论距离远近都可以通信，通过它转发和反射电报、电视、广播和数据等无线信号。

通信卫星的种类也越来越多。

按服务区域划分，有全球、区域和国内通信卫星。

按用途分，有一般通信卫星、广播卫星、海事卫星、跟踪和数据中继卫星以及各种军用卫星等。

3. 正确认识电磁波（无线电波）的传播方式。

电磁波（这里主要指无线电波）因波长不同具有不同的传播形式。

主要有：地波、天波和微波三种形式。

地波沿地球表面空间传播的无线电波叫做地波。

由于地面上有高低不平的山坡和房屋等障碍物，只有能绕过这些障碍物的无线电波，才能被各处的接收机收到。

当波长大于或相当于障碍物的尺寸时，就可以绕过障碍物到达它们的后面。

地面上的障碍物尺寸一般不大，长波可以相当容易地绕过它们，中波和中短波也能较好地绕过去，短波和微波由于波长较短，很难绕过它们。

由于地球是一个大导体，地球表面会因地波的传播引起感应电流，因此地波在传播过程中要损失能量，频率越高损失的能量也越多，所以地波主要适用于长波、中波和中短波。

天波依靠电离层的反射来传播的无线电波叫做天波。

地面上空的气体分子由于受到太阳的照射而发生电离，大气中一部分中性的气体分子分解为带正电的离子和自由电子，该层大气就是电离层。

电离层对于不同波长的电磁波的反射和吸收表现不同的特性，波长越长，吸收越强反射越弱，因此短波最适宜以天波的形式传播。

微波微波是由于频率高、波长短，它既不能以地波的形式传播，又不能依靠天波的形式传播，和光一样，沿直线传播。

由于地球表面是球形的，微波沿直线传播的距离不大，一般只有几十千米。

在进行远距离通信时，要有中继站。

由某地发射出去的微波，被中继站接收，并加以放大、处理，再传向下一站，像接力赛那样，一站传一站，经过很多中继站可以典型例题（）A. 频率越高的电磁波，传播速度越大；B. 波长越短的电磁波，传播速度越大；C. 频率越高的电磁波，波长越短；D. 波长不同的电磁波，频率不同，因而速度亦不同。

分析：电磁波的传播速度与波长和频率无关，仅由传播的介质决定，电磁波在同一物质中的传播速度是不变的，在真空中的传播速度等于光速，在空气中的速度近似等于光速。

但电磁波的波长、频率及传播速度三者满足：传播速度＝波长×频率，因此电磁波的频率与波长成反比关系。

解答：应选C。

例2. 关于同步卫星，以下说法中正确的是：（）A. 同步卫星的转动周期和地球的自转周期相同。

B. 同步卫星和月球一样每天绕地球一周。

C. 同步卫星固定在空中一直不动。

D. 同步通信卫星做为传播微波的中继站，地球上只要有2颗就能覆盖全世界。

分析：所谓地球同步卫星，即指卫星绕地球转动的周期与地球的自转周期相同，与地球同步转动，且在赤道上空的某地，站在地球上观看（以地球本身为参照物）它在空中的位置是固定不动的，所以它可以代替微波中继站来进行电磁波的中转作用。

全世界只要有三颗这样的卫星（当然位置要选定好）就可以满足全世界的需求，正确答案只有A。

解答：应选A。

例3. 目前，中国教育电视台的两套卫星电视节目是通过国产“东方红二号甲”通信卫星转发的，卫星转发下行频率为3848MHz和3928MHz。

这两个电磁波的波长分别是_______和_______。

分析：电磁波的传播速度c与波长、频率的关系是：c＝λf，要求出波长，可以把公式变形为λ＝f c。

解答：因为c ＝λf ，所以λ＝f c，则：1λ＝1f c ＝Hz 10.848m/s 10398⨯⨯3＝0.078m 。

2λ＝2f c ＝Hz 10.928m/s 10398⨯⨯3＝0.076m 。

所以这两个电磁波的波长分别是0.078m 和0.076m 。

1. 我们生活在一个充满信息的世界里，通俗的讲，信息就是_______________，消息中包含的内容越多，_______________也就越大。

2. _______________、_______________和_______________是人类特有的三种信息。

3. 世界上第一台电话是由________制成的，电话主要由________与________组成。

4. 在电话中话筒的作用是__________________________，而听筒的作用是________________________，使人听到声音。

5. 波可以分为________和________，不管什么波，它的传播都是一种_________的运动形态。

6. 把波源偏离平衡位置的最大距离叫_______________，它反映了波源振动的强弱。

7. 电磁波的特性有（1） _____________________________________________。

（2） ______________________________。

（3） ______________________________。

8. 移动通信是指____________之间或_____________________之间的通信方式。

9. 移动通信的基地台是按___________________布局的，这种布局可以增加________________，避免基地台的重复建设，因此移动电话也称_______________。

10. 人们把那些能够传输光信号的极其纤细的物质称为_______________，简称_______________。

11. 根据通信信号方式的不同，通信可分为_______________和_______________。

12. 现代通信方式有：_______________、_______________、_______________和______________ 等。

二. 选择题13. 以下现象中不能产生电磁波的是（ ）A. 闭合和断开灯的开关的瞬间B. 电冰箱启动和停机时C. 电铃工作发声时D. 用铁锤敲击铁棒时14. 波长为300米的电磁波，以下分析正确的是（ ）A. 它的传播速度总是3×108米/秒B. 它的频率是106赫C. 它在水中传播的波长仍为300米D. 它在水中传播时的频率大于106赫15. 下列说法正确的是（ ）A. 频率越高的电磁波传播速度越大B. 波长越短的电磁波传播速度越大C. 频率越高的电磁波，波长越短D. 波长不同的电磁波，频率不同，因此速度不同16. 水波在1秒内传播的波形如图所示，若OA的距离是90厘米，则下列说法中错误的是（）A. 水波的波长为30厘米B. 水波的频率是3赫C. 水波的波速是0.9米/秒D. 水波的波速是3×105千米/秒17. 无线电通讯是利用（）A. 电流传输信号的B. 振荡电流传输信号的C. 电磁波传输信号的D. 以上说法都不对18. 无线电通信所用的电磁波分几个波段，这是按（）A. 无线电波的波长分的B. 无线电波的频率分的C. 无线电波的波速分的D. 无线电波的波长、波速和频率分的19. 无线电波和光波传播的主要区别在于无线电波（）A. 不能反射B. 不能通过真空C. 传播速度低于光速D. 具有较长的波长20. 电磁波的波速在真空中（）A. 大于3×108米/秒B. 小于3×108米/秒C. 等于3×108米/秒D. 以上所说都不对，是3×105米/秒21. 当电冰箱的电路接通或断开时，可从附近的收音机中听到“喀喀”的杂音，这是因为（）A. 电路通、断时，发出的声音被收音机所接收B. 电路通、断时，发出的电流被收音机所接收C. 电路通、断时，发出的电磁波被收音机所接收D. 电路通、断时，发出的振荡电流被收音机所接收22. 如图所示，电磁波的波形图，其正确的是（）A. 甲图B. 乙图C. 丙图D. 甲、乙、丙图都正确三. 简答题23. 简述光纤通信的优点24. 简述卫星通信的过程及优点四. 实验探究题25. 微波炉是一种方便洁净的炊具，但是如果微波炉发生微波泄漏则容易造成对人体健康的损害，请你设计一个实验来探究家里的微波炉是否有微波泄漏。