第十五章 怎样传递信息- 通信技术筒介
本章内容要点
四个概念：电磁波、波速、频率、波长
四种通信：移动通信、网络通信、光纤通信、卫星通信
两个过程：无线电广播和电视的发射过程、无线电广播和电视的接收过程
一个重要实验：探究电磁波产生的条件
一个应用：电磁波在生活中的应用
一个公式：c=λf
一种方法：类比法
四个概念：电磁波、波速、频率、波长
四种通信：移动通信、网络通信、光纤通信、卫星通信
两个过程：无线电广播和电视的发射过程、无线电广播和电视的接收过程
一个重要实验：探究电磁波产生的条件
一个应用：电磁波在生活中的应用
一个公式：c=λf
一种方法：类比法
学习目标
1. 通过实验，知道可以人为地获取电磁波，知道电磁波产生的条件。
2. 知道电磁波可以在真空中传播，知道电磁波在真空中的传播速度是3X108 m/s。
3. 知道光是一种电磁波。
4. 知道电磁波的波速、波长和频率的关系，会用波速公式进行简单的计算。
5. 了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响。
1. 通过实验，知道可以人为地获取电磁波，知道电磁波产生的条件。
2. 知道电磁波可以在真空中传播，知道电磁波在真空中的传播速度是3X108 m/s。
3. 知道光是一种电磁波。
4. 知道电磁波的波速、波长和频率的关系，会用波速公式进行简单的计算。
5. 了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响。
知识复习
1. 声音是由物体振动产生的，声音的传播需要介质，真空不能传声，声音是以声波的形式向四面八方传播的，在15°C的空气中的传播速度是340 m/s。
2. 光能在真空中传播，光在真空中的传播速度是3X108 m/s。
3. 音调的高低与频率有关，频率的单位是赫兹，符号为Hz。
1. 声音是由物体振动产生的，声音的传播需要介质，真空不能传声，声音是以声波的形式向四面八方传播的，在15°C的空气中的传播速度是340 m/s。
2. 光能在真空中传播，光在真空中的传播速度是3X108 m/s。
3. 音调的高低与频率有关，频率的单位是赫兹，符号为Hz。
一、电磁波的产生
1.实验探究：电磁波的产生
问题探究:电磁波是什么，是怎样产生的呢？
探究1：
探究过程
①取一节干电池和一根导线，拿到收音机的附近，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时断时续地接触，如图所示，从收音机里你听到了什么
现象及结果
收音机里发出“咔、咔”的声音
探究2：
探究过程
②把收音机贴近一个调光台灯，旋动调光旋钮使灯泡变亮或变暗，从收音机里你听到了什么现象及结果
收音机里发出“嘎、嘎……” 的声音
探究3：
③用一只老式手电筒靠近收音机，一下一下地按动它的开关，在电路通、断的瞬间，从收音机里你听到什么？
现象及结果
收音机里发出“咔、咔”的声音
现象分析:第二种情况是台灯中的电流发生了变化，第一种和第三种情况是电路中的电流时有时无，也发生了变化。
实验说明：当电流变化时会产生电磁波。
实验结论:变化的电流能在周围的空间中产生电磁波
1.实验探究：电磁波的产生
问题探究:电磁波是什么，是怎样产生的呢？
探究1：
探究过程①取一节干电池和一根导线，拿到收音机的附近，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时断时续地接触，如图所示，从收音机里你听到了什么
现象及结果
收音机里发出“咔、咔”的声音
探究2：
探究过程
②把收音机贴近一个调光台灯，旋动调光旋钮使灯泡变亮或变暗，从收音机里你听到了什么现象及结果
收音机里发出“嘎、嘎……” 的声音
探究3：
③用一只老式手电筒靠近收音机，一下一下地按动它的开关，在电路通、断的瞬间，从收音机里你听到什么？
现象及结果
收音机里发出“咔、咔”的声音
现象分析:第二种情况是台灯中的电流发生了变化，第一种和第三种情况是电路中的电流时有时无，也发生了变化。
实验说明：当电流变化时会产生电磁波。
实验结论:变化的电流能在周围的空间中产生电磁波
例1 打开收音机的开关，旋转至没有电台的位置，将音量开大。取一节干电池和一根导线，拿到 收音机附近。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时断时续地接触（如图) 这时，我们从收自机里能听到“咔、咔……”的声音，这说明___________。
答案：电流的迅速变化可以在周围空间中产生电磁波
2.电台中电磁波的产生方式
在电台中，采用专门的电子器件和电路来产生变化的非常快的电流，这种电流称为振荡电流。将振荡电流送入电台的发射天线，就会在天线的周围激起电磁波，并传向远方。
(1) 振荡电流是一种周期性变化的电流，变化的快慢用频率表示。
(2) 频率的国际单位是赫兹(Hz)。
(3) 常用单位:千赫(kHz)、兆赫(MHz)、吉赫(GHz)。
⑷换算关系：1 kHz=103 Hz,1 MHz=106 Hz,1 GHz=109 Hz。
在电台中，采用专门的电子器件和电路来产生变化的非常快的电流，这种电流称为振荡电流。将振荡电流送入电台的发射天线，就会在天线的周围激起电磁波，并传向远方。
(1) 振荡电流是一种周期性变化的电流，变化的快慢用频率表示。
(2) 频率的国际单位是赫兹(Hz)。
(3) 常用单位:千赫(kHz)、兆赫(MHz)、吉赫(GHz)。
⑷换算关系：1 kHz=103 Hz,1 MHz=106 Hz,1 GHz=109 Hz。
3.电磁波谱
γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线和无线电波都是电磁波。电磁波谱如下图所示。
γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线和无线电波都是电磁波。电磁波谱如下图所示。
4.电磁波的用途
(1) 在医学上，用γ射线做脑部手术，用X射线透视判断身体某部位是否出现问题。
(2) 在通信领域，利用无线电波传输信息。
(3) 在生活中，无线电波中的中波和短波用于无线电广播和通信，微波用于电视和无线定位技术。
(4) 飞机和舰船上的雷达、通信等都离不开电磁波。
(1) 在医学上，用γ射线做脑部手术，用X射线透视判断身体某部位是否出现问题。
(2) 在通信领域，利用无线电波传输信息。
(3) 在生活中，无线电波中的中波和短波用于无线电广播和通信，微波用于电视和无线定位技术。
(4) 飞机和舰船上的雷达、通信等都离不开电磁波。
例2 下图中的电器工作时，与电磁波应用有关的是（ ）
答案:C
二、电磁波的传播
1. 探究：电磁波是怎样传播的？
(1) 探究实验：把一部手机放在真空罩中，给这部手机打电话，观察真空罩中手机产生的现象。
(2) 实验现象：看到手机振动和指示灯发光，但听不到来电铃声。
现象分析：看到手机振动和指示灯发光，说明手机接收到了电磁波；听不到来电铃声，说明声音不能在真空中传播。
(3) 归纳总结：声音不能在真空中传播，而电磁波可以在真空中传播， 电磁波的传播不需要介质。
(4) 物理学的研究表明：电磁波在真空中传播的速度约为3X108 m/s。 电磁波在空气中传播的速度与在真空中非常接近。
2. 波的特征
1）定义
波速：1 s内波传播的距离
频率：波在单位时间内振动的次数
波长：相邻两个波峰(或波谷）间的距离（如下图）
2）单位
波速：m/s,电磁波在真空中的传播速度c=3X108 m/s
频率：赫兹（Hz），常用的还有 kHz、MHz、GHz，其换算关系是 1 kHz=103Hz； 1 MHz = 103 kHz = 106Hz；1 GH=103 MHz=106 kHz =109Hz
波长：米
3）决定因素
波速：传播介质；
频率：振源的振动快慢；
波长：由波的頻率和波的速度 决定，即由振源和传播
波的介质决定
4）关系
(1) 波长、频率和波速之间的关系是 c=λf
(2) 在真空（或空气）中电磁波的波速一定，所以电磁波的頻率和波长成反比关系，波长越长，频率越低;波长越短，频率越高
3.波长、频率和波速的关系
（1）振源完成一次振动，电磁波向前传递一个波长（λ），完成一次振动所用的时间叫周期（T），所以传播速度c=λ/T
(2)振源在1 s内振动的次数叫频率(f)，f= 1/T，所以波速c=λ/T =λ• 1/T=λf
(3)在同一种介质中，电磁波的波速是不变的，因此频率越高的电磁波，波长会越短。
1. 探究：电磁波是怎样传播的？
(1) 探究实验：把一部手机放在真空罩中，给这部手机打电话，观察真空罩中手机产生的现象。
(2) 实验现象：看到手机振动和指示灯发光，但听不到来电铃声。
现象分析：看到手机振动和指示灯发光，说明手机接收到了电磁波；听不到来电铃声，说明声音不能在真空中传播。
(3) 归纳总结：声音不能在真空中传播，而电磁波可以在真空中传播， 电磁波的传播不需要介质。
(4) 物理学的研究表明：电磁波在真空中传播的速度约为3X108 m/s。 电磁波在空气中传播的速度与在真空中非常接近。
2. 波的特征
1）定义
波速：1 s内波传播的距离
频率：波在单位时间内振动的次数
波长：相邻两个波峰(或波谷）间的距离（如下图）
2）单位
波速：m/s,电磁波在真空中的传播速度c=3X108 m/s
频率：赫兹（Hz），常用的还有 kHz、MHz、GHz，其换算关系是 1 kHz=103Hz； 1 MHz = 103 kHz = 106Hz；1 GH=103 MHz=106 kHz =109Hz
波长：米
3）决定因素
波速：传播介质；
频率：振源的振动快慢；
波长：由波的頻率和波的速度 决定，即由振源和传播
波的介质决定
4）关系
(1) 波长、频率和波速之间的关系是 c=λf
(2) 在真空（或空气）中电磁波的波速一定，所以电磁波的頻率和波长成反比关系，波长越长，频率越低;波长越短，频率越高
3.波长、频率和波速的关系
（1）振源完成一次振动，电磁波向前传递一个波长（λ），完成一次振动所用的时间叫周期（T），所以传播速度c=λ/T
(2)振源在1 s内振动的次数叫频率(f)，f= 1/T，所以波速c=λ/T =λ• 1/T=λf
(3)在同一种介质中，电磁波的波速是不变的，因此频率越高的电磁波，波长会越短。
例3 某手机网络频率范围是1 920 MHZ〜1 935 MHz，下列说法正确的是（ ）
A. 1 920 MHz的电磁波波长比1 935 MHz的短
B. 1 920 MHz的电磁波不能在没有空气的月球上传播
C. 1 920 MHz的电磁波在真空中传播的速度比1 935 MHz的慢
D. 1 920 MHz和1 935 MHz的电磁波在真空中传播的速度相同
A. 1 920 MHz的电磁波波长比1 935 MHz的短
B. 1 920 MHz的电磁波不能在没有空气的月球上传播
C. 1 920 MHz的电磁波在真空中传播的速度比1 935 MHz的慢
D. 1 920 MHz和1 935 MHz的电磁波在真空中传播的速度相同
答案:D
例4 电磁波给人类生活带来日新月异变化的同时，也带来了电磁污染。长期使用如下图所示的通信设备，会对人体健康产生影响的
是（ ）
答案:C
典型例题
电磁波谱的综合分析。
例1 下图是电磁波家族，真空中各种电磁波的传播速度相同。 某类恒星温度较低，呈暗红色;另一类恒星温度极高，呈蓝色。根据所给信息可推测（ ）
A. 红外线波长比蓝光波长短
B. 红光与X射线都是电磁波
C. 恒星温度越髙，发出的光频率越低
D. 真空中红光比无线电波传播速度大
电磁波谱的综合分析。
例1 下图是电磁波家族，真空中各种电磁波的传播速度相同。 某类恒星温度较低，呈暗红色;另一类恒星温度极高，呈蓝色。根据所给信息可推测（ ）
A. 红外线波长比蓝光波长短
B. 红光与X射线都是电磁波
C. 恒星温度越髙，发出的光频率越低
D. 真空中红光比无线电波传播速度大
答案:B
例2 电磁波家族有无线电波、红外线、可见光、紫外线等，它们的________（选填“频率”或“波长”或“波速”）相同，它们都_________（选填“能”或“不能”）在真空中传播。电台发射的某种电磁波波长为3m，其频率是_______Hz。
答案：波速；能；f=c/λ=3X108m/s /3m=1X108Hz。