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人教版初中物理九年级全册 第二十一章 《信息的传递》知识清单（学生版）+（教师版）
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一、电流把信息传到远方
1. 电话的结构及工作原理
最简单的电话由话筒和听筒组成。为了完成通话，话筒和听筒之间要连上一对电话线。话筒把声音转换成变化的电流，电流沿着导线把信息传到远方。在另一端，电流使听筒的膜片振动，携带信息的电流又转换成了声音。
电话 话筒 听筒
（1）话筒
①主要组成：碳粒和膜片等。
②作用：把声信号变成电信号（即变化的电流）。
③工作原理：当人对着话筒讲话时，声波使膜片振动，膜片忽松忽紧地挤压碳粒，电阻随之发生变化，在电路中产生随声音振动而变化的电流，话筒相当于一个可变电阻器。
（2）听筒
①主要组成：电磁铁、膜片。
②作用：把电信号还原成声信号。
③工作原理：当从话筒中传来随说话声音的振动而产生强弱变化的电流时，电磁铁对膜片的吸引力大小也发生变化，使膜片振动起来，产生和对方说话声音相同的声音，把电信号转换为声信号。
2. 电话机工作电路图
同一部电话中，话筒和听筒是并联的；两部电话中（对方的电话），话筒与对方的听筒是串联的，对方的话筒与自己的听筒是串联的（选填“串联”或“并联”）。
二、电话交换机
1. 电话交换机的作用
电话交换机的作用：减少电话线的数量，提高线路的利用率。便于通话时接通，通话完毕断开。
电话交换机 电话交换机的连接
2. 电话交换机的连接
（1）一个地区的电话都接到同一台交换机上，每部电话都编上号码。使用时，交换机把需要通话的两部电话接通，通话完毕再将线路断开。
（2）如果在一台交换机与另一台交换机之间连上若干电话线，这样两个不同的交换机的用户就能互相通电话了。
例如：北京地区电话交换机的编号（即区号）010，上海地区电话交换机的编号（即区号） 021。使用时，交换机把需要通话的两部电话接通，通话完毕再将线路断开。
3. 电话交换机的发展
（1）早期的电话交换机是依靠话务员手工操作来接线和断线的，工作效率低，劳动强度大。
（2）1891年出现了自动电话交换机，它通过电磁继电器进行接线。
（3）现代的程控电话交换机利用了电子计算机技术，只要事先给交换机中的电脑输入所需的程序，电脑就能“见机行事”，能按用户所拨的号码自动接通话机。
4. 电话“占线”的原因
打电话时，有时出现“占线”现象。实际上，当时对方的话机并不一定在使用，而常常是两台交换机之间有太多的用户要通话，它们之间的电话线不够用了。这个现象在打长途电话时比较常见。
三、模拟通信和数字通信
1. 模拟通信与数字通信
（1）模拟通信
在话筒将声音转换成信号电流时，这种信号电流的频率、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做模拟信号，使用模拟信号的通信方式叫做模拟通信。
（2）数字通信
①用不同符号的不同组合表示的信号叫数字信号，这种通信方式叫数字通信。
莫尔斯电码 常见数字信号的组成方式
②常见数字信号的组成方式
用点和画；发声、发光的长短；电压、电流的有无；数字0和1；磁体的N、S极等不同符号信息都可组成数字信号，用来传递丰富多彩的声音、图像等各种信息。
数字通信是一种既现代又古老的通信方式。烽火、旗语、电报和网络等传递信息的方式都是数字通信（选填“模拟”或“数字”）。
2. 模拟通信与数字通信的特点
（1）模拟信号
模拟信号在长距离传输和多次加工、放大的过程中，信号电流的波形会改变，从而使信号丢失一些信息，表现为声音、图像的失真，严重时会使通信中断。
模拟信号 数字信号
（2）数字信号
目前，通常的数字信号只包含两种不同的状态，形式简单，所以抗干扰能力特别强。由于电子计算机是以数字形式工作的，数字信号可以很方便地用电子计算机加工处理，发挥计算机的巨大威力。数字信号还可以通过不同的编码进行加密。
现代的电话已全部采用数字信号进行传输和处理，用数字信号传输的电视节目也已经进入家庭。
第2节 电磁波的海洋
一、电磁波是怎样产生的
1. 水波、声波的产生
声波与水波都是都是由于物体发生振动产生的。
水波 声波
2. 实验探究：电磁波是怎样产生的
【实验】（1）如图所示，打开收音机的开关，旋至没有电台的位置，将音量调大，取一节干电池和一根导线，拿到收音机附近；
（2）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相连，从收音机中能听到一次“喀喀”声后，之后就没有“喀喀”的声音了（选填“有”或“没有”）；
（3）将导线的一端与电池的其中一极反复摩擦，使它们时断时续地接触，能从收音机中不断听到“喀喀”声。
【实验分析】
（1）用导线连接电池正、负极。刚接通时电流从无到有，听到“喀喀”声，说明变化的电流产生电磁波。接通后电流稳定不再变化，没有声音，说明稳定的电流不产生电磁波。
（2）导线的一端摩擦电池的一极，导线中电流不断变化，听到连续不断的“喀喀”声，说明变化的电流产生电磁波。
【实验结论】当电路中有迅速变化的电流时，其周围会产生电磁波。
3. 电磁波的产生
（1）电磁波：导线中电流的迅速变化会在空间激起（产生） 电磁波。
（2）电磁波传递信息：广播电台、电视台以及移动电话靠复杂的电子线路来产生迅速变化的电流，发出电磁波。虽然电磁波看不见、摸不到，但它确实可以给我们传递各种信息。
二、电磁波是怎样传播的
1. 波长、频率、波速
（1）波长
在一列波的传播中，凸起的最高处叫做波峰；凹下的最低处叫做波谷。邻近两个波峰（或波谷）之间的距离叫做波长，用λ表示。
单位：米（m）、厘米（cm）、毫米（mm）等。
（2）频率
波在1秒内传播波长的个数叫做波的频率。用字母 f 表示。
单位：赫兹（Hz），其他单位：千赫（kHz）、 兆赫（MHz）。如上右图所示，这是某一列波在0.2秒内传播的情况，则波长个数为6个，该波的频率f =6/（0.2S）=30Hz
（3）波速
波不停地向远处传播，用来描述波传播快慢的物理量叫做波速。单位：米/秒（m/s）
（4）波速、波长与频率的关系
波速=波长×频率，即 v= λf。如上右图所示，如果该波的波长为0.1m，频率f =30Hz，则波速v= λf= 0.1m×30Hz =3m/s
2. 探究电磁波的传播
【进行实验】如图所示，将一部手机置于一密封玻璃罩内，用另一部手机呼叫它，可以听到玻璃罩内的手机发出的铃声，同时看见手机屏幕闪烁。然后，用抽气机逐渐向外抽气会发现铃声越来越小，但玻璃罩内的手机屏幕仍然闪烁，同时呼叫它的手机也仍然是连通状态。
【实验结论】电磁波的传播不需要介质，电磁波能够在真空中传播。
3. 描述电磁波的物理量
（1）电磁波的波速
真空中电磁波的波速为c，其数值大约为30万千米每秒。目前公认的数值是c=2.99792458×108 m/s=3.0×108 m/s，电磁波的传播速度与光在真空中的传播速速相同。
（2）电磁波的频率
电磁波频率的单位也是赫兹（Hz）。因为通常电磁波的频率都很高，所以常用的单位还有千赫（kHz）和兆赫（MHz）。
4. 电磁波家族及电磁波的应用
（1）电磁波家族
电磁波有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、 γ射线等。各种光和射线都是波长不同的电磁波。
（2）无线电波
①定义：电磁波中用于广播、电视和移动电话的是频率为数百千赫至数百兆赫的那一部分，叫做无线电波（无线电技术中使用的电磁波）。
②特点：无线电波的波长从几毫米到几千米，通常根据波长或频率把无线电波分成几个波段，包括长波、中波、短波、微波等。
（3）电磁波的应用
①无线电波：用于广播、电视和移动电话；②红外线：家电的遥控器；③微波：可用来加热食品；④紫外线：可用来灭菌；⑤X射线：医学上用来做透视检查；⑥γ射线：可用来金属探伤；⑦探测宇宙：射电望远镜。
5. 微波炉
（1）微波炉的原理
我们生活中常常见到的微波炉，就是用电磁波来加热食品的。微波炉内有很强的电磁波，它的波长很短，所以叫做微波。食物的分子在微波的作用下剧烈振动，使得内能增加，温度升高。
（2）使用微波炉的注意事项
食物中的水分子比其他分子更容易吸收微波的能量，所以含水量高的食物在微波炉中温度上升更快。微波炉中不能使用金属容器（选填“能”或“不能”），因为会损坏微波炉。微波同其他频率的电磁波一样，过量的照射对人体有害（选填“有害”或“有益”）。
第3节 广播、电视和移动通信
一、无线电广播信号的发射和接收
1. 信号的发射——广播电台完成
（1）主要由三部分组成：话筒、调制器、天线。
（2）无线电广播信号的发射由广播电台完成。话筒把播音员的声音信号转换成电信号，然后用调制器把音频电信号加载到高频电流上，再通过天线产生电磁波发射到空中。
2. 信号的接收——收音机完成
（1）选台：为接收在空间传播的无线电波，收音机使用天线进行接收。利用收音机的“调谐器”，可以选出我们需要的某一频率的电磁波，这一过程叫做选台（调谐）。
（2）解调：由调谐器选出的信号含有高频电流成分，需要通过“解调器”将其滤去，把音频信号留下。
（3）放大：把音频信号放大后送到扬声器里，这一过程叫做放大。
（4）扬声器把音频信号转换为声音信号。
3. 扩展性实验 ——电磁波的发射与接收
电磁波的发射与接收可以用下列数字化实验设备来直观地显现。
如图所示，电磁波发射器可以发射不同频率的电磁波，接收器接收到电磁波信号后，通过传感器、采集器将电磁波信号输入到计算机，我们就可以在计算机屏幕上观察到电磁波信号。改变发射器发出的电磁波的频率，可以观察信号的变化。
二、电视的发射和接收
1. 电视信号的发射
摄像机把图像信号变成电信号，发射机把电信号加载到频率很高的电流上，通过发射天线发射到空中。
2. 电视信号的接收
电视机的接收天线把高频信号接收通过接收机把信号取出并放大，由显示器把它还原成图像。
三、移动电话
1. 移动电话的工作原理
移动电话是靠空间的电磁波来传递信息的；移动电话既是无线电发射台，也是无线电接收台（发射接收二合一） 。它用电磁波把讲话的信息发射到空中；同时它又在空中捕获电磁波，得到对方讲话的信息。
2. 移动电话的优点与缺点
（1）优点：移动电话的体积小，使用方便，使用半径大，不需电话线。
（2）缺点：只能在携带信号的电磁波能够辐射到的区域内才能够进行通话，受区域限制。
3. 基地台
移动电话的体积很小，发射功率不大；它的天线也很简单，灵敏度不高。因此，它跟其他用户的通话要靠较大的固定无线电台转接。这种固定的电台叫做基地台，跟电话交换机相连。城市中高大建筑物上常常可以看到移动通信基地台的天线。
移动电话 无绳电话
4. 无绳电话
有一种可移动的电话叫无绳电话，座机和手机之间没有电话线，但各有一个天线，它们通过无线电波来沟通。无绳电话的主机接在市话网上，相当于一个小型基地台。手机不能离主机太远，工作区域大约在几十米到几百米范围内。
5. 音频、视频、射频和频道
（1）音频信号
由声音转换成的电信号，它的频率跟声音的频率相同，在几十赫到几千赫之间，叫音频信号。
（2）视频信号
由图像转换成的电信号，它的频率在几赫到几兆赫之间，叫做视频信号。
（3）射频电流
音频电流和视频电流在空间激发电磁波的能力都很差，需要把它们加载到频率更高的电流上，产生电磁波发射到天空中，这种电流叫做射频电流。
观看数字光碟DCD时不需要把信号发射到天空，可以直接把音频信号和视频信输给电视机，这时就要分别把DCD机送来的音频、视频信号接到电视机上标着A、V字母的插口上。
（4）频道
不同的电视台使用不同的射频范围进行广播，以免互相干扰；这一个个不同的频率范围叫频道。
第4节 越来越宽的信息之路
一、微波通信
1. 传输信息与频率的关系
信息理论表明：作为载体的电磁波，频率越高，相同时间内传输的信息就越多。相同时间内，电视广播比电台广播能传递更多的信息。
2. 微波
（1）波长和频率范围：微波波长在 10m~1mm之间，频率在30MHz~3×105MHz之间。
（2）性质：微波的性质接近光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射。
3. 微波通信
（1）概念：利用微波进行的通信称为微波通信。
（2）微波中继站：微波大致沿直线传播，不能绕地球表面绕射。因此必须每隔50km左右就要建设一个中继站，可以把上一站传来的微波信号经过接收、放大处理后，再发射到下一站去。
（3）微波通信的优点
①频率高，传输信息的容量大；
②质量好，可以传送很远的距离；
③大致沿直线传播，受大气干扰小，能量损耗小，收到的信号强且稳定。
（4）微波通信的缺点
需要大量中继站进行信号处理，且信号传递的距离越远，需要的中继站越多。在遇到雪山、大洋，根本无法建设中继站时，微波通信几乎无法继续。
二、卫星通信
1. 卫星通信的概念
利用通信卫星做微波通信的中继站来进行通信的方式叫卫星通信。
2. 同步通信
地球同步卫星即地球同步轨道卫星，是运行在地球同步轨道上的人造卫星，距离地球约36000
km，卫星的运行方向与地球的自转方向相同、运动周期与地球自转一周的时间相等，所以叫做“同步通信卫星”。
3. 全球通信
在地球周围均匀地配置三颗通信卫星，就可以覆盖几乎全部的地球表面，实现全球通信。
4. 卫星通信的组成
由通信卫星、地面站和传输系统三部分组成。卫星通信的工作原理是将卫星发射到赤道上空36000km处的对地静止轨道上，利用卫星上的通信转发器接收由地面站发射的信号，并对信号进行放大变频后转发给其他地面站，从而完成两个地面站之间的传输。
5. 卫星通信特点
通信范围大，只要在卫星发射的电磁波覆盖的范围内均可进行通信；不易受陆地灾害影响，建设速度快；易于实现广播和多址通信。
6. 中国北斗卫星导航系统
北斗卫星导航系统是我国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设运行的全球卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要时空基础设施。
三、光纤通信
1. 激光
（1）激光的概念：频率单一、方向高度集中的光叫激光。
（2）激光通信容量更大：我们已经知道，电磁波的传播速度等于光速，实际上光也是一种电磁波。与微波相比，光的频率更高。如果用光来通信，这条“高速公路”要比短波、微波的“公路”宽出百万倍、千万倍。
2. 光导纤维
（1）光导纤维简称光纤，是一种非常细的玻璃丝，激光可在光纤里传播，不受外界干扰。
实用的光纤是比人的头发丝稍粗的玻璃丝，通信用光纤的外径一般为125~140 μm。一般所说的光纤是由纤芯和包层组成，纤芯完成信号的传输，包层与纤芯的折射率不同，将光信号封闭在纤芯中传输并起到保护纤芯的作用。工程中一般将多条光纤固定在一起构成光缆。
（2）光导纤维传光原理
光导纤维传播激光的原理是光的全反射。携带信息的激光从光导纤维的一端射入，在光纤内部传播时，发生的是全反射，在内壁上多次反射，从另一端射出，这样就把它携带的信息传到了远方。
3. 光纤通信
光纤通信是利用激光在光导纤维中传输信息的一种通信方式。由于光的频率很高，在一定时间内可以传输大量信息。
我国光缆通信的发展十分迅速，目前光缆可以通达所有地区（市、州），而且还与其他国家合作修建了跨越太平洋的海底光缆。光纤通信已经成为我国长途通信的骨干力量。
4. 光纤通信的优点
（1）传输频带极宽，通信容量很大；
（2）光纤衰减小，无中继设备，传输距离远；
（3）不受电磁干扰，通信质量高，保密性好。
5. 光纤通讯技术的发展
光纤通讯技术是近几十年才发展起来的。1960年，美国物理学家西奥多·梅曼在佛罗里达州迈阿密的研究实验室里，制成了世界上第一台红宝石激光器。1966年，华裔物理学家高锟提出用光纤通信的构想，并得以实现，高锟被誉为“光纤之父”。
四、网络通信
1. 网络通信
计算机可以高速处理各种信息，把计算机联在一起，可以进行网络通信。计算机之间的联结，除了使用金属导线外，还用了光缆、通信卫星等各种通信手段。
如果某人的计算机跟一个叫做服务器的大计算机相联，就是平常说的“上网”。世界上最大的计算器网络是因特网。
2. 计算机服务器
计算机服务器是指在计算机网络中提供服务的一种计算机系统，它提供应用程序的服务，可以接受客户端的请求并提供相应的服务功能。服务器通常配备高效的硬件和软件资源，用于处理大量的请求和数据，在网络上起到“服务商”的角色。
3. 网络通信的应用
（1）电子邮件
①电子邮件是人们经常使用的网络通信形式，它不仅可以传送文字，也可以把照片、语言及任何信息变成数字文件进行传送。
每个电子信箱都有自己的“地址”，这样才能把邮件送到正确的地方。电子信箱地址的格式为：用户名、符号“@”和域名三部分。如xialin@，这表示信箱属于一个自称“xialin”的人，他的服务器名叫。其中“cn”是China的简写，表示这个服务器是在中国注册的。
②电子邮件的传送
发送方通过计算机输入信息并传送到与计算机相联系的服务器A→服务器A将信息传送到与接收方计算机相连接的服务器B→服务器B将信息再传送到接收方计算机中，即可显示甲的信息。
（2）网络通信的一些应用
除了通过网络收发电子邮件外，还可以通过网络通信系统查阅资料、看新闻、购物、进行视频点播，另外还可以通过网络进行远程教育、远程医疗等。
一、电流把信息传到远方
1. 电话的结构及工作原理
最简单的电话由话筒和听筒组成。为了完成通话，话筒和听筒之间要连上一对电话线。话筒把声音转换成变化的电流，电流沿着导线把信息传到远方。在另一端，电流使听筒的膜片振动，携带信息的电流又转换成了声音。
电话 话筒 听筒
（1）话筒
①主要组成：碳粒和膜片等。
②作用：把声信号变成电信号（即变化的电流）。
③工作原理：当人对着话筒讲话时，声波使膜片振动，膜片忽松忽紧地挤压碳粒，电阻随之发生变化，在电路中产生随声音振动而变化的电流，话筒相当于一个可变电阻器。
（2）听筒
①主要组成：电磁铁、膜片。
②作用：把电信号还原成声信号。
③工作原理：当从话筒中传来随说话声音的振动而产生强弱变化的电流时，电磁铁对膜片的吸引力大小也发生变化，使膜片振动起来，产生和对方说话声音相同的声音，把电信号转换为声信号。
2. 电话机工作电路图
同一部电话中，话筒和听筒是并联的；两部电话中（对方的电话），话筒与对方的听筒是串联的，对方的话筒与自己的听筒是串联的（选填“串联”或“并联”）。
二、电话交换机
1. 电话交换机的作用
电话交换机的作用：减少电话线的数量，提高线路的利用率。便于通话时接通，通话完毕断开。
电话交换机 电话交换机的连接
2. 电话交换机的连接
（1）一个地区的电话都接到同一台交换机上，每部电话都编上号码。使用时，交换机把需要通话的两部电话接通，通话完毕再将线路断开。
（2）如果在一台交换机与另一台交换机之间连上若干电话线，这样两个不同的交换机的用户就能互相通电话了。
例如：北京地区电话交换机的编号（即区号）010，上海地区电话交换机的编号（即区号） 021。使用时，交换机把需要通话的两部电话接通，通话完毕再将线路断开。
3. 电话交换机的发展
（1）早期的电话交换机是依靠话务员手工操作来接线和断线的，工作效率低，劳动强度大。
（2）1891年出现了自动电话交换机，它通过电磁继电器进行接线。
（3）现代的程控电话交换机利用了电子计算机技术，只要事先给交换机中的电脑输入所需的程序，电脑就能“见机行事”，能按用户所拨的号码自动接通话机。
4. 电话“占线”的原因
打电话时，有时出现“占线”现象。实际上，当时对方的话机并不一定在使用，而常常是两台交换机之间有太多的用户要通话，它们之间的电话线不够用了。这个现象在打长途电话时比较常见。
三、模拟通信和数字通信
1. 模拟通信与数字通信
（1）模拟通信
在话筒将声音转换成信号电流时，这种信号电流的频率、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做模拟信号，使用模拟信号的通信方式叫做模拟通信。
（2）数字通信
①用不同符号的不同组合表示的信号叫数字信号，这种通信方式叫数字通信。
莫尔斯电码 常见数字信号的组成方式
②常见数字信号的组成方式
用点和画；发声、发光的长短；电压、电流的有无；数字0和1；磁体的N、S极等不同符号信息都可组成数字信号，用来传递丰富多彩的声音、图像等各种信息。
数字通信是一种既现代又古老的通信方式。烽火、旗语、电报和网络等传递信息的方式都是数字通信（选填“模拟”或“数字”）。
2. 模拟通信与数字通信的特点
（1）模拟信号
模拟信号在长距离传输和多次加工、放大的过程中，信号电流的波形会改变，从而使信号丢失一些信息，表现为声音、图像的失真，严重时会使通信中断。
模拟信号 数字信号
（2）数字信号
目前，通常的数字信号只包含两种不同的状态，形式简单，所以抗干扰能力特别强。由于电子计算机是以数字形式工作的，数字信号可以很方便地用电子计算机加工处理，发挥计算机的巨大威力。数字信号还可以通过不同的编码进行加密。
现代的电话已全部采用数字信号进行传输和处理，用数字信号传输的电视节目也已经进入家庭。
第2节 电磁波的海洋
一、电磁波是怎样产生的
1. 水波、声波的产生
声波与水波都是都是由于物体发生振动产生的。
水波 声波
2. 实验探究：电磁波是怎样产生的
【实验】（1）如图所示，打开收音机的开关，旋至没有电台的位置，将音量调大，取一节干电池和一根导线，拿到收音机附近；
（2）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相连，从收音机中能听到一次“喀喀”声后，之后就没有“喀喀”的声音了（选填“有”或“没有”）；
（3）将导线的一端与电池的其中一极反复摩擦，使它们时断时续地接触，能从收音机中不断听到“喀喀”声。
【实验分析】
（1）用导线连接电池正、负极。刚接通时电流从无到有，听到“喀喀”声，说明变化的电流产生电磁波。接通后电流稳定不再变化，没有声音，说明稳定的电流不产生电磁波。
（2）导线的一端摩擦电池的一极，导线中电流不断变化，听到连续不断的“喀喀”声，说明变化的电流产生电磁波。
【实验结论】当电路中有迅速变化的电流时，其周围会产生电磁波。
3. 电磁波的产生
（1）电磁波：导线中电流的迅速变化会在空间激起（产生） 电磁波。
（2）电磁波传递信息：广播电台、电视台以及移动电话靠复杂的电子线路来产生迅速变化的电流，发出电磁波。虽然电磁波看不见、摸不到，但它确实可以给我们传递各种信息。
二、电磁波是怎样传播的
1. 波长、频率、波速
（1）波长
在一列波的传播中，凸起的最高处叫做波峰；凹下的最低处叫做波谷。邻近两个波峰（或波谷）之间的距离叫做波长，用λ表示。
单位：米（m）、厘米（cm）、毫米（mm）等。
（2）频率
波在1秒内传播波长的个数叫做波的频率。用字母 f 表示。
单位：赫兹（Hz），其他单位：千赫（kHz）、 兆赫（MHz）。如上右图所示，这是某一列波在0.2秒内传播的情况，则波长个数为6个，该波的频率f =6/（0.2S）=30Hz
（3）波速
波不停地向远处传播，用来描述波传播快慢的物理量叫做波速。单位：米/秒（m/s）
（4）波速、波长与频率的关系
波速=波长×频率，即 v= λf。如上右图所示，如果该波的波长为0.1m，频率f =30Hz，则波速v= λf= 0.1m×30Hz =3m/s
2. 探究电磁波的传播
【进行实验】如图所示，将一部手机置于一密封玻璃罩内，用另一部手机呼叫它，可以听到玻璃罩内的手机发出的铃声，同时看见手机屏幕闪烁。然后，用抽气机逐渐向外抽气会发现铃声越来越小，但玻璃罩内的手机屏幕仍然闪烁，同时呼叫它的手机也仍然是连通状态。
【实验结论】电磁波的传播不需要介质，电磁波能够在真空中传播。
3. 描述电磁波的物理量
（1）电磁波的波速
真空中电磁波的波速为c，其数值大约为30万千米每秒。目前公认的数值是c=2.99792458×108 m/s=3.0×108 m/s，电磁波的传播速度与光在真空中的传播速速相同。
（2）电磁波的频率
电磁波频率的单位也是赫兹（Hz）。因为通常电磁波的频率都很高，所以常用的单位还有千赫（kHz）和兆赫（MHz）。
4. 电磁波家族及电磁波的应用
（1）电磁波家族
电磁波有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、 γ射线等。各种光和射线都是波长不同的电磁波。
（2）无线电波
①定义：电磁波中用于广播、电视和移动电话的是频率为数百千赫至数百兆赫的那一部分，叫做无线电波（无线电技术中使用的电磁波）。
②特点：无线电波的波长从几毫米到几千米，通常根据波长或频率把无线电波分成几个波段，包括长波、中波、短波、微波等。
（3）电磁波的应用
①无线电波：用于广播、电视和移动电话；②红外线：家电的遥控器；③微波：可用来加热食品；④紫外线：可用来灭菌；⑤X射线：医学上用来做透视检查；⑥γ射线：可用来金属探伤；⑦探测宇宙：射电望远镜。
5. 微波炉
（1）微波炉的原理
我们生活中常常见到的微波炉，就是用电磁波来加热食品的。微波炉内有很强的电磁波，它的波长很短，所以叫做微波。食物的分子在微波的作用下剧烈振动，使得内能增加，温度升高。
（2）使用微波炉的注意事项
食物中的水分子比其他分子更容易吸收微波的能量，所以含水量高的食物在微波炉中温度上升更快。微波炉中不能使用金属容器（选填“能”或“不能”），因为会损坏微波炉。微波同其他频率的电磁波一样，过量的照射对人体有害（选填“有害”或“有益”）。
第3节 广播、电视和移动通信
一、无线电广播信号的发射和接收
1. 信号的发射——广播电台完成
（1）主要由三部分组成：话筒、调制器、天线。
（2）无线电广播信号的发射由广播电台完成。话筒把播音员的声音信号转换成电信号，然后用调制器把音频电信号加载到高频电流上，再通过天线产生电磁波发射到空中。
2. 信号的接收——收音机完成
（1）选台：为接收在空间传播的无线电波，收音机使用天线进行接收。利用收音机的“调谐器”，可以选出我们需要的某一频率的电磁波，这一过程叫做选台（调谐）。
（2）解调：由调谐器选出的信号含有高频电流成分，需要通过“解调器”将其滤去，把音频信号留下。
（3）放大：把音频信号放大后送到扬声器里，这一过程叫做放大。
（4）扬声器把音频信号转换为声音信号。
3. 扩展性实验 ——电磁波的发射与接收
电磁波的发射与接收可以用下列数字化实验设备来直观地显现。
如图所示，电磁波发射器可以发射不同频率的电磁波，接收器接收到电磁波信号后，通过传感器、采集器将电磁波信号输入到计算机，我们就可以在计算机屏幕上观察到电磁波信号。改变发射器发出的电磁波的频率，可以观察信号的变化。
二、电视的发射和接收
1. 电视信号的发射
摄像机把图像信号变成电信号，发射机把电信号加载到频率很高的电流上，通过发射天线发射到空中。
2. 电视信号的接收
电视机的接收天线把高频信号接收通过接收机把信号取出并放大，由显示器把它还原成图像。
三、移动电话
1. 移动电话的工作原理
移动电话是靠空间的电磁波来传递信息的；移动电话既是无线电发射台，也是无线电接收台（发射接收二合一） 。它用电磁波把讲话的信息发射到空中；同时它又在空中捕获电磁波，得到对方讲话的信息。
2. 移动电话的优点与缺点
（1）优点：移动电话的体积小，使用方便，使用半径大，不需电话线。
（2）缺点：只能在携带信号的电磁波能够辐射到的区域内才能够进行通话，受区域限制。
3. 基地台
移动电话的体积很小，发射功率不大；它的天线也很简单，灵敏度不高。因此，它跟其他用户的通话要靠较大的固定无线电台转接。这种固定的电台叫做基地台，跟电话交换机相连。城市中高大建筑物上常常可以看到移动通信基地台的天线。
移动电话 无绳电话
4. 无绳电话
有一种可移动的电话叫无绳电话，座机和手机之间没有电话线，但各有一个天线，它们通过无线电波来沟通。无绳电话的主机接在市话网上，相当于一个小型基地台。手机不能离主机太远，工作区域大约在几十米到几百米范围内。
5. 音频、视频、射频和频道
（1）音频信号
由声音转换成的电信号，它的频率跟声音的频率相同，在几十赫到几千赫之间，叫音频信号。
（2）视频信号
由图像转换成的电信号，它的频率在几赫到几兆赫之间，叫做视频信号。
（3）射频电流
音频电流和视频电流在空间激发电磁波的能力都很差，需要把它们加载到频率更高的电流上，产生电磁波发射到天空中，这种电流叫做射频电流。
观看数字光碟DCD时不需要把信号发射到天空，可以直接把音频信号和视频信输给电视机，这时就要分别把DCD机送来的音频、视频信号接到电视机上标着A、V字母的插口上。
（4）频道
不同的电视台使用不同的射频范围进行广播，以免互相干扰；这一个个不同的频率范围叫频道。
第4节 越来越宽的信息之路
一、微波通信
1. 传输信息与频率的关系
信息理论表明：作为载体的电磁波，频率越高，相同时间内传输的信息就越多。相同时间内，电视广播比电台广播能传递更多的信息。
2. 微波
（1）波长和频率范围：微波波长在 10m~1mm之间，频率在30MHz~3×105MHz之间。
（2）性质：微波的性质接近光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射。
3. 微波通信
（1）概念：利用微波进行的通信称为微波通信。
（2）微波中继站：微波大致沿直线传播，不能绕地球表面绕射。因此必须每隔50km左右就要建设一个中继站，可以把上一站传来的微波信号经过接收、放大处理后，再发射到下一站去。
（3）微波通信的优点
①频率高，传输信息的容量大；
②质量好，可以传送很远的距离；
③大致沿直线传播，受大气干扰小，能量损耗小，收到的信号强且稳定。
（4）微波通信的缺点
需要大量中继站进行信号处理，且信号传递的距离越远，需要的中继站越多。在遇到雪山、大洋，根本无法建设中继站时，微波通信几乎无法继续。
二、卫星通信
1. 卫星通信的概念
利用通信卫星做微波通信的中继站来进行通信的方式叫卫星通信。
2. 同步通信
地球同步卫星即地球同步轨道卫星，是运行在地球同步轨道上的人造卫星，距离地球约36000
km，卫星的运行方向与地球的自转方向相同、运动周期与地球自转一周的时间相等，所以叫做“同步通信卫星”。
3. 全球通信
在地球周围均匀地配置三颗通信卫星，就可以覆盖几乎全部的地球表面，实现全球通信。
4. 卫星通信的组成
由通信卫星、地面站和传输系统三部分组成。卫星通信的工作原理是将卫星发射到赤道上空36000km处的对地静止轨道上，利用卫星上的通信转发器接收由地面站发射的信号，并对信号进行放大变频后转发给其他地面站，从而完成两个地面站之间的传输。
5. 卫星通信特点
通信范围大，只要在卫星发射的电磁波覆盖的范围内均可进行通信；不易受陆地灾害影响，建设速度快；易于实现广播和多址通信。
6. 中国北斗卫星导航系统
北斗卫星导航系统是我国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设运行的全球卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要时空基础设施。
三、光纤通信
1. 激光
（1）激光的概念：频率单一、方向高度集中的光叫激光。
（2）激光通信容量更大：我们已经知道，电磁波的传播速度等于光速，实际上光也是一种电磁波。与微波相比，光的频率更高。如果用光来通信，这条“高速公路”要比短波、微波的“公路”宽出百万倍、千万倍。
2. 光导纤维
（1）光导纤维简称光纤，是一种非常细的玻璃丝，激光可在光纤里传播，不受外界干扰。
实用的光纤是比人的头发丝稍粗的玻璃丝，通信用光纤的外径一般为125~140 μm。一般所说的光纤是由纤芯和包层组成，纤芯完成信号的传输，包层与纤芯的折射率不同，将光信号封闭在纤芯中传输并起到保护纤芯的作用。工程中一般将多条光纤固定在一起构成光缆。
（2）光导纤维传光原理
光导纤维传播激光的原理是光的全反射。携带信息的激光从光导纤维的一端射入，在光纤内部传播时，发生的是全反射，在内壁上多次反射，从另一端射出，这样就把它携带的信息传到了远方。
3. 光纤通信
光纤通信是利用激光在光导纤维中传输信息的一种通信方式。由于光的频率很高，在一定时间内可以传输大量信息。
我国光缆通信的发展十分迅速，目前光缆可以通达所有地区（市、州），而且还与其他国家合作修建了跨越太平洋的海底光缆。光纤通信已经成为我国长途通信的骨干力量。
4. 光纤通信的优点
（1）传输频带极宽，通信容量很大；
（2）光纤衰减小，无中继设备，传输距离远；
（3）不受电磁干扰，通信质量高，保密性好。
5. 光纤通讯技术的发展
光纤通讯技术是近几十年才发展起来的。1960年，美国物理学家西奥多·梅曼在佛罗里达州迈阿密的研究实验室里，制成了世界上第一台红宝石激光器。1966年，华裔物理学家高锟提出用光纤通信的构想，并得以实现，高锟被誉为“光纤之父”。
四、网络通信
1. 网络通信
计算机可以高速处理各种信息，把计算机联在一起，可以进行网络通信。计算机之间的联结，除了使用金属导线外，还用了光缆、通信卫星等各种通信手段。
如果某人的计算机跟一个叫做服务器的大计算机相联，就是平常说的“上网”。世界上最大的计算器网络是因特网。
2. 计算机服务器
计算机服务器是指在计算机网络中提供服务的一种计算机系统，它提供应用程序的服务，可以接受客户端的请求并提供相应的服务功能。服务器通常配备高效的硬件和软件资源，用于处理大量的请求和数据，在网络上起到“服务商”的角色。
3. 网络通信的应用
（1）电子邮件
①电子邮件是人们经常使用的网络通信形式，它不仅可以传送文字，也可以把照片、语言及任何信息变成数字文件进行传送。
每个电子信箱都有自己的“地址”，这样才能把邮件送到正确的地方。电子信箱地址的格式为：用户名、符号“@”和域名三部分。如xialin@，这表示信箱属于一个自称“xialin”的人，他的服务器名叫。其中“cn”是China的简写，表示这个服务器是在中国注册的。
②电子邮件的传送
发送方通过计算机输入信息并传送到与计算机相联系的服务器A→服务器A将信息传送到与接收方计算机相连接的服务器B→服务器B将信息再传送到接收方计算机中，即可显示甲的信息。
（2）网络通信的一些应用
除了通过网络收发电子邮件外，还可以通过网络通信系统查阅资料、看新闻、购物、进行视频点播，另外还可以通过网络进行远程教育、远程医疗等。
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