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第十七章电磁波与现代通信一、信息与信息传播二、电磁波及其传播1、了解人类特有的信息有哪三种，知道信息和和信息传播活动经历的五次巨大变革。2、了解振幅、周期与频率、波长与波速的物理意义；知道波长、频率和波速的关系，会用v=λf进行简单的计算，了解波在信息传播中的作用；3、知道光是电磁波，知道电磁波在真空中的传播速度；电磁波的传播过程就是能量的传递过程。4、了解电磁屏蔽。5、了解电磁波谱。学习目标一、信息定义：信息是各种有意义的消息。消息中包含的内容越多，信息量越大。人们对信息远距离传递的愿望————千里眼——顺风耳看听信息和信息传播活动所经历的五次巨大变革语言的诞生文字的诞生印刷的发明电磁波的应用计算机技术的应用古代人传递信息的方法旗语驿传信鸽烽火台近代人、现代人传递信息的方法电报通信是在1837年由美国S.F.B.莫尔斯首先试验成功的电报1892年纽约芝加哥的电话线路开通。电话发明人贝尔第一个试音：“喂，芝加哥”，这一历史性声音被记录下来1876年3月7日，美国科学家贝尔成为电话发明的专利人自从使用了增音器之后，连接美国和欧洲大陆的电话成为可能1882年，磁性壁挂电话美军在越南战争时使用的移动电话1969年，可视电话现在的手机越来越小，功能越来越多美国电报电话公司的手表式电电话的构造和原理(老式)电话话筒听筒：金属盒、碳粒、膜片：永磁体、线圈、薄铁膜片——把声信号变成电信号——把电信号还原成声信号→电流通过电话线把信息传到远方活动：自制有线电报机与接收机•设计：我们想利用桌上的实验器材设计一个电路，分别在自己一方按下开关时，对方一侧的电灯就会发光。•发电报活动•这种有线电报的优点是什么？缺点是什么？•请设想一下应该怎样传播信息才更加合理？自制有线电报机与接收机操作记住电码（用点和划表示数据）与对方约定密码发一简单“电报”给对方，看其是否正确“翻译”出你表达的内容评价分析有线电报的优缺点设想更合理的信息传播方式莫尔斯电码收音机利用无线电波传递信息赫兹麦克斯韦二、电磁波及传播一、电磁波的发展史•由法拉第定律知，线圈中若有变化的磁场，会产生感应电动势，即产生电场。•1865年麦克斯韦推论出随时间而变的电场也能产生磁场，并修改了安培定律。•其后，麦克斯韦综合了有关电与磁的库仑定律、法拉第定律以及安培定律，推导出一组方程式，称为麦克斯韦电磁场方程式，以理论方式预测电磁波的存在与性质。•1888年赫兹以实验证实电磁波的存在。•1901年马可尼成功传送无线电横越大西洋，开启电磁波在通讯的应用。活动17.2验证电磁波的存在1.空中充满了大量不同频率的电磁波电磁波是在空间传播的周期性变化的电磁场结论:变化的电流能产生电磁波。1.波的基本特征把周期性变化的凹凸（或疏密）相间的运动形态传播出去问题运动形态包含了些什么？能量、信息同时把波源的能量及信息传播出去波横波纵波波波长λ2.有关波的几个概念（1）振幅A波源偏离平衡位置的最大距离振幅A（2）波长λ两相临波峰（或波谷）之间的距离振动强弱（3）周期T波源振动一次所需时间（4）频率f波源1s钟振动的次数T＝1f波长λ波在一个周期T内传播的距离设波的传播速度为V有V＝λTV＝λf或振动快慢P67例题已知：λ＝5.71mf＝52.5MHz=52.5×106Hz求：波速VV＝λf＝5.71m×52.5×106Hz解：＝299.75×106m/s≈3×108m/s＝光速光波属于电磁波练习：P701电磁波的特性（2）电磁波能在真空中传播，其传播速度等于光速：c＝3×108m/s（3）金属网（或封闭的金属容器）对电磁波有屏蔽作用不同频率的电磁波真空中的传播速度相同（1）电磁波是在空间传播的周期性变化的电磁场10241018101610141010106fHzλ（m）4.电磁波谱fλ电磁波谱包括:γ射线、X射线、光波（包括紫外线、可见光和红外线）微波和无线电波等特点：频率高的波长短无线电波频率，波长。低长γ射线频率，波长。高短微波炉微波炉是用微波烧饭做菜的。微波是一种电磁波，不过它的波长比短波更短，属于超短波。这种电磁波的能量不仅比通常的无线电波大得多，而且还很有“个性”：微波一遇到铜、铝、不锈钢之类金属就发生反射，所以导体根本无法吸取它的能量；微波能自由透过玻璃、陶瓷、塑料等绝缘材料不会消耗能量；但含有水分的淀粉、蔬菜、肉类，以及脂肪类物质，微波不但不能透过，反而其能量会被吸收掉。•微波炉正是利用微波的特性制作的。微波炉的壳体用不锈钢等金属材料制成，可以阻挡微波从炉内逃出，影响人体健康。装食品的容器是绝缘材料，给微波烹饪食品大开“绿灯”。微波炉里有个叫磁控管的电子管，能产生每秒变化24.5亿次（民用炉）或9.15亿次（工业用炉）的微波，迫使食品中自由自在、杂乱无章排列的各个水分子，按照微波电场的方向首尾一致地“站队”。微波电场每秒钟变化几十亿次，水分子也随着一会儿朝这头，一会儿朝那头地“翻跟头”几十亿次，这样频繁的运动产生了大量的热能，将食品“烧”熟了。微波烹饪不同于常规烟火烹饪，不必先加热空气和锅底，而是直接深入食物内部，全面、均匀地加热，所以烹饪速度比传统炉灶快4—10倍，热效率高达80%，比电炉类的炊具还高出300%以上。•微波加工的食品能保持天然的色香味，对维生素的破坏也很少。用微波炉“烧”冷冻食品，速度快，保鲜好。微波还有低温杀菌能力，用它“清洗”水果、冷拌食品等，效果亦佳。注意防止电磁辐射波段波长频率传播方式主要用途长波30000～3000m10KHz～100KHz地波超远程无线电通信的导航中波3000～200m100KHz～1500KHz地波和天波调幅（AM）无线电广播电报通信中短波200～50m1500KHz～6000KHz天波短波50～10m30MHz～300MHz近似直线传播调频（FM）无线电广播电视导航微波1m～1mm300MHz～300000MHz直线传播电视、雷达、导航