第3章3.3無(wú)線電通信+3.4電磁波家族

1、第 10 頁(yè)3.3 無(wú)線電通信3.4 電磁波家族知識(shí)脈絡(luò)的發(fā)肘匡泌譜卜學(xué)習(xí)目標(biāo)i. 了解電磁波的發(fā)射、傳播和接收的基本原理.知道調(diào) 制、調(diào)諧、電諧振、解調(diào)（檢波）等概念的意義及區(qū)別.（難 點(diǎn)）2了解無(wú)線電波的三種主要傳播途徑及其特點(diǎn).（重點(diǎn)）3. 知道電磁波譜及其組成部分的特點(diǎn)和作用，知道光是 一種電磁波.（重點(diǎn)）4了解電磁波的利用及其危害的防護(hù)措施.i識(shí)點(diǎn)1無(wú)線電波的發(fā)射 與傳播先填空1. 無(wú)線電廣播無(wú)線電廣播傳遞的是聲音信號(hào)，無(wú)線電廣播是先將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信 再將此電信號(hào)加載到等幅的高頻信號(hào)上，并進(jìn)行放大，再通過(guò)發(fā)射塔發(fā)射出去圖 3-3-12. 振蕩器的作用振蕩器的作用是產(chǎn)生等幅高頻信號(hào)

2、.低頻音頻信號(hào)只有加載到高頻信號(hào)上 去，形成隨音頻信號(hào)而改變的咼頻信號(hào)才能通過(guò)發(fā)射天線發(fā)射出去3. 調(diào)制器的作用（1）調(diào)制器的作用就是把低頻信號(hào)加載到高頻信號(hào)上去.（2）調(diào)制方式有調(diào)幅和調(diào)頻.:調(diào)幅是使高頻振蕩信號(hào)的振幅隨低頻信號(hào)變化.調(diào)頻是使高頻振蕩信號(hào)的頻率隨低頻信號(hào)變化.4. 電磁波的傳播無(wú)線電波通常有三種傳播途徑：地波、天波和空. 地波：沿地球表面空間傳播的無(wú)線電波在無(wú)線電技術(shù)中，通常采用地波 的形式傳播長(zhǎng)波、中波和中短波 天波：靠大氣層中電離層的反射傳播的無(wú)線電波.短波最適合采用天波的 形式傳播. 空間波：像光束那樣沿直線傳播的無(wú)線電波.這種傳播方式適用于超短波 和微波通信,此外衛(wèi)星

3、中繼通信，衛(wèi)星電視轉(zhuǎn)播等也主要是利用空間波作為傳輸 途徑.再判斷1. 攝像管輸出的電信號(hào)可以直接通過(guò)天線向外發(fā)射.(X )2. 攝像管輸出的電信號(hào)必須“加”在高頻振蕩電流上，才能向外發(fā)射.(V)3. 同步衛(wèi)星進(jìn)行無(wú)線電通信只能利用微波.(V)后思考1. 通常情況下如何對(duì)電磁波進(jìn)行調(diào)制？【提示】有調(diào)幅和調(diào)頻兩種：(1) 調(diào)幅是使高頻振蕩信號(hào)的振幅隨低頻信號(hào)變化 .(2) 調(diào)頻是使高頻振蕩信號(hào)的頻率隨低頻信號(hào)變化 .2. 電磁波的發(fā)射過(guò)程為什么要采用調(diào)制技術(shù)？【提示】像聲音這樣的信號(hào)，一般頻率相對(duì)較低，而電臺(tái)要向外發(fā)射電磁波，要有足夠高的頻率.實(shí)驗(yàn)證明，發(fā)射能量與發(fā)射頻率的 4次方成正比，可見(jiàn) 只

4、有提高發(fā)射頻率才能提高發(fā)射能量，為此要把這些信號(hào)加載到高頻信號(hào)上去 就好像人的遠(yuǎn)行能力不足，要乘汽車、飛機(jī)一樣.這個(gè)加載的過(guò)程就是調(diào)制.核心點(diǎn)擊1. 無(wú)線電波的發(fā)射：由振蕩器(常用LC振蕩電路)產(chǎn)生高頻振蕩電流，用調(diào) 制器將需傳送的電信號(hào)調(diào)制到振蕩電流上， 再耦合到一個(gè)開放電路中激發(fā)出無(wú)線 電波，向四周發(fā)射出去.2. 電磁波的發(fā)射示意圖(如圖3-3-2所示)圖 3-3-23. “調(diào)幅”和“調(diào)頻”都是調(diào)制過(guò)程高頻振蕩信號(hào)的振幅隨低頻信號(hào)變化的調(diào)制方式叫調(diào)幅，一般電臺(tái)的中 波、中短波、短波廣播以及電視中的圖像信號(hào)采用調(diào)幅波 （2）高頻振蕩信號(hào)的頻率隨低頻信號(hào)變化的調(diào)制方式叫調(diào)頻，電臺(tái)的立體聲 廣播

5、和電視中的伴音信號(hào)，采用調(diào)頻波1要提高LC振蕩電路輻射電磁波的本領(lǐng)，應(yīng)該采取的措施是 （）A. 增加輻射波的波長(zhǎng)B. 增加輻射波的頻率C. 使振蕩電容的正對(duì)面積足夠小D. 盡可能使電場(chǎng)和磁場(chǎng)分散開E. 減小回路中的電容和電感【解析】提高電磁波發(fā)射本領(lǐng)（功率）應(yīng)增大f,電磁場(chǎng)應(yīng)盡可能擴(kuò)散到周1&S圍空間，形成開放電路.f= 2nLC，c=4nd，要使f增大，應(yīng)減小l或c，故正 確答案為B、C、E.【答案】BCE2為了把需要傳遞的信號(hào)（圖像、聲音等）加載到電磁波上發(fā)射出去，必須對(duì) 振蕩電流進(jìn)行.選填“調(diào)諧” “調(diào)制”或“解調(diào)”）【解析】信息（聲音或圖像等）轉(zhuǎn)化為電信號(hào)后，往往由于信號(hào)頻率低不能直接

6、用來(lái)發(fā)射，需要把要傳遞的電信號(hào)“加載”到高頻電磁波上，這就是調(diào)制【答案】調(diào)制無(wú)線電波的發(fā)射及相關(guān)問(wèn)題1無(wú)線電波的發(fā)射：由振蕩器（常用LC振蕩電路）產(chǎn)生高頻振蕩電流，用調(diào) 制器將需要傳送的電信號(hào)調(diào)制到振蕩電流上， 再耦合到一個(gè)開放電路中激發(fā)出無(wú) 線電波，向四周發(fā)射出去.2. 一般電臺(tái)的中波、中短波、短波廣播以及電視中的圖像信號(hào)， 都采用調(diào)幅 波；電臺(tái)的調(diào)頻廣播和電視中的伴音信號(hào)，都采用調(diào)頻波 .低頻信號(hào)類比成貨物，高頻波類比成運(yùn)載工具，調(diào)制的過(guò)程類比成將貨物裝載到運(yùn)載工具上先填空1電磁波的接收原理電磁波在傳播過(guò)程中如果遇到接收天線 一一導(dǎo)體，會(huì)在天線上產(chǎn)生微弱的感應(yīng)電流這個(gè)感應(yīng)電流的頻率跟接收的

7、電磁波的頻率相丄2電諧振現(xiàn)象與調(diào)諧(1) 電諧振現(xiàn)象：當(dāng)接收電路的固有頻率跟收到的電磁波的頻率相同時(shí)，接 收電路中產(chǎn)生電流最強(qiáng)的現(xiàn)象與機(jī)械振動(dòng)中的共振現(xiàn)象類似(2) 調(diào)諧：在無(wú)線電技術(shù)中，對(duì)空間存在的各種頻率電磁波，需要選擇某一 特定的頻率接收的過(guò)程3檢波使聲音或圖像信號(hào)從調(diào)諧電路接收到的高頻振蕩電流中“檢”出來(lái)的過(guò)程， 它是調(diào)制的逆過(guò)程，也叫做解調(diào).再判斷1. 無(wú)線電波的接收需要經(jīng)過(guò)調(diào)諧、高頻放大、檢波、音頻放大的過(guò)程.(V)2. 調(diào)諧就是使某一頻率的電磁波與接收電路產(chǎn)生電諧振.(V)3. 檢波就是從眾多的電磁波中得到我們所需要的信號(hào) .(x)后思考1. 調(diào)諧電路能進(jìn)行調(diào)諧的基本原理是什么？

8、【提示】調(diào)諧電路能進(jìn)行調(diào)諧的基本原理是電諧振，即讓接收電磁波的頻率和被接收電磁波的頻率相同.2. 如何才能從經(jīng)過(guò)調(diào)制的電磁波中得到聲音、圖像信號(hào)？【提示】 要對(duì)接收到的調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，去掉高頻成份，只保留聲音、圖像這些低頻信號(hào)，即從振蕩電流中 “檢”出聲音、圖像信號(hào).核心點(diǎn)擊1. 解調(diào)是調(diào)制的逆過(guò)程聲音、圖像等信號(hào)頻率相對(duì)較低，不能轉(zhuǎn)化為電信號(hào)直接發(fā)射出去， 而要將 這些低頻信號(hào)加載到高頻電磁波信號(hào)上去將聲音、圖像信號(hào)加載到高頻電磁波 中的過(guò)程就是調(diào)制而將聲音、圖像信號(hào)從高頻信號(hào)中還原出來(lái)的過(guò)程就是解調(diào) 2. 正確理解調(diào)諧的作用世界上有許許多多的無(wú)線電臺(tái)、電視臺(tái)及各種無(wú)線電信號(hào)，如果不加選擇

9、全 部接收下來(lái)，那必然是一片混亂，分辨不清 因此接收信號(hào)時(shí)，首先要從各種電 磁波中把我們需要的選出來(lái)，通常叫選臺(tái)在無(wú)線電技術(shù)中利用電諧振達(dá)到目的3關(guān)于電磁波的發(fā)射和接收，下列說(shuō)法中正確的是 （）A. 為了使振蕩電路有效地向空間輻射能量，電路必須是閉合的B. 音頻電流的頻率比較低，不能直接用來(lái)發(fā)射電磁波C. 當(dāng)接收電路的固有頻率與收到的電磁波的頻率相同時(shí)，接收電路產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)D. 要使電視機(jī)的屏幕上有圖像，必須要有檢波過(guò)程E. 振蕩電路的頻率越高，產(chǎn)生的電磁波在空間傳播越快【解析】 有效發(fā)射電磁波，必須采用開放電路和高頻發(fā)射；一般的音頻電 流的頻率較低，不能直接用來(lái)發(fā)射電磁波；電磁波接收原

10、理是一種叫電諧振的現(xiàn) 象，與機(jī)械振動(dòng)中的共振有些相似；電視機(jī)顯示圖像時(shí)，必須通過(guò)檢波過(guò)程，把 有效的信號(hào)從高頻調(diào)制信號(hào)中取出來(lái)，否則就不能顯示，B、C、D正確.【答案】 BCD4. 有一個(gè)LC接收電路，原來(lái)接收較低頻率的電磁波，現(xiàn)在要想接收較高頻率的電磁波，其調(diào)節(jié)方式應(yīng)把可動(dòng)電容器的動(dòng)片適當(dāng) 些.、 1【解析】 增大LC接收電路的頻率，由公式f= 2 nLC可知應(yīng)減小電容或 電感；把可動(dòng)電容器的動(dòng)片適當(dāng)旋出一些即可 .【答案】 旋出5. 世界各地有許多無(wú)線電臺(tái)同時(shí)廣播， 用收音機(jī)一次只能收聽到某一電臺(tái)的播音，而不是同時(shí)收聽到許多電臺(tái)的播音， 其原因是因?yàn)榻邮盏降碾娕_(tái)電磁波與收音機(jī)調(diào)諧電路的固有

11、頻率產(chǎn)生了.【解析】選臺(tái)就是調(diào)諧過(guò)程，使f固=f電磁波，在接收電路中產(chǎn)生電諧振，激起的感應(yīng)電流最強(qiáng)【答案】相同電諧振相近概念的辨析技巧1調(diào)頻和調(diào)幅：這是調(diào)制的兩種方式，使電磁波的頻率隨信號(hào)改變的調(diào)制方式叫調(diào)頻；使電磁波的振幅隨信號(hào)改變的調(diào)制方式叫調(diào)幅2.調(diào)制和解調(diào)：把低頻電信號(hào)加載到高頻等幅振蕩電流上叫作調(diào)制；把低頻電信號(hào)從高頻載波中檢出來(lái)叫解調(diào)，是調(diào)制的逆過(guò)程先填空1電磁波譜按電磁波的波長(zhǎng)或頻率大小的順序把它們排列起來(lái)，就組成了電磁波譜按波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短依次為：無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線、Y射線2電磁波家族成員的特性(1) 無(wú)線電波：波長(zhǎng)較長(zhǎng)，主要應(yīng)用于廣播、電視達(dá)、微波爐等(2)

12、 紅外線：不能引起人的視覺(jué)，熱效應(yīng)作用較強(qiáng) 波長(zhǎng)比可見(jiàn)光長(zhǎng)，衍射現(xiàn) 象明顯.所有物體都能輻射紅外線，能在云霧、煙塵中傳播得較遠(yuǎn) 主要應(yīng)用于紅 外線搖感或紅外高空攝影(3) 可見(jiàn)光：引起人類視覺(jué)的部分，萬(wàn)物生長(zhǎng)靠太陽(yáng).(4) 紫外線：頻率比可見(jiàn)光要高，不能引起人的視覺(jué).化學(xué)作用較強(qiáng)，應(yīng)用于殺菌消毒；還有較強(qiáng)的熒光效應(yīng)，用來(lái)激發(fā)熒光物質(zhì)發(fā)光(5) X射線：頻率比紫外線還高，當(dāng)高速電子流轟擊固體時(shí)能發(fā)出X射線，又叫倫琴射線.穿透力較強(qiáng).用來(lái)檢查工業(yè)部件的內(nèi)部有無(wú)裂紋或氣孔，醫(yī)學(xué)上用 于人體透視.(6) 射線：頻率比X射線還要高，穿透能力更強(qiáng)，主要應(yīng)用它的穿透能力再判斷1. X射線對(duì)生命物質(zhì)有較強(qiáng)的作

13、用，過(guò)量的 X射線輻射會(huì)引起生物體的病 變.(V)2. y射線是波長(zhǎng)最短的電磁波，它比 X射線的頻率還要高.(V)3紫外線比紫光更容易發(fā)生干涉和衍射.(x)后思考1為什么超遠(yuǎn)程無(wú)線電利用無(wú)線電波中的長(zhǎng)波波段，而雷達(dá)利用微波波段？【提示】 根據(jù)波的衍射特性，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，越容易繞過(guò)障礙物，所以超遠(yuǎn)程 無(wú)線電利用長(zhǎng)波波段微波波長(zhǎng)短，傳播時(shí)直線性好，雷達(dá)正是利用了微波直線 傳播性好的特點(diǎn)2.紅外體溫計(jì)不用與人體接觸便可以迅速測(cè)量體溫，如圖3-3-3所示，你知道它的工作原理嗎？圖 3-3-3【提示】根據(jù)體溫越高，輻射紅外線越強(qiáng)的原理核心點(diǎn)擊1. 電磁波的共性(1) 它們?cè)诒举|(zhì)上都是電磁波，它們的行為服從相

14、同的規(guī)律，各波段之間的 區(qū)別并沒(méi)有絕對(duì)的意義.(2) 都遵守公式v二入,f它們?cè)谡婵罩械膫鞑ニ俣榷际莄= 3.0X 108 m/s.(3) 它們的傳播都不需要介質(zhì).(4) 它們都具有反射、折射、衍射和干涉的特性.2. 電磁波的個(gè)性(1) 不同電磁波的頻率或波長(zhǎng)不同，表現(xiàn)出不同的特性，波長(zhǎng)越長(zhǎng)越容易產(chǎn) 生干涉、衍射現(xiàn)象，波長(zhǎng)越短穿透能力越強(qiáng).(2) 同頻率的電磁波，在不同介質(zhì)中速度不同.不同頻率的電磁波，在同一種 介質(zhì)中傳播時(shí)，頻率越大折射率越大，速度越小.(3) 產(chǎn)生機(jī)理不同無(wú)線電波振蕩電路中電子周期性運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生紅外線、可見(jiàn)光和紫外線原子的外層電子受激發(fā)后產(chǎn)生X射線原子的內(nèi)層電子受激發(fā)后產(chǎn)生丫射

15、線原子核受激發(fā)后產(chǎn)生(4) 用途不同：無(wú)線電波用于通信和廣播，紅外線用于加熱和遙感技術(shù)，紫 外線用于殺菌消毒，X射線應(yīng)用于醫(yī)學(xué)上的X光照片，丫射線檢查金屬部件的缺 陷等6. 無(wú)線電波的中波波長(zhǎng)范圍為2003 000 m.求該波段的頻率范圍8【解析】根據(jù)頻率公式上 C/冃c 3X106匸 1得 “滬Hz二 1.5X 10 Hz，83X 103 0005Hz = 1.0X 10 Hz，即該波段的頻率范圍為561.0X 10 1.5X 10 Hz.【答案】1.0X 1051.5 X106 Hz7. 下面列出一些醫(yī)療器械的名稱和這些器械運(yùn)用的物理現(xiàn)象，請(qǐng)將相應(yīng)的字母填寫在運(yùn)用這種現(xiàn)象的醫(yī)療器械后面的空格上 .(1) X 光機(jī)，.(2) 紫外線燈，.(3) 用理療“神燈”照射傷口，可使傷口愈合得較好，這里的“神燈”是利用.A. 光的全反射B. 紫外線具有很強(qiáng)的熒光作用C. 紫外線具有殺菌消毒作用D. X射線的很強(qiáng)的貫穿力E紅外線具有顯著的熱效應(yīng)F紅外線波長(zhǎng)較長(zhǎng)，易發(fā)生衍射【解析】(1)X光機(jī)是用來(lái)透視人的體內(nèi)器官的，因此需要具有較強(qiáng)穿透 力的電磁波，但又不能對(duì)人體造成太大的傷害，因此采用了穿透能力比較強(qiáng)又不會(huì)給人體造成太大傷害的X射線，選擇D.(2)紫外線