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1、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=f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
2、,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
3、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
4、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
5、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,2.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,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,波长,波在一个周期T内传播的距离,设波的传播速度为V,有,Vf,或,振动快慢,P67例题,已知：,5.71m,f52.5MHz=52.5106Hz,求：,波速V,Vf 5.71m52.5106Hz,解：, 299.75106m/s, 3108m/s光速,光波属于电
6、磁波,练习：,P70 1,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：c3108m/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,（m）,4.电磁波谱,f,电磁波谱包括:,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,射线频率 ，波长 。,高,短,生活物理社会,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
7、”：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410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。,