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横道中学九年物理单元知识回眸(信息的传递)


第一节:现代顺风耳——电话 1、电话——1876 年美国发明家贝尔发明了第一部电话 (1)基本结构:主要由话筒和听筒组成。 (2)工作原理:话筒把声信号变成变化的电流,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,携带信息的电流又变成了声音。 (话筒把声信号转化为电信 号;听筒把电信号转化为声信号) 2、电话交换机 为了提高线路的利用率,人们发明了电话交换机。 3

、模拟通信和数字通信 模拟信号:声音转换成信号电流时,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。 数字信号:用不同符号的不同组合表示的信号叫做数学信号,使用数学信号的通信方 式叫做数字通信。 模拟信号容易失真;数字信号抗干扰能力强,便于加工处理,可以加密。 在电话与交换机之间一般传递模拟信号,在交换机之间传递数字信号。 第二节:电磁波的海洋 电磁波的产生——导线中电流的迅速变化会在周围空间激起电磁波。 电磁波可以在真空中传播,不需要任何介质。 8 5 电磁波在真空中的波速为 c,大小和光速一样, c=3×10 m/s =3×10 km/s 电磁波波速、波长λ 和频率 f 的关系: (1)波长:电流每振荡一次电磁波向前传播的距离叫做波长,用λ 表示,单位是 m。 波长表示相邻两个波峰之间的距离,或相邻两个波谷之间的距离。 (2) 频率: 一秒内电流振荡的次数交频率, 用 f 表示, 单位是赫兹 (Hz) , 比赫兹 (Hz) 3 3 6 大的还有千赫(kHz) 、兆赫(MHz) 。1 MHz=10 kHz 1 kHz=10 Hz 1 MHz=10 Hz (3)波速:一秒内电磁波传播的距离,用 c 表示,单位是 m/s。 (4)波长、频率和波速的关系 c=λ f λ =

c f

f =

c
λ



(5)电磁波的波长λ 与频率 f 成反比。 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) 。 无线电波特点: 无线电波的波长从几毫米道几千米, 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,各个波段的无线电波有各自的传播方式和 用途,如下表所示。 波段 波长 频率 传播方式 主要用途 长波 30000m~3000m 10 kHz~100 kHz 地波 超远程无线电 通信和导航 中波 3000m~200m 100 kHz~1500 kHz 地 波 和 天 调幅(AM) 、无 波 线电广播、电 中短波 200m~50m 1500 kHz~6000 kHz 报 短波 50m~10m 6 MHz~30 MHz 天波 微 米 波 10m~1m 30 MHz~300 MHz 近 似 直 线 调频(FM) 、无 波 (VHF) 传播 线电广播、电 视、导航 分 米 波 10dm~1dm 300 MHz~3000 MHz 直线传播 移动通信、电

(UHF) 厘米波 毫米波

10cm~1cm 10mm~1mm xkb1.com

3000 MHz~30000 MHz 30000 MHz~300000 MHz

视、雷达、导 航

第三节:广播、电视和移动通信 电磁波是传递信息的载体。 无线电通信系统由发射装置和接收装置两大部分组成。 1、无线电广播信号的发射和接受: 无线电广播信号的发射由广播电台完成,信号的接受由收音机完成。 2、电视信号的发射与接收: 电视用电磁波传送图像信号和声音信号。 电视信号的发射由电视台完成, 接收由电视机 完成。 3、移动电话: 移动电话由空间的电磁波来传递信息。 移动电话机既是无线发射台又是无线电接收台。 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,它和其 他用户的通话要靠较大的固定无线电台转移,这种固定的电台叫基地台。 4、音频、视频、射频和频道: 由声音变成的电信号,它的频率跟声音相同,在几十赫到几千赫之间,叫做音频信号。 由图像变成的电信号,它的频率在几赫到几兆赫之间,叫做视频信号。 音频电流和视频电流在空间激发电磁波的能力很差, 需要把它们加载到具有更好的发射 能力的电流上,才能发射到天空中,这种电流的频率更高,这种更高频率的电流教做射频电 流。 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 就叫做频道。 第四节:越来越宽的信息之路 信息理论表明,作为载体的无线电波,频率越高,在相同时间内传输的信息就越多。 1、微波通信 5 微波的波长在 10m~1mm 之间,频率在 30 MHz~ 3×10 MHz 之间。 微波的性质更接近光波,大致沿直线传播,不能沿地球绕射,因此,必须每隔 50km 左 右就建设一个微波中继站。 2、卫星通信 通信卫星相当于微波通信的中继站。 通信卫星大多是相对地球“静止”的同步卫星,在地球的周围均匀地配置 3 颗同步通信 卫星,就覆盖了几乎全部地球表面,可以实现全球通信。 3、光纤通信 光纤通信是光从光导纤维的一端射入,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。 光导纤维是很细很细的玻璃丝,由内芯和外套两部分组成。 光纤通信传送的不是普通的光,而是一种频率单一、方向高度集中的激光,激光最早是 在 1960 年由美国科学家梅曼发现的。 光纤通信的保密性强,不受外界条件的干扰,传播距离远,容量大。 4、网络通信 目前使用最频繁的网络通信形式是电子邮件。 例如: 服务器名,其中“cn”是 China 的缩 写, 表示这个服务器是在中国注册的。 用户名

电子邮件地址 xiaolin @ server.com.cn 世界上最大的计算机网络,叫做因特网。 计算机之间的联结,除了使用金属线外,还使用光缆、通信卫星等各种通信手段。 宽带网是指频率较高,能传输更多信息的网络。 Xkb1.co

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