九年级物理全册19-3踏上信息高速公路课件（新版）沪科版 36页

第19章 走进信息时代 第3节 踏上信息高速公路 什么是“信息高速公路” u 信息高速公路是指可以交流各种信息的大容 量、高速度的通信网络。 u 现代通信网络由光纤通信（激光通信）、卫 星通信、微波通信、移动通信和因特网（网 络通信）组成，实现了信息的大容量、高速 度传输，形成了“信息高速公路”。 u 光导纤维简称光纤。 u 光纤是传输光信号的介质。 u 光纤通信中用的是激光。不是普通的光。因为普通 光源发出的光中夹杂了许多频率的光，不但难以加 载信息，而且通信质量差。激光亮度高，单色性好， 方向性好，能量始终集中在传播方向上，容易调制 信号。 u 光导纤维中激光是以不断反射的形式向前传播的， 因而光缆也可以不沿直线铺设。 u 电话、电视、广播等信号以及数据文件可以在光纤 构成的“信息高速公路”上传播，并且互不干扰。 光 纤 通 信 安 普 X G 光 纤 光纤实物 光 纤 转 换 器 光在光纤中的传播 研究光纤是怎样传输信号的 u ⑴信息容量大。由于光波的频率远高于无线电波的频率，所以，光波 所运载的信息容量远大于无线电波。一根光纤能同时传输相当于 10000根电话线的信息量。在光纤组成的信息高速公路上，可以同时 传递500个电视频道。 u ⑵传输速度快。因为传输的是光信号。光纤是至今为止传输速度最快 的传输介质，能轻松达到1000Mbps。 u ⑶传输距离远。光纤很细，（细如发丝）有内外两层，光在内层传播。 因此，光纤的抗干扰能力强，能减少信号衰减，适用于远距离传播大 量信息。 u ⑷频带极宽。 u ⑸抗干扰能力强。光在内层传播，不受外界电磁电磁干扰的影响。 u ⑹保密性强。由于传输的是光束，所以本身不会向外幅射信号，有效 地防止了窃听。 u ⑺经济。节约金属，不怕潮湿，不怕腐蚀，使用年限长。 光纤的特点： u 现代通信网络由光纤通信（激光通信）、 卫星通信、微波通信、移动通信和因特 网（网络通信）组成，实现了信息的大 容量、高速度传输，形成了“信息高速 公路”。 l卫星通信是利用人造地球 卫星作为中继站。卫星把地 面站送来的信号接收下来， 进行放大，然后转发给另外 的地面站。 l目前用来转发信号的通信 卫星几乎都是静止卫星或同 步卫星，即卫星环绕地球一 周的时间恰好等于地球自转 一周的时间，卫星相对于地 球站来说是呈静止状态的。 l卫星通信可用于国内或国 际通信，能传输电报、电话、 传真、电视和高速数据等， 卫星通信有通信频带宽、传 输容量大、覆盖面积大、可 进行多址通信等特点。 卫星通信 用3颗通信卫星就可以实现全球通信。 主站 同步卫星 Ø 利用微波传播进行的通信称为微 波通信。微波通信是远距离通信 的重要手段之一。 Ø 微波通信包括点对点特高频通信、 一点对多点用户无线通信、地面 微波接力通信、无线移动通信、 卫星通信、散射通信等。通常讲 的微波通信是指地面微波接力通 信。由于微波是直线传播，而地 球表面有一定的弧度，在实现远 距离微波通信时，要每隔50公里 左右设一微波站。发射台发出信 号后，经中间的微波站接收并放 大信号后，再转发到下一微波站， 就像接力赛跑一样，所以微波通 信又称微波接力通信。 Ø 微波接力通信的通信容量大，建 设费用低，抗灾害性强，能满足 各种电信业务的传输质量要求， 是一种被广泛应用、具有强大生 命力的通信方式。 微波通信 u 移动通信是指在一定地区范围内，行进中的人和车辆（或船舶）和市 内电话网间的用户间通过无线电通信设备和电话交换机设备可相互拨 号呼叫接通电话的通信方式。 u 移动电话用微波信号与电话网络联系。 u 我国的移动通信采用“小区制”，即将整个覆盖区域划分成许多个六 边形的小区，一个个鳞次栉比，形成蜂窝状结构，“蜂窝移动电话” 也因此而得名。手持移动电话（手机）就是移动通信的成员之一。 u 蜂窝移动通信是采用蜂窝无线组网方式,在终端和网络设备之间通过 无线通道连接起来,进而实现用户在活动中可相互通信。其主要特征 是终端的移动性,并具有越区切换和跨本地网自动漫游功能。 u 蜂窝移动通信业务是指经过由基站子系统和移动交换子系统等设备组 成蜂窝移动通信网提供的话音、数据、视频图像等业务。 u 蜂窝移动通信业务包括:900/1800MHz GSM第二代数字蜂窝移动通信业 务、800MHz CDMA第二代数字蜂窝移动通信业务、第三代数字蜂窝移 动通信业务。3G 移动通信 因特网 Ø因特网(Intemet)，又称为互联网。 Ø因特网是利用通信线路和电磁波，将分布在世界各地的 计算机相互连接而成的全球性的计算机网络。 Ø因特网主要由三部分组成： Ø第一，很多基于TCP/IP协议（传输控制协议/互联协议） 的网络组成的网络； Ø第二，使用这些网络的用户和开发者们； Ø第三，通过这些网络可获得的信息资源。 Ø从网络通信技术的观点来看，Internet是一个TCP/IP通 讯协议联络各个国家、各个部门、各个领域的各种信息资 源为一体的网上用户共享的数据资源网。 Ø Internet目前提供的主要信息服务方式有： Ø ①电子邮件（E-mail），用户可与世界用户发送和接受电 子邮件； Ø ②远程登录（Renotelo-gin），用户可连接到全世界任何 一台Internet主机； Ø ③文件传输（FTP），用户可与Internet其他主机交换文 件； Ø ④菜单或检索器（Gophet），在菜单的指引下，用户可对 Internet上远程信息系统进行访问； Ø ⑤查询，可定期自动地访问Internet服务器，并可以获得 远程数据库的信息； Ø ⑥电子论坛，这是Internet上流行的用户之间交流信息的 方式； Ø ⑦全球网信息服务系统（WWW，WorldWideWed）,它是一个 基于超文本方式的信息检索工具，是目前最受欢迎同时也 是最先进的Internet检索工具之一。 l 因特网是从美国本土发展起来的，现在已成为世界范围的 网络。因特网之所以在世界各地普遍接受和应用，是因为： l 第一，因特网上有丰富的信息资源，各种信息应有尽有， 如网上图书馆、网络学校、网络请名医治病、网上看电影 等。还有功能强大的检索和获取信息的工具，如浏览器、 搜索引擎等等。 l 第二，因特网提供了多种多样的人与人之间的交流工具， 如电子邮件，交流论坛等，且使用操作十分方便。 l 第三，企业可以通过因特网了解市场需要，及时开发适销 的产品，为用户提供更好的服务；还可以在网上做广告， 开展网上营销，发展电子商务。 l 第四，企业可以利用因特网技术建造自己的网络。 全球卫星定位系统（GPS） 具 有 G P S 功 能 的 工 具 全球卫星定位系统（GPS） l 全球卫星定位系统（GPS）是一个能够快速提供精确的位置和时间等信息 的系统。全球通用，全天候服务。 l GPS全球卫星定位系统由三部分组成： l 空间段：—GPS卫星。在太空中有24颗带有原子钟的卫星组成一个分布网 络，分别分布在6条离地面2万公里以上、倾斜角为55°的地球准同步轨 道上，每条轨道上有4颗卫星。 l GPS卫星每隔12小时绕地球一周，使地球上任一地点能够同时接收7～9 颗卫星的信号。 l 地面段：—地面监控系统。保证空间原子钟的计时准确，并完成导航数 据的计算。 l 用户段：—GPS信号接收机。 l GPS系统最初是由美国陆海空三军于20世纪70年代联合研制的，它的主 要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务， 用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，是美国独霸全球 战略的重要部署。 l 现在GPS系统的应用不仅局限在军事领域内了，而是发展到汽车导航、 大气观测、地理勘测、海洋救援、载人航天器防护探测等各个领域。 信息时代的利与弊 l ⑴给人带来方便的同时，也给罪犯有许多可乘之机。如网 络骗子、手机短信骗子等。 l ⑵电磁辐射。如手机、电脑对人体的辐射危害等。 l ⑶在传播有用信息的同时，假信息、不良信息、有害信息 等也得以泛滥。如黄色、暴力影片、图片、文字等毒害青 少年。 l 1、上海人民广播电台发射一种电磁波的频率为990kHz，中央人民广 播电台发射一种电磁波的频率是15.58MHz。它们发射电磁波的波长 分别应等于______和______。 l 分析：因为不同频率的电磁波在真空（或空气）中的速度都是相同的， 且都等于3×108m/s。根据波速（c）=波长（λ）×频率（ν），所以 303m 19.3m 8 3 8 6 3 10 / 303990 10 3 10 / 19.315.58 10 c m s mHz m s mHz          上海台 中央台 Ø 2、上海电视台演播厅正在现场直播文艺晚会，某观众在离演员30m处 观看，而北京的一位同学在电视机前观看同一节目。已知北京到上海 的距离为1460km，问声音先传到哪个人的耳朵里？为什么？ Ø 分析：根据声速和电磁波速进行比较。 解：设声音从演员传到该观众所需时间为t1，则 1 1 1 30 0.088340 / s mt sc m s    设无线电波从上海传到北京所需时间为t2，则 2 2 2 5 1460 0.0443 10 / s kmt sc km s    ∵t1＞t2　　∴声音先传到北京同学的耳朵里 答：先传到北京的那位同学的耳中。 Ø 3、由于激光有能量在空中高度集中等特点，因此可用来测量月球与 地球间距离。已知从地面发出的激光束，经月球上反射器反射回地球， 前后共经历了2.563s，试根据上述数据计算月地距离。 Ø 分析：根据激光的传播速度和从地球射至月球的时间，由匀速运动公 式即可算出距离。 Ø 解：已知激光在空中传播速度为v=3.0×105km/s，从地面发出的激光 束射至月球的时间为 Ø 答：月地距离为3.8445×105km。 1 2.5632 2 t   则月地距离： 5 53 10 / 2.563 3.8445 102 2 vt km s ss km     u 4、当导体中______迅速变化时，导体就会向四周空间发射电磁波，电 磁波是向空间_____方向传播的，无线电通信中使用的电磁波通常叫做 ______波。 u 5、甲、乙两种电磁波，甲的波长是乙的50倍，则甲的频率是乙的 ______，甲、乙两种波的波速之比为______。 u 6、720MHz=　　　　　Hz。 u 7、无线电广播和电视的通信中，发射器是______，接收器分别是 ______机和______机。 u 8、无线电波在传播过程中，它的波长和频率的乘积总等于______m/s， 称之为无线电波的______。 u 9、当打开或者关闭电灯时，在附近的收音机中听到“喀喀”的杂音， 这些杂音是电路通断时发出的　　　　被收音机接收而产生的，由此可 见，电磁波的传播也是能量的______。 电流 各个 无线电 1/50 1：1 7.2×108 天线 收音 电视 3×108 波速 电磁波 传播 n 10、电磁波用于超远程通信的波段名称是______，用于无 线电广播和电报的波段名称是______________，用于电视 和宇航通讯的波段名称是_____。 n 11、无线电波的传播途径有三种，即______、______和 ______。 n 12、用电磁波传递图象信号，在发送部分要用摄象机把 ______变成______________________________，在接收部 分要用显像管把__________变成__________。 n 13、电磁波的发射工作是由________和________承担，接 收工作是由______和______来完成。 长波 中、中短、短波 微波 地波 天波 直射波 图像 随图像而变化的高频振荡电流 振荡电流 图像 广播电台 电视台 收音机 电视机 Ø 14、下列说法中，正确的是（ 　 ） 　A、频率越高的电磁波，传播速度越大； 　B、波长越长的电磁波，传播速度越大； 　C、波长和频率均不同的电磁波，其传播速度不同； 　D、频率不同的电磁波，在真空中的传播速度都等于光速。 Ø 15、雷雨时，打开的收音机听到的“咔咔嚓嚓”的声音比听到的雷声 要超前，这是因为（ 　 ） 　A、电磁波在空气中的传播速度大于声速； 　B、电磁波在空气中传播速度等于声速； 　C、磁波在空气中传播速度小于声速； 　D、上述说法均不正确 Ø 16、无线电波跟光波不同，在于无线电波（ 　 ） 　A、不能发生反射；　　　B、不能通过真空； 　C、具有较长的波长；　　D、具有较低的速度。 D A C l 17、无线电通讯是利用（ 　　 ） 　A、电流传输信号的；　　B、振荡电流传输信号的； 　C、电磁波传输信号的；　D、以上说法都不对。 l 18、无线电通信所用的电磁波分几个波段这是按（ 　 ） 　A、无线电波的波长分的； 　B、无线电波的频率分的； 　C、无线电波的波速分的； 　D、无线电波的波长、波速和频率分的 l 19、无线电波和光波传播的主要区别在于无线电波（ 　 　 ） 　A、不能反射；　　　　　　B、不能通过真空； 　C、传播速度低于光速；　　D、具有较长的波长。 C A D Ø 20、电磁波的波速在真空中（ 　　 ） 　A、大于3×108米/秒；　　　B、小于3×108米/秒； 　C、等于3×108米/秒； 　D、以上所说都不对，是3×105米/秒。 Ø 21、电磁波的发射装置是由（ 　　 ） 　A、天地线、话筒、调谐器、耳机组成； 　B、天地线、话筒、检波器、振荡器组成； 　C、天地线、话筒、调制器、耳机组成； 　D、振荡器、话筒、调制器、天地线组成。 Ø 22、以下说法正确的是（ 　　 ） 　A、频率越大的电磁波，它的传播速度越大； 　B、波长越大的电磁波，它的传播速度越大； 　C、不同频率，不同波长的电磁波，它们的传播速度都相同； 　D、以上说法都不对。 C D C u 23、当电冰箱的电路接通或断开时，可从附近的收音机中 听到“喀喀”的杂音，这是因为 （ 　　 ） 　A、电路通、断时，发出的声音被收音机所接收； 　B、电路通、断时，发出的电流被收音机所接收； 　C、电路通、断时，发出的电磁波被收音机所接收； 　D、电路通、断时，发出的振荡电流被收音机所接收 u 24、如图所示，电磁波的波形图，正确的是（ 　　 ） 　A、甲图；　　　　B、乙图； 　C、丙图；　　　　D、甲、乙、丙图都正确。 C D ß 25、从地球向太阳发出的电磁波，经过1000秒后 收到回波讯号，由此可推算出地球到太阳的距离 大约是多少千米？ 已知：v＝3×105Km/s △ t＝1000s 求：S 解：S＝vt＝v △ t/2＝ 3×105Km/s×1000s/2 ＝1.5×108Km 答：地球到太阳的距离大约是1.5×108Km。 Ø 26、已知无线电波中波的频率范围是535千 赫～1605千赫，那么它的波长范围是多大？ Ø 已知：v1＝535KHz v2＝1605KHz 　　 c＝3×108m/s Ø 求：λ1　λ2 Ø 解：由c=λν得： Ø 答：它的波长范围是560.75m/s～187m/s。 λ＝ c v 则： λ1＝ v1 c 3×108m/s=5.35×105Hz ≈560.75m/s λ2＝ v2 c 3×108m/s=1.605×106Hz≈187m/s