教科版九年级物理下册课件：10.2 电磁波的应用(2).ppt

1、1、电磁波在真空中的传播速度是、电磁波在真空中的传播速度是_m/s, 北京音乐台发射的一种电磁波的频率是北京音乐台发射的一种电磁波的频率是 FM97.4MHz，他的波长是，他的波长是_m。 2、下列设备的工作不是靠电磁波来实现的是、下列设备的工作不是靠电磁波来实现的是( ) A、无线电广播、无线电广播 B、雷达导航、雷达导航 C、无线电话、无线电话 D、 有线电话有线电话 3、电磁波与水波、声波的重大区别之一是、电磁波与水波、声波的重大区别之一是 _。 达标反馈 3108 3 D 电磁波传播不需要介质电磁波传播不需要介质 关于电磁波的说法中正确的（关于电磁波的说法中正确的（ ） A、电磁波只能

2、在真空中传播。、电磁波只能在真空中传播。 B、波长不同的电磁波的速度不同。、波长不同的电磁波的速度不同。 C、电磁波是沿某一特定方向向空间、电磁波是沿某一特定方向向空间 远处传播的。远处传播的。 D、变化的电流在周围的空间产生电、变化的电流在周围的空间产生电 磁波。磁波。 D 以下说法中正确的是（以下说法中正确的是（ ） A、频率越大的电磁波，它的传播、频率越大的电磁波，它的传播 速度越大。速度越大。 B、电磁波和声波一样不能在真空、电磁波和声波一样不能在真空 中传播。中传播。 C、不同频率、不同波长的电磁波，、不同频率、不同波长的电磁波， 它们的传播速度相同。它们的传播速度相同。 D、以上说

3、法都正确。、以上说法都正确。 C 1991年海湾战争中，以美国为首的多年海湾战争中，以美国为首的多 国部队使用了电子干扰，电子干扰是国部队使用了电子干扰，电子干扰是 指（指（ ） A、向敌方发射电磁波。、向敌方发射电磁波。 B、向敌方发射很强的电磁波。、向敌方发射很强的电磁波。 C、向敌方发射频率很高的电磁波。、向敌方发射频率很高的电磁波。 D、发射与敌方电子设备相同频率的、发射与敌方电子设备相同频率的 高强度电磁波，并施放反射电磁波的高强度电磁波，并施放反射电磁波的 干扰。干扰。 D 在短波、中波和长波这三种电磁波在短波、中波和长波这三种电磁波 中频率最大的是（中频率最大的是（ ） A、短波

4、、短波 B、中波、中波 C、长波、长波 D、一样大、一样大 A 电磁波的应用电磁波的应用 电磁波谱分布示意图电磁波谱分布示意图 按频率由小到大（波长由大到小）排列形成按频率由小到大（波长由大到小）排列形成 的电磁波谱是：无线电波、红外线、可见光、的电磁波谱是：无线电波、红外线、可见光、 紫外线、伦琴射线、紫外线、伦琴射线、射线射线 无线电广播与电视无线电广播与电视 从从赫兹赫兹用实验证实电磁波的存在后，电磁波很快用实验证实电磁波的存在后，电磁波很快 就应用在远距离无线电通信上。就应用在远距离无线电通信上。19061906年，年，美国美国做了一做了一 次试验性的次试验性的广播广播。以后无线电广播

5、就开始进入千家万。以后无线电广播就开始进入千家万 户。户。 19321932年，年，英国英国广播公司播出世界上第一个规范的广播公司播出世界上第一个规范的 电视节目电视节目，从此，人类开始步入电视时代。，从此，人类开始步入电视时代。 电视系统的原理与广播系统的原理基本相同，它电视系统的原理与广播系统的原理基本相同，它 们主要由们主要由发射系统发射系统和和接收系统接收系统组成，电视系统有组成，电视系统有图像图像 和和声音声音两部分，而广播系统则只有两部分，而广播系统则只有声音声音部分。部分。 你能说出电视系统及接收流程图吗？你能说出电视系统及接收流程图吗？ 广播系统呢？广播系统呢？ 广播广播 电视

6、的图像和声音电视的图像和声音 信号是依靠什么传过来的信号是依靠什么传过来的? ? 电磁波电磁波是传递信号的载体是传递信号的载体 无线电广播信号是如何来无线电广播信号是如何来进进 行发射行发射和和接收接收的的? 无线电广播信号的发射和接收无线电广播信号的发射和接收 发射：发射： 2、_产生产生_ 3、_把把_加载到加载到_上上 类似于把信绑在信鸽的身上类似于把信绑在信鸽的身上 4、_把把_发射出去发射出去 类似于信鸽的放飞类似于信鸽的放飞 类似于要远飞的信鸽类似于要远飞的信鸽 类似于要发出的信件类似于要发出的信件 （由（由_完成）完成） 1、_把把_转换成转换成_ 广播电台广播电台 声音信号声音

7、信号 音频电信号音频电信号 高频电磁波高频电磁波 音频电信号音频电信号 高频电磁波高频电磁波 载有音频电信号的电磁波载有音频电信号的电磁波 话筒话筒 载波发生器载波发生器 调制器调制器 天线天线 (音频电信号不能用来直接用来发射音频电信号不能用来直接用来发射) 无线电广播信号是如何来无线电广播信号是如何来进进 行发射行发射和和接收接收的的? 1、天线：、天线： 2、选台和解调：、选台和解调： 3、扬声器：、扬声器： 接收：接收： 接收在空间传播的接收在空间传播的_ （1）通过）通过_从各种各样的电磁波中从各种各样的电磁波中 选择我们要接收的某一频率的电磁波选择我们要接收的某一频率的电磁波 把音

8、频电信号转换为声音把音频电信号转换为声音 （由（由_完成）完成） 收音机收音机 各种各样的电磁波各种各样的电磁波 （2）从高频电信号中取出音频电信号）从高频电信号中取出音频电信号 调谐器调谐器 （没有选择性，若把天线接收的电磁波全部变成声音，只会一片嘈杂（没有选择性，若把天线接收的电磁波全部变成声音，只会一片嘈杂) 无线电广播信号的发射无线电广播信号的发射由广播电台由广播电台完成。完成。 发射过程：发射过程：话筒把话筒把声音信号声音信号转换成转换成电信号电信号，然后再，然后再 用用调制器调制器把音频电信号加载到把音频电信号加载到高频电流上高频电流上，再通过，再通过 天线天线发射到空中。发射到空

9、中。 接收过程：接收过程：收音机的天线接收到各种各样的收音机的天线接收到各种各样的电磁波电磁波 。转动收音机。转动收音机调谐器调谐器的旋钮，可以从中的旋钮，可以从中选出特定的选出特定的 频率的信号频率的信号。收音机内的电子电路再把。收音机内的电子电路再把频率信号频率信号从中从中 取出来，进行放大，送到取出来，进行放大，送到扬声器扬声器里。里。扬声器把音频电扬声器把音频电 信号转换成声音信号转换成声音，我们就听到广播电台的节目了。，我们就听到广播电台的节目了。 无线电广播信号的发射和接收无线电广播信号的发射和接收 （注意记红字）（注意记红字） 电磁波的危害电磁波的危害 尽管电磁波为人类造福，但也

10、给人类带来尽管电磁波为人类造福，但也给人类带来 某些害处，它会干扰人体生理节律，破坏某些害处，它会干扰人体生理节律，破坏 免疫机能，引起头疼、失眠等症状，常被免疫机能，引起头疼、失眠等症状，常被 人们称为“无形杀手”。人们称为“无形杀手”。1995年年4月，美月，美 国一架飞机在航行中，由于机上有人使用国一架飞机在航行中，由于机上有人使用 手机，使机上的电子设备全部失灵，飞机手机，使机上的电子设备全部失灵，飞机 偏离了航线。所以，电磁污染对人类生存偏离了航线。所以，电磁污染对人类生存 环境的干扰已成为环境科学中的新课题。环境的干扰已成为环境科学中的新课题。 电视信号是如何发射和接收的电视信号是

11、如何发射和接收的? 发射天线发射天线 电磁波的传播电磁波的传播 接收天线接收天线 话筒话筒 声声 音音 图像图像 摄像机摄像机 显像管显像管 显示显示 图像图像 发发 声声 扬声器扬声器 发发 射射 机机 音频音频 放大放大 音频音频 放大放大 接接 收收 机机 电视的发射和接收电视的发射和接收 加载到高频加载到高频 电磁波上电磁波上 _的接收天线的接收天线 接收接收_ 发射到空中发射到空中 由由_还原成图像还原成图像 由由_放出声音放出声音 摄像机摄像机 话筒话筒 _信号信号 _信号信号 声音声音 图像图像 电信号电信号 发射机发射机 发射天线发射天线 接收：接收： 电视机电视机 高频信号高

12、频信号 取出取出_并并 放大放大 图像和声音电信号图像和声音电信号 显像管显像管 扬声器扬声器 发射：发射： 高频信号高频信号 （由（由_完成）完成） 电视台电视台 （由（由_完成）完成） 电视机电视机 电视的发射和接收电视的发射和接收 电视用电磁波传递电视用电磁波传递图像信号图像信号和和声音信号声音信号。 声音信号声音信号的产生、传播和接收跟无线电广播的的产生、传播和接收跟无线电广播的 工作过程大致相似。工作过程大致相似。 图像信号的工作过程：图像信号的工作过程：摄像机把摄像机把图像变成电信图像变成电信 号号，发射机把，发射机把电信号电信号加载到加载到高频电流上高频电流上，通过，通过 天线天

13、线发射到空中。电视机的发射到空中。电视机的接收天线接收天线把这样的把这样的 高频信号高频信号接收下来，通过电视机把接收下来，通过电视机把图像信号取图像信号取 出并放大出并放大，由，由显像管显像管把它还原成图像。把它还原成图像。 广播广播 、电视的发射和接收、电视的发射和接收 电视台电视台广播电台广播电台 发射器发射器 无线电流无线电流 中继台中继台 电视天线电视天线 收音机天线收音机天线 每个移动电话都是一个每个移动电话都是一个电磁波发电磁波发 射器，射器，它通过电磁波把你讲话的它通过电磁波把你讲话的 信息发射到空中；同时它又是一信息发射到空中；同时它又是一 个个电磁波接收器，电磁波接收器，在

14、空中捕获电在空中捕获电 磁波，是你得到对方讲话信息。磁波，是你得到对方讲话信息。 移动通信移动通信 2、移动电话靠、移动电话靠_ （较大的固定无线电台）（较大的固定无线电台） 使在不同地方的人可以互相通话使在不同地方的人可以互相通话 无绳电话：主机和手机间没有电话线相连，靠无线电波沟通，无绳电话：主机和手机间没有电话线相连，靠无线电波沟通， 主机接在市话网上，相当于一个小型基地台。主机接在市话网上，相当于一个小型基地台。 手机不能离主机太远。手机不能离主机太远。 设立基地台的原因：设立基地台的原因： 1、移动电话机由、移动电话机由_来传递声音，它既是来传递声音，它既是 _又是又是_。 电磁波电

15、磁波 无线电发射台无线电发射台 接收台接收台 基地台基地台 手机体积小，发射功率不大，手机体积小，发射功率不大， 天线简单，灵敏度不高。天线简单，灵敏度不高。 移动电话移动电话 移动电话不需要电话线，比固定电移动电话不需要电话线，比固定电 话方便。移动电话与固定电话的工话方便。移动电话与固定电话的工 作原理基本一样，只是作原理基本一样，只是移动电话声移动电话声 音信息不是由导线中的电流来传递音信息不是由导线中的电流来传递 ，而是由空间的电磁波来传递，而是由空间的电磁波来传递。移。移 动电话既是动电话既是无线电发射台，又是无无线电发射台，又是无 线电接收台。线电接收台。 又叫：基地台又叫：基地台

16、 作用：加强电磁波，连接作用：加强电磁波，连接 交换机交换机 (1)摄像管摄像管将光信号将光信号 转化为电信号（摄转化为电信号（摄 像机核心器件）像机核心器件） (2)显像管显像管将电信号转将电信号转 化为光信号（电视机化为光信号（电视机 核心器件）核心器件） 9.电视发送与接收简介电视发送与接收简介: (3)电视台的发送与电视机的接收电视台的发送与电视机的接收 (4)为在屏幕上为在屏幕上 获得整幅的图像获得整幅的图像, 无论摄像管还是无论摄像管还是 显象管都要进行显象管都要进行 “扫描”“扫描”. 二、移动通信二、移动通信 移动通信是指通信双方至少有一方可以自由移移动通信是指通信双方至少有一

17、方可以自由移 动进行信息交换的通信方式。动进行信息交换的通信方式。 移动通信以其特有的灵活、便捷的优点符合现代移动通信以其特有的灵活、便捷的优点符合现代 社会人们对通信技术的要求，成为社会人们对通信技术的要求，成为2020世纪世纪8080年代中期年代中期 以来发展最为迅速的通信方式。以来发展最为迅速的通信方式。 你能想象出移动通信的工作模式吗？你能想象出移动通信的工作模式吗？ 移动通信系统是一个移动通信系统是一个有线有线与与无线无线相结合的相结合的 综合通信系统。以甲市移动用户综合通信系统。以甲市移动用户A A与乙市移动用与乙市移动用 户户B B进行移动通信为例，其信号流程图如图：进行移动通信

18、为例，其信号流程图如图： 移动用移动用 户户A A 邻近基邻近基 站站 移 动 交移 动 交 换中心换中心 甲甲 市市 话话 局局 乙乙 市市 话话 局局 移动交移动交 换中心换中心 邻近基邻近基 站站 移动用移动用 户户B B 10.雷达雷达:通过物体对无线电波反射来发现目标通过物体对无线电波反射来发现目标,测定目标测定目标 有关参考知识有关参考知识 1.数字信号数字信号: 2.多普勒雷达多普勒雷达 多普勒雷达就是利用多普勒效应进行定位多普勒雷达就是利用多普勒效应进行定位，测速测速，测测 距等工作的雷达距等工作的雷达。所谓多普勒效应就是所谓多普勒效应就是，当声音当声音，光和无光和无 线电波等

19、振动源与观测者以相对速度线电波等振动源与观测者以相对速度V V相对运动时相对运动时，观测者观测者 所收到的振动频率与振动源所发出的频率有所不同所收到的振动频率与振动源所发出的频率有所不同。因为因为 这一现象是奥地利科学家多普勒最早发现的这一现象是奥地利科学家多普勒最早发现的，所以称之为所以称之为 多普勒效应多普勒效应。由多普勒效应所形成的频率变化叫做多普勒由多普勒效应所形成的频率变化叫做多普勒 频移频移，它与相对速度它与相对速度V V成正比成正比，与振动的频率成反比与振动的频率成反比。 脉冲多普勒雷达的工作原理可表述如下：当雷达发射脉冲多普勒雷达的工作原理可表述如下：当雷达发射 一固定频率的脉

20、冲波对空扫描时一固定频率的脉冲波对空扫描时，如遇到活动目标如遇到活动目标，回波回波 的频率与发射波的频率出现频率差的频率与发射波的频率出现频率差，称为多普勒频率称为多普勒频率。根根 据多普勒频率的大小据多普勒频率的大小, ,可测出目标对雷达的径向相对运动速可测出目标对雷达的径向相对运动速 度；根据发射脉冲和接收的时间差度；根据发射脉冲和接收的时间差, ,可以测出目标的距离可以测出目标的距离。 同时用频率过滤方法检测目标的多普勒频率谱线同时用频率过滤方法检测目标的多普勒频率谱线, ,滤除干扰滤除干扰 杂波的谱线杂波的谱线，可使雷达从强杂波中分辨出目标信号可使雷达从强杂波中分辨出目标信号. . 所

21、以脉冲多普勒雷达比普通雷达的抗杂波干扰能力强所以脉冲多普勒雷达比普通雷达的抗杂波干扰能力强，能探能探 测出隐蔽在背景中的活动目标测出隐蔽在背景中的活动目标。 机载火控系统用的主要是脉冲多普勒雷达。如美国战机机载火控系统用的主要是脉冲多普勒雷达。如美国战机 装备的装备的 A P G68雷达，代表了机载脉冲多普勒火控雷达的雷达，代表了机载脉冲多普勒火控雷达的 先进水平。它有先进水平。它有18种工作方式，可对空中、地面和海上目标种工作方式，可对空中、地面和海上目标 边搜索边跟踪，抗干扰性能好，当飞机在低空飞行时，还可边搜索边跟踪，抗干扰性能好，当飞机在低空飞行时，还可 引导飞机跟踪地形起伏，以避免与

22、地面相撞。这种雷达体积引导飞机跟踪地形起伏，以避免与地面相撞。这种雷达体积 小，重量轻小，重量轻,可靠性高可靠性高.脉冲多普勒雷达于脉冲多普勒雷达于20世纪世纪60年代研制年代研制 成功并投入使用。成功并投入使用。20世纪世纪70年代以来，美国首先在年代以来，美国首先在F-14、F- 15、F-16飞机上装备，使战斗机具有飞机上装备，使战斗机具有“下视下视”雷达，目前脉雷达，目前脉 冲多普勒雷达广泛用于冲多普勒雷达广泛用于S-27、S-30、歼、歼-10等三代战斗机。等三代战斗机。 装有脉冲多普勒雷达的预警飞机，已成为对付低空轰炸装有脉冲多普勒雷达的预警飞机，已成为对付低空轰炸 机和巡航导弹的

23、有效军事装备。此外，这种雷达还用于气象机和巡航导弹的有效军事装备。此外，这种雷达还用于气象 观测，对气象回波进行多普勒速度分辨，可获得不同高度大观测，对气象回波进行多普勒速度分辨，可获得不同高度大 气层中各种空气湍流运动的分布情况。气层中各种空气湍流运动的分布情况。 3.石英晶体振荡器的基本原理石英晶体振荡器的基本原理 (1)、石英晶体振荡器的结构、石英晶体振荡器的结构 石英晶体振荡器是利用石英晶体（二氧化硅的结晶体）石英晶体振荡器是利用石英晶体（二氧化硅的结晶体） 的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本构成大致是：的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本构成大致是： 从一块石英晶体上按一定方位

24、角切下薄片（简称为晶片从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片（简称为晶片, 它可以是正方形、矩形或圆形等），在它的两个对应面它可以是正方形、矩形或圆形等），在它的两个对应面 上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到 管脚管脚 上，再加上，再加 上封装外壳就构成了石英晶体谐上封装外壳就构成了石英晶体谐 振器，简称为石英晶体或晶体、振器，简称为石英晶体或晶体、 晶振。其产品一般用金属外壳晶振。其产品一般用金属外壳 封装，也有用玻璃壳、陶瓷或封装，也有用玻璃壳、陶瓷或 塑料封装的。下图是一种金属塑料封装的。下图是一种金属 外壳封装的石英晶体结构示

25、意图。外壳封装的石英晶体结构示意图。 (2)、压电效应、压电效应 若在石英晶体的两个电极上加一电场，晶片就会产生机械变形。若在石英晶体的两个电极上加一电场，晶片就会产生机械变形。 反之，若在晶片的两侧施加机械压力，则在晶片相应的方向上反之，若在晶片的两侧施加机械压力，则在晶片相应的方向上 将产生电场，这种物理现象称为压电效应。如果在晶片的两极将产生电场，这种物理现象称为压电效应。如果在晶片的两极 上加交变电压，晶片就会产生机械振动，同时晶片的机械振动上加交变电压，晶片就会产生机械振动，同时晶片的机械振动 又会产生交变电场。在一般情况下，晶片机械振动的振幅和交又会产生交变电场。在一般情况下，晶片

26、机械振动的振幅和交 变电场的振幅非常微小，但当外加交变电压的频率为某一特定变电场的振幅非常微小，但当外加交变电压的频率为某一特定 值时，振幅明显加大，比其他频率下的振幅大得多，这种现象值时，振幅明显加大，比其他频率下的振幅大得多，这种现象 称为压电谐振，它与称为压电谐振，它与LC回路的谐振现象十分相似。它的谐振频回路的谐振现象十分相似。它的谐振频 率与晶片的切割方式、几何形状、尺寸等有关。率与晶片的切割方式、几何形状、尺寸等有关。 (3)、等效电路、等效电路 当晶体不振动时，可把它看成一个平板电容器称为静电电容当晶体不振动时，可把它看成一个平板电容器称为静电电容C， 它的大小与晶片的几何尺寸、

27、电极面积有关，一般约几个它的大小与晶片的几何尺寸、电极面积有关，一般约几个PF到到 几十几十PF。当晶体振荡时，机械振动的惯性可用电感。当晶体振荡时，机械振动的惯性可用电感L来等效。来等效。 一般一般L的值为几十的值为几十mH 到几百到几百mH。晶片的弹性可用电容。晶片的弹性可用电容C来等来等 效，效，C的值的值 一般只有一般只有0.00020.1pF。晶片振动时因摩擦而造成的损耗用。晶片振动时因摩擦而造成的损耗用R 来等效，它的数值约为来等效，它的数值约为100。由于晶片的等效电感很大，而。由于晶片的等效电感很大，而 C很小，很小，R也小，因此回路的品质因数也小，因此回路的品质因数Q很大，可

28、达很大，可达1000 10000。加上晶片本身的谐振频率基本上只与晶片的切割方式、。加上晶片本身的谐振频率基本上只与晶片的切割方式、 几何形状、尺寸有关，而且可以做得精确，因此利用石英谐几何形状、尺寸有关，而且可以做得精确，因此利用石英谐 振器组成的振荡电路可获得很高的频率稳定度。振器组成的振荡电路可获得很高的频率稳定度。 (4)、石英晶体振荡器是高精度和高稳定度的振荡器，被广泛、石英晶体振荡器是高精度和高稳定度的振荡器，被广泛 应用于彩电、计算机、遥控器等各类振荡电路中，以及通信应用于彩电、计算机、遥控器等各类振荡电路中，以及通信 系统中用于频率发生器、为数据处理设备产生时钟信号和为系统中用

29、于频率发生器、为数据处理设备产生时钟信号和为 特定系统提供基准信号特定系统提供基准信号 。石英钟走时准、耗电省、经久耐用。石英钟走时准、耗电省、经久耐用 为其最大优点。石英钟都是以石英晶体振荡器为核心电路。为其最大优点。石英钟都是以石英晶体振荡器为核心电路。 随着电视技术的发展，近来彩电多采用随着电视技术的发展，近来彩电多采用500kHz或或503 kHz的晶的晶 体振荡器作为行、场电路的振荡源，经体振荡器作为行、场电路的振荡源，经1/3的分频得到的分频得到 15625Hz的行频，其稳定性和可靠性大为提高。面且晶振价格的行频，其稳定性和可靠性大为提高。面且晶振价格 便宜，更换容易。便宜，更换容易。 在通信系统产品中，石英晶体振荡器的价在通信系统产品中，石英晶体振荡器的价 值得到了更广泛的体现值得到了更广泛的体现.