14.3 电磁波的发射和接收 课件 -2023-2024学年高二下学期物理人教版选修3-4

第十四章 电磁波 14.3 电磁波的发射和接收 学习目标： 1、了解有效地发射电磁波的两个条件； 2、了解无线电波的波长范围； 3、了解无线电波的发射过程和调制的简单概念； 4、了解调谐、检波及无线电波的接收的基本原理。 重点难点： 1、调制、调幅、调频、调谐和解调。 我们要传递的讯号不是等幅高频振荡电流，而是一些低频讯号（如：声音讯号频率只有几百至几千赫兹，图象讯号频率也不过上万赫兹）能否把它们直接发送出去？ 类比：(电磁波发射——汽车运货) “货物”——要传送的声音、图象等讯号 “汽车”——振荡器产生的高频交变电流（载波） “装上货物”的过程——调制信号过程 你知道吗？ 一、电磁波的发射 振 荡 器 高 频 交 流 电 天线 高 频 电 磁 场 振荡 高 频 电 磁 波 传播 1、制造载波 注意：要有效发射电磁波，振荡电路须具有如下特点： ⑴要有足够高的振荡频率。 ⑵振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，这样才能有效地把能量辐射出去。 振荡器产生的高频交变电流，以用来携带声音、图像信息的，叫做载波！ 天线是发射与接收无线电波的必要设备 天线 地线 一、电磁波的发射 2、调制： 调幅 把信息加到载波上，使载波随信号而改变叫调制。 定义：使高频载波的振幅随信号的强弱而改变叫做调幅(AM) 优点：调幅机结构简单，便于操作，服务半径大！ 缺点：抗干扰能力弱！ 主要应用：中波和短波波段； 方法一： 调频 一、电磁波的发射 2、调制： 把信息加到载波上，使载波随信号而改变叫调制。 定义：使高频载波的频率随信号而改变叫做调频(FM) 优点：抗干扰能力强，故传播过程中失真比较小！ 缺点：调频机结构复杂，不易操作，服务半径小！ 主要应用：微波（甚高频和超高频波段） 方法二： ——挑选特定频率的电磁波 二、电磁波的接收 1、调谐： 当接收电路的固有振荡频率等于某种电磁波的频率时，接收电路中产生的振荡电流最强。 电谐振： ——使接收电路产生电谐振的过程 注意： 调谐与电谐振不同，电谐振是一个物理现象，而调谐则是一个操作过程。 理解： 电谐振就是电磁振荡中的“共振”。 二、电磁波的接收 ——分离高频载波和低频信号 2、解调 解调器 说明： 解调是调制的逆过程； 调幅波的解调又叫检波。 信号 调制 振荡电流 发射 调谐电路 解调 输出 电磁波的发射和接受流程图 无线电波的发射 无线电波的接收 1、无线电技术中使用的电磁波叫无线电波。 三、无线电波 2、分类 3、无线电波的传播方式 ——地波 传播形式:沿地球表面空间传播。 适合波段： 原因：波长较长，衍射能力较强，在地面传播时课绕过障碍物。 长波、中波、中短波。 3、无线电波的传播方式 ——天波 传播形式:靠大气电离层的反射传播 适合波段： 原因：长波容易被电离层吸收； 短波容易被电离层反射； 微波容易穿过电离层。 中短波、短波 3、无线电波的传播方式 ——空间波 传播形式:沿直线传播 适合波段： 原因：穿透能力较强 短波、超短波、微波 典例1：下列几种方式中，能提高LC振荡电路向外辐射电磁波的本领的有 A．减小振荡电路中的电容 B．增加振荡时的电压 C．增加线圈的匝数 D．用开放电路，不用闭合电路 关于载波制造，需注意： （1）振荡的频率越高，向外辐射电磁波的本领就越大. （2）通过改变电容器的电容和线圈的匝数等来改变振荡电路的频率. （3）采用开放电路也可以提高振荡电路向外辐射电磁波的能力. 典例二：实际发射无线电波如图所示，高频振荡器产生高频等幅振荡如图(甲)所示，人对着话筒说话产生低频振荡如图(乙)所示，根据这两个图象，发射出去的电磁波图象应是图中的(　　) 振荡器产生高频等幅振荡，话筒结构是里边有碳膜电阻，它的阻值随压力变化而变化。当我们对着它说话时，空气对它的压力随着声音而变化，那么它的电阻也就随声音信号而变化，振荡电流的振幅也就随着声音信号而变化，这就是调制。它不但影响了正半周，也影响了负半周。 典例三：图中A为某火箭发射场，B为山区，C为城市。发射场正在进行某型号火箭的发射试验。为了传播火箭发射的实况，在发射站建立了发射台用于发射广播与电视信号。已知传输无线电广播所用的电磁波波长为550m，而传输电视信号所用的电磁波波长为0.566m，为了不让山区挡住信号的传播，使城市居民能收听和收看火箭发射的实况，必须通过建在山顶上的转发站来转发________(填“无线电广播信号”或“电视信号”)。这是因为________ 。 电视信号 电视信号频率高，波长短，沿直线传播，不易衍射 【规律方法】电磁波传播问题