21.4 越来越宽的信息之路-【精品课】2023-2024学年九年级物理全一册精品课件（人教版）

越来越宽的信息之路 第二十一章 信息的传递 第4节 2023年“精品课”系列 同样的一则新闻，声音广播和电视广播相比,在相同的时间内哪个传输的信息多? 观察与思考 在相同的时间内，播放视频和播放音频传递的信息量一样吗？ 信息理论表明： 　　作为载体的电磁波，频率越高，相同时间内传输的信息就越多。 因此，几十年来，无线电通信、电视广播等所用的频率越来越高，信息之路越来越宽，今天我们进一步了解一些不同的通信方式。 ①微波比中波、短波的频率更高，一定时间内可以传递更多的信息，一条微波线路可以同时开通几千、几万路电话。 微波波长在 10m ~ 1mm 之间， 频率 3×107Hz ~ 3×108Hz 之间 一、微波通信 ②微波中继站 微波大致沿直线传播，不能绕地球表面绕射。因此必须每隔50千米左右就要建设一个中继站，可以把上一站传来的微波信号经过接收、放大处理后，再发射到下一站去，这就像接力赛跑一样， 一站传一站， 经过很多中 继站可以把 信息传递到 远方。 微波中继站天线 ③微波中继站通信示意图 微波发射 接收微波 微波中继通信示意图 ④微波通信由于其频带宽、容量大，可以用于各种电信业务传送，如电话、电报、数据、传真以及电视信号等均可通过微波电路传输。 微波通信 优点 缺点 ①频率高，传输信息的容量大 ②质量好，可以传送很远的距离 ③大致沿直线传播，受大气干扰小，能量损耗小，收到的信号强且稳定 需要大量中继站进行信号处理，如遇到雪山和大洋无法建立中继站时，微波通信就无法继续 微波通信的优缺点 2 还可以建立在同步卫星上 关于微波通信，下列说法不正确的是（ ） A．微波的频率大于中波、短波 B．微波的性质接近于光波，大致沿直线传播 C．利用微波进行长距离通信时，应利用中继站 D．微波中继站间距离约50km，且只能建立在地面上 D 【典例1】 可以考虑用月亮作为微波中继站。但月亮离地球太远，微波在传播的过程中信号有衰减，时间有延迟，不能及时同步，并且只有当两地都能看到月亮的时候，两地间才可以实现通信。 解决方案：人造卫星通信 在遇到雪山、大洋，根本无法建设中继站时，能否用月球做中继站，实现微波通信？ ①人造地球卫星通信工作原理 二、卫星通信 卫星通信 1 卫星通信的原理是将卫星发射到赤道上空36000km 处的对地静止轨道上，利用卫星上的通信转发器接收由地面站发射的信号，并对信号进行放大变频后转发给其他地面站，从而完成两个地面站之间的传输。 事实上，一颗通信卫星就是一个微波中继站。 太阳电池板的作用： 收集太阳能 ，把太阳能转化为电能，用于卫星供电、供能的装置。 太阳能电池板 人造地球卫星通信的太阳电池板 在地面上，用碟形天线（大锅）接收来自卫星的信号。 家用碟形天线（大锅） 广播电视台用卫星天线 地面接收设备 ②同步通信卫星 同步通信卫星绕地球转动的周期跟地球自转的周期相同，所以叫做“同步”卫星。 地球同步卫星即地球同步轨道卫星，是运行在地球同步轨道上的人造卫星，距离地球的高度约为36000km，卫星的运行方向与地球自转方向相同、运行轨道为位于地球赤道平面上圆形轨道、运行周期与地球自转一周的时间相等，即23时56分4秒，卫星在轨道上的绕行速度约为3.1公里/秒。 ③用三颗同步卫星就可以实现全球通信 卫星通信 优点 缺点 ①通信距离远；②通信容量大；③具有高效率和灵活性；④具有及时性；⑤无缝覆盖能力；⑥安全可靠性。 两地面站之间使用卫星进行通信时，电磁波传播的距离约为72000km，故信号有延迟（约0.24s）； 10GHz以上频带易受雨、雪的影响。 卫星通信的优缺点 2 中国北斗卫星导航系统 北斗卫星导航系统是我国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设运行的全球卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要时空基础设施。  光纤通讯技术是近几十年才发展起来的 1960年，美国物理学家西奥多·梅曼在佛罗里达州迈阿密的研究实验室里，制成了世界上第一台红宝石激光器。它能产生频率单一、方向高度集中的激光。 三、光纤通信 1966年，华裔物理学家高锟提出用光纤通信的构想，这使得用光进行通信的幻想得以实现，高锟被誉为“光纤之父”。 　　光是一种电磁波，光是比微波频率高得多的电磁波，所以光通信的“高速公路”更宽广，传递信息的容量较大。 光纤通信 1 三、光纤通信 　　 不过，普通的光源包含了许多不同波长的光，难以携带信息。 　　人们利用频率单一、方向高度集中的激光进行通信，效果很好。 ①光导纤维 　　通信用的激光一般在特殊的管道——光导纤维里传播。 实用的光纤