4.3 电磁波的发射、传播和吸收 课件 -2023-2024学年高二下学期物理粤教版（2019）选择性必修第二册

第四章 电磁振荡与电磁波 粤教版 选择性必修二 第三节 电磁波的发射、传播和吸收 1 新课导入 通过之前的学习，我们已经知道电磁波是怎么产生的，我们目前经常利用电磁波发射电磁波，那我们怎样才能发射有效电磁波，怎么将需要的信息加载到电磁波上，又怎么接收到电磁波呢？ Part 01 电磁波的发射 3 一、电磁波的发射 1. 有效发射电磁波的条件和方法 第一：要有足够高的振荡频率。 振荡电路向外界辐射能量的本领，与振荡频率密切相关。频率越高，发射电磁波的本领就越大。 ①减小电容C ：增大板间距d，减小正对面积S ②减小自感系数L 一、电磁波的发射 第二：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。 振荡电路演化成为一条导线 (a) 1. 有效发射电磁波的条件和方法 开放电路：使电场和磁场扩展到电容器的外部的电路 第一：要有足够高的振荡频率。 5 天线 地线 天线和大地构成一个巨大的电容 实际应用中的开放电路，线圈的一端用导线与大地相连，这条导线叫作地线；线圈的另一端与高高地架在空中的天线相连。无线电波就能由这样的开放电路有效地发射出去。 将发射塔建的很高 一、电磁波的发射 2. 使载波随各种信号而改变的技术——调制 为了传送声音、文字、图象等信号，首先要把传递的信号转变成电信号。但这种电信号的频率较低，不能直接发射出去，需要将这种低频电信号加到高频振荡电流上发射出去。 把传递的低频电信号（叫做调制信号）“加载”到高频振荡电路（叫做载波）上的过程。 ①调制： 进行调制的装置叫做调制器。 7 一、电磁波的发射 2. 使载波随各种信号而改变的技术——调制 ②常用的调制方式——调幅、调频 调幅：使高频电流或电压的振幅随信号改变，这种调制叫做调幅，用AM表示。 调频：使高频电流或电压的频率随信号改变的调制方式叫做调频。用FM表示。 8 信号源 振荡电路 （加载） 电台发射 调制 调幅广播(AM)一般使用中波和短波波段。 2. 使载波随各种信号而改变的技术——调制 ②常用的调制方式——调幅（AM） 使高频振荡电磁波的振幅随调制信号的强弱而改变叫做调幅. 声音信号的调制过程： 以调幅方式调制的无线电广播，其发射原理如图所示。话筒将声音变成音频信号，经音频放大器放大后，再进入调制器，同时送入调制器的还有载波，信号经调制后耦合到发射天线向外发射。 无线广播发射器 2. 使载波随各种信号而改变的技术——调制 ②常用的调制方式——调频（FM） 使高频振荡电磁波的频率随调制信号的强弱而改变叫做调幅. 信号源 振荡电路 （加载） 调 制 ①调频广播(FM)和电视广播都采用调频的方法来调制； ②通常使用微波中的甚高频(VHF)和超高频(UHF)波段。 11 无线电的发射全过程 调制器 放大器 五个名词 载波 信号 调制 调幅 调频 “运送货物的车辆” “待运送的货物” “装载货物的过程” “装载货物的方式” 无线电技术中使用的电磁波叫无线电波。 无线电波的波长从几毫米到几十千米不等。 根据波长（或频率）又可以把无线电波分成长波、中波、中短波、短波和微波等几个波段。 Part 02 电磁波的传播 14 二、电磁波的传播 无线电波的传播方式主要有三种：地波、天波和直线传播 15 二、电磁波的传播 1. 地波传播 地波传播：沿地球表面传播无线电波的方式 中、长波: 波长较长，容易产生衍射现象。 在地面传播时能绕过多数障碍物（大山、高大建筑物……） 16 二、电磁波的传播 2. 天波传播 天波传播：利用大气中电离层的反射来传播无线电波的方式 长波容易被电离层吸收； 短波和部分中波容易被电离层反射； 微波容易穿过电离层。 17 二、电磁波的传播 3. 直线传播 直线传播：沿直线传播无线电波的方式 微波频率很高，能够穿透电离层，只能沿直线传播 无线电波沿直线传播的距离一般只有几十千米，所以需要设立许多中继站，不断地把信号接收、放大，再传到下一站，就像接力赛跑一样，一站一站地把信号传送到远方 18 波段 波长 频率 传播方式 主要用途 长波 30 000 m~3 000 m 10 kHz~100 kHz 地波 超远程无线通信和导航 中波 3 000 m~200 m 100 kHz~1 500 kHz 地波和天波 调幅无线电广播、电报、通信 中短波 200 m~50 m 1500 kHz~6 000 kHz 短波 50 m~10 m 6MHz~30 MHz 天波 微波 米波 10 m~1 m 30MHz~300MHz 近似直线 传播 调频无线电广播、电视、导航 分米波 1 m~0.1 m 300 MHz~3 000 MHz 直线传播 电视、雷达、导航 厘米波