21.4 越来越宽的信息之路 课件 2024-2025学年物理人教版九年级全一册

第二十一章 信息的传递 第4节 越来越宽的信息之路 24888 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？ 新知导入 24888 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。 24888 一、微波通信 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，现代通信技术所采用的频率越来越高，微波通信就是其中应用较广泛的一种。 1. 传输信息与频率的关系 新知学习 24888 （1）波长和频率范围 微波波长在 10m~1mm之间，频率 30MHz~3×105MHz之间。 （2）性质 微波的性质接近光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射。 2. 微波 波长在10m~ 1mm ，频率 30MHz~3×105MHz之间 24888 （1）概念：利用微波进行的通信称为微波通信。 3. 微波通信 （2）微波中继站 微波大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射。因此必须每隔50km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，一棒传一棒，可以把信息传递到远方。 24888 （3）微波通信的优点 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。 （4）微波通信的缺点 需要大量中继站进行信号处理，而且，信号传递的距离越远，需要的中继站越多。在遇到雪山、大洋，根本无法建设中继站时，微波通信几乎无法继续。 24888 在遇到雪山、大洋，根本无法建设中继站时，又该怎么办？能不能利用地球的卫星——月球进行微波中继通信呢？ 月球是地球的卫星，可以反射微波，但它离我们太远了——38万千米！信号衰减、时间延迟，而且只有当两个通信点同时见到月亮时，才能完成这两点间的通信。 二、卫星通信 解决方案： 使用人造卫星通信 24888 电话刚问世的时候，一部话机要与多少部话机通话，就要有多少对电话线与外部相连。图中的每部电话间都能通话，至少需要连接多少根线？12345678910,10根，如果很多部电话呢，要的电话线更多，这样是不是太浪费材料了，而且话机太多时很难做到与每部电话都单独连线。那么你能否想出一个办法，尽量减少线路的数量，但仍能保证 5 部电话中的任意两部可以相互通话 。暂停视频思考一下，中间于是交换机就出来了 8 1. 卫星通信的概念 利用通信卫星做微波通信的中继站来进行通信的方式叫卫星通信。 2. 同步通信 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，距离地球约36000km，卫星的运行方向与地球的自转方向相同、运行轨道位于地球赤道平面上圆形轨道、运动周期与地球自转一周的时间相等，所以叫做“同步通信卫星”。 24888 3. 全球通信 在地球周围均匀地配置三颗通信卫星，就可以覆盖几乎全部的地球表面，实现全球通信。 24888 4. 卫星通信的组成 由通信卫星、地面站和传输系统三部分组成。卫星通信的工作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。 24888 5. 卫星通信特点 通信范围大，只要在卫星发射的电磁波覆盖的范围内均可进行通信；不易受陆地灾害影响，建设速度快；易于实现广播和多址通信。 24888 6. 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。  24888 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”。 24888 　　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。 1.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。 24888 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。 实用的光纤是比人的头发丝稍粗的玻璃丝，通信用光纤的外径一般为125~140 μm。一般所说的光纤是由纤芯和包层组成，纤芯完成信号的传输，包层与纤芯的折射率不同，将光信号封闭在纤芯中传输并起到保护纤芯的作用。工程中一般将多条光纤固定在一起构成光缆。 24888 光导纤维 携带信息 的激光射入 携带的信息 随激光射出 ②光导纤维的原理 光导纤维的原理是光的全反射原理。携带信息的激光在光纤内部传播时，发生的是全反射，这样激光只能在光纤内部传播，用光信号取代传统通信方式中的电信号，从而实现信息的传递的。 24888 （1）传输频带极宽，通信容量很大； （2）光纤衰减小，无中继设备，传输距离远； （3）不受电磁干扰，通信质量高，保密性好。 2.光纤通信的优点 24888 四、网络通信 计算机可以高速处理各种信息，互联网利用通信线路和电磁波，将分布于世界各地的计算机网络连接起来，用来传递各种信息。 ①网络通信是把计算机联在一起，借助计算机网络进行通信的方式。 1.网络通信 24888 ②计算机服务器 在网络环境下能为网络用户提供集中计算、信息发表即数据管理等服务的计算机叫做计算机服务器 。 世界上最大的计算器网络是因特网。 24888 交通工具运输 ①实物邮件的传送 2.电子邮件 目前人们经常使用的网络通信形式是电子邮件。 信箱 邮局分检 邮局分检 收信箱 实物邮件 24888 ②电子邮件的传送 发送方通过计算机输入信息并传送到与计算机相联系的服务器A； 服务器A将信息传送到与接收方计算机相连接的服务器B； 服务器B将信息再传送到接收方计算机中，即可显示甲的信息。 24888 在生活中，人们通过网络可以收发电子邮件、聊天，看到不断更新的新闻，查到所需的各种资料，还可以购物、远程教育、远程医疗等。 3.网络通信在生活中的应用 24888 　通过因特网可以快速收发语音短信、视频、图片和文字等信息。 随着通信技术的发展，现在已经可以在很短的时间内传送越来越大的信息量，信息传送的速度能够满足电视等活动画面的需要。 24888 越来越广的信息之路 微波通信 微波：波长在10m~1mm之间，频率 30MHz~3×105MHz之间 微波中继站 卫星通信 三颗同步卫星几乎可实现全球通信 组成：同步通信卫星、地面站 光纤通信 激光：频率单一、方向高度集中 原理：激光在光导纤维里传播 网络通信 网络通信是借助计算机 网络进行通信的方式。 课堂总结 24888 1.在中国移动通信大楼的顶部常可见到一些锅形天线，关于这种天线的作用，以下说法中正确的是 （ ） A.这是做广告用的模型 B.天线凹面斜向上方是用来接收卫星信号的 C.天线凹面朝水平方向是用来接收卫星信号的 D.无论天线朝什么方向均能接收卫星信号 B 课堂练习 24888 2.下列说法中不正确的是（ ） A．微波大致沿直线传播，因此微波通信要建很多中继站才能把信息传递到远方 B．卫星通信只需要3颗同步卫星就可以实现全球通信 C．光纤通信容量大，不受电磁干扰，保密性好，通信质量高，但传输距离短 D．利用因特网可实现资源共享和信息传递，还可进行远程教育、远程医疗等 C 24888 3.用于卫星通信的人造卫星叫做通信卫星，下列关于通信卫星的说法中，正确的是（ ） A．卫星通信的信号是由通信卫星发射的 B．卫星通信的信号是微波信号 C．微波信号在通过大气层时无能量损失 D．通信卫星离地面高度没有特定要求 B 24888 $$