教科版九年级物理
第十一章
第一节 神奇的电磁波
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电磁波是怎样产生的?
电磁波是如何产生？
（水波的产生）
结论：
变化的电流可以在周围空间产生电磁波。
电磁波是怎样传播的？
电磁波的传播需要介质吗？
电磁波的传播不需要介质。电磁波可以
在固体、液体和气体中传播。
电磁波的传播
电磁波的传播
波长：相邻两个波峰或波谷之间的距离
•频率：在1秒内出现的波峰数（或波谷数）叫
波的频率 ，用字母ƒ表示。
•波速与波长和频率的关系。
波速=波长×频率
•电磁波在真空中的传播速度与光速相同，是
3×108米/秒。
在空气中和在真空中近似。
c f
电磁波的传播速度：
频率
8 53 10 / 3 10 /c m s km s
波长
波速
电
磁
波
谱
γ射线
X射线
紫外线
可见光
红外线
无线电波
毫米波
厘米波
分米波
超短波
短波
中波
长波
电磁波与我们的生活
一、电磁波具有能量特性
二、电磁波的危害
不同的电磁波具有不同的物理特性和用途
1、大强度、长时间照射：疲劳、头昏、记忆力减
退、视力减弱。
2、对大脑、中枢神经系统产生不良影响
3、导致大脑、电子控制系统功能失常（机场禁用手机
等）
打开半导体收音机，调到一个没有电台的地方，
使收音机收不到电台的广播。然后开大音量，让
收音机靠近220伏特的交流电线，从收音机会听
到“杂音”。这是为什么？
课堂检测：
1、真空中电磁波的传播速度是____ m/s,这
是宇宙间物质运动的最快速度，这个速度有一
个专用符号____，电磁波的波长λ，频率f和速
度c之间的关系是____，从中可以看出，电磁
波的频率越高，它的波长就越_____。
2、北京电视台第一套节目发射电磁波的
波长范围是1.7米至1.8米，则此电磁波的频
率范围为 赫至 赫。
3×108
167兆 176兆
C
c=λf
短
3、目前，中国教育电视台的两套卫星电视节目是
通过国产“东方红二号甲”通信卫星转发的，卫星转
发下行频率为3848兆赫和3928兆赫。这两个电磁波
的波长是 和 。
4、电磁波的传播( )
A、只能在空气中传播 B、只能在真空中传播
C、不能在空气中传播 D、可以在真空中传播
5、下列家用电器中利用电磁波工作的是 ( )
A、电冰箱 B、微波炉
C、电烙铁 D、洗衣机
0.078m 0.076m
D
B
电磁波的应用(1)
姚明正在打电话！
电磁波在信息方面的应用
• 一电磁波携带信息
P50 图a b c
• 二电磁波可以帮助人们获得信息
P51 图a b c
• 三电磁波能够承载信息传播信息
一、电磁波传递声音和图像信号的原理
• 电磁波传递声音和图像信号就象鸽子送
信一样.
• 先将信号载在电磁波上，再把载有信号
的电磁波发射出去，到达接收处设法从
电磁波上把信号检出来.
电磁波的发射过程
高频振荡器产生
高频振荡电流
信号发射机房
声音信号
图像信号
发射天线
无线电接收过程
收音机内的接收装置就是一个简单的调谐电路
移动电话
彩塔接收天线
电报大楼上的接收天线
移动电话
舰载卫星通讯系统
车载数字新闻通讯车
电磁波能量特性的应用
太阳光是电磁波
在信息技术高速发展的今天，电磁波
对我们来说越来越重要，广播、电视要利用
电磁波，无线电通信要利用电磁波，航空、
航天中的自动控制和通信联系都要利用电磁
波……
电磁波的应用（2）
1、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
FM97.4MHz，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( )
A、无线电广播 B、雷达导航
C、无线电话 D、 有线电话
3、电磁波与水波、声波的重大区别之一是
__________________________。
达标反馈
关于电磁波的说法中正确的（ ）
A、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。
C、电磁波是沿某一特定方向向空间远处传播的。
D、变化的电流在周围的空间产生电磁波。
D
以下说法中正确的是（ ）
A、频率越大的电磁波，它的传播速度越大。
B、电磁波和声波一样不能在真空中传播。
C、不同频率、不同波长的电磁波，它们的传播
速度相同。
D、以上说法都正确。
C
1991年海湾战争中，以美国为首的多国部队使用了电
子干扰，电子干扰是指（ ）
A、向敌方发射电磁波。
B、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。
D、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干扰。
D
在短波、中波和长波这三种电磁波中频率最
大的是（ ）
A、短波 B、中波
C、长波 D、一样大
A
电磁波谱分布示意图
按频率由小到大（波长由大到小）排列形成的电磁
波谱是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦
琴射线、γ射线．
无线电广播与电视
从赫兹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。1906年，美国做了一次
试验性的广播。以后无线电广播就开始进入千家万户。
1932年，英国广播公司播出世界上第一个规范的
电视节目，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，它们
主要由发射系统和接收系统组成，电视系统有图像和
声音两部分，而广播系统则只有声音部分。
你能说出电视系统及接收流程图吗？广播系统呢？
广播、电视的图像和声音信号是依靠什么
传过来的?
大家一起想一想
无线电广播信号是如何来进行发射和
接收的?
无线电广播信号的发射和接收
发射：
2、____________产生___________
3、________把__________加载到__________ 上
－－类似于把信绑在信鸽的身上
4、_____把_______________________发射出去
－－类似于信鸽的放飞
－－类似于要远飞的信鸽
－－类似于要发出的信件
（由 _______完成）
1、_____把_______ 转换成________
广播电台
声音信号 音频电信号
高频电磁波
音频电信号 高频电磁波
载有音频电信号的电磁波
话筒
载波发生器
调制器
天线
(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进行发射
和接收的?
1、天线：
2、选台和解调：
3、扬声器：
接收：
接收在空间传播的_______________
（1）通过______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
把音频电信号转换为声音
（由 _____ 完成）收音机
各种各样的电磁波
（2）从高频电信号中取出音频电信号
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)
（注意记红字）
电磁波的危害
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
免疫机能，引起头疼、失眠等症状，常被
人们称为“无形杀手”。1995年4月，美
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
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。
图像
显像管
显示
图像
发
声
发
射
机
音频
放大 音频
放大
接
收
机
电视的发射和接收
加载到高频
电磁波上
_______的接收天线
接收__________
发射到空中
由_______还原成图像
由_______放出声音
摄像机
话筒____信号
____信号
声音
图像 电信号
发射机
发射天线接收：
电视机
高频信号 取出____________并
放大
图像和声音电信号
显像管
扬声器
发射：
高频信号
（由_______完成）电视台
（由_______完成）电视机
电视台∕广播电台
发射器
无线电流
中继台
电视天线
收音机天线
移动通信
2、移动电话靠________ （较大的固定无线电台）
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，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。
1、移动电话机由 _____ 来传递声音，它既是
__________ 又是 _____ 。
电磁波
无线电发射台 接收台
基地台
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作原理基本一样，只是移动
电话声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。移动电话既是无线电发
射台，又是无线电接收台。
大家一起想一想这是为什么
(1)摄像管将光信号
转化为电信号（摄像
机核心器件）
(2)显像管将电信号转
化为光信号（电视机核
心器件）
9.电视发送与接收简介:
(3)电视台的发送与电视机的接收
(4)为在屏幕上
获得整幅的图像,
无论摄像管还是
显象管都要进行
“扫描”.
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社
会人们对通信技术的要求，成为20世纪80年代中期
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？
移动通信系统是一个有线与无线相结合的
综合通信系统。以甲市移动用户A与乙市移动用
户B进行移动通信为例，其信号流程图如图：
移动用
户A
邻近基
站
移 动 交
换中心
甲 市
话 局
乙 市
话 局
移 动 交
换中心
邻近基
站
移动用
户B
10.雷达:通过物体对无线电波反射来发现目标,测定目标
有关参考知识
1.数字信号:
2.多普勒雷达
多普勒雷达就是利用多普勒效应进行定位，测速，测
距等工作的雷达。所谓多普勒效应就是，当声音，光和无
线电波等振动源与观测者以相对速度V相对运动时，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。因
为这一现象是奥地利科学家多普勒最早发现的，所以称之
为多普勒效应。由多普勒效应所形成的频率变化叫做多普
勒频移，它与相对速度V成正比，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：当雷达发射一
固定频率的脉冲波对空扫描时，如遇到活动目标，回波的
频率与发射波的频率出现频率差，称为多普勒频率。根据
多普勒频率的大小,可测出目标对雷达的径向相对运动速度；
根据发射脉冲和接收的时间差,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,滤除干扰杂波
的谱线，可使雷达从强杂波中分辨出目标信号.
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。如美国战机装备的
A P G－68雷达，代表了机载脉冲多普勒火控雷达的先进水平。
它有18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,可靠性高.脉
冲多普勒雷达于20世纪60年代研制成功并投入使用。20世纪70
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“下视”雷达，目前脉冲多普勒雷达广泛用于S-27、S-
30、歼-10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
(1)、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）
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
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 上，再加
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、
晶振。其产品一般用金属外壳
封装，也有用玻璃壳、陶瓷或
塑料封装的。下图是一种金属
外壳封装的石英晶体结构示意图。
(2)、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。
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。它的谐振频率与晶片的切割方式、几何形状、
尺寸等有关。
(3)、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C，
它的大小与晶片的几何尺寸、电极面积有关，一般约几个PF到几十
PF。当晶体振荡时，机械振动的惯性可用电感L来等效。一般L的
值为几十mH 到几百mH。晶片的弹性可用电容C来等效，C的值 。
一般只有0.0002～0.1pF。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100Ω。由于晶片的等效电感很大，而C很小，
R也小，因此回路的品质因数Q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、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。
(4)、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特定系统提供基准信
号 。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。 随着电视技术的发展，近来彩电多
采用500kHz或503 kHz的晶体振荡器作为行、场电路的振荡源，
经1/3的分频得到 15625Hz的行频，其稳定性和可靠性大为提高。
面且晶振价格便宜，更换容易。 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.
3、改变巨界的信息技术
现代通信方式
• 卫星通信
• 光纤通信
• 移动通信
• 互联网
1、什么是卫星通信？
2、什么是通信卫星?
卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成。卫星在空
中起中继站的作用，即把地球站发上来的电磁波放大
后再返送回另一地球站。
通信卫星，又名同步卫星，是作为无线电通信中继站
的卫星。它像一个国际信使，把来自地面的各种“信
件”带到天上，然后再“投递”到另一个地方的用户
手里。
中
国
发
射
第
一
颗
试
验
通
信
卫
星
第一颗人造地球卫星
中
国
的
第
一
颗
卫
星
东方红卫星
• “东方红”1号卫星的远载火箭为“长征”1号三级
运载火箭，火箭全长29，45米，直径2.25米，起
飞重量81.6吨，发射推力112吨。“东方红”1号
的发射，实现了毛泽东提出的“我们也要搞人造卫
星”的号召。它是中国的科学之星，是中国工人阶
级、解放军、知识分子共同为祖国做出的杰出贡献
。
东方红卫星
• 1970年4月24日，中国第一颗人造地球卫星在酒泉
卫星发射中心成功发射，由此开创了中国航天史的
新纪元，使中国成为继苏、美、法、日之后世界上
第五个独立研制并发射人造地球卫星的国家。东方
红1号卫星重173 千克，由长征一号运载火箭送入
近地点441千米、远地点2368千米、倾角68.44度
的椭圆轨道。它测量了卫星工程参数和空间环境，
并进行了轨道测控和《东方红》乐曲的播送。
3、为什么远距离微波通信，需要用通信卫星？
因为微波的性质与光波相近，大致沿直线传播，不
能沿地球表面绕射。
4、卫星通信基本原理？
5、卫星通信的优缺点
优点 (1)通信范围大，只要卫星发射的波束覆盖进行的
范围均可进行通信。
(2)不易受陆地灾害影响。
(3)建设速度快。
(4)易于实现广播和多址通信。
(5)电路和话务量可
灵活调整。
(6)同一信通可用于不同方向和不同区域。
缺点：(1)由于两地球站向电磁波传播距离有72000Km，
信号到达有延迟。
(2)10GHz以上频带受降雨雪的影响。
(3)天线受太阳噪声的影响。
卫星通信原理如下：
• 通信卫星工作的基本原理是：从一个地面站发出无线
电信号，这个微弱的信号被卫星通信天线接收后，首
先在通信转发器中进行放大，变频和功率放大，最后
再由卫星的通信天线把放大后的无线电波重新发向另
一个地面站，从而实现两个地面站或多个地面站的远
距离通信。例如一位在亚洲的用户要通过卫星与大洋
彼岸的美洲另一位用户打电话，就要先通过长途电话
局把用户电话线路与卫星通信系统中的地面站连通，
地面站把电话信号发射到卫星，卫星接到这个信号后
通过功率放大器，将信号放大再转发到大西洋彼岸的
地面站，地面站把电话信号取出来，送到受话人所在
的城市长途电话局转接用户。
光纤通信：
1、什么是光纤、光缆？
光缆:光导纤维电缆由一捆纤维组成,简称为光缆。
基本上都由缆芯、加强元件和护层三部分组成。
光纤:光纤是光导纤维的简称，由直径大约为0.1
mm的细玻璃丝构成。它透明、纤细，虽比 头发
丝还细，却具有把光封闭在其中并沿轴向进行传
播的导波结构。
光纤通信的应用
什么是光纤通信？
就是利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信 之
目的。
光纤通信的优点：
1、通信容量大
2、中继距离长
3、保密性能好
4、适应能力强
5、体积小、重量轻、便于施工维护
6、原材料来源丰富，潜在价格低廉
移动电话
• 你一定看到过有人用手持移动电话跟别人通话。
移动电话不需要电话线，比固定电话更方便。移
动电话与固定电话的工作原理基本一样，只是声
音信息不是由导线中的电流来传递，而是由空间
的电磁来传递。移动电话机既是无线电发射台又
是无线电接收台：在你讲话的时候，它用电磁波
把信息发射到空中；同时它又能在空中捕获电磁
波，得到对方讲话的信息。移动电话可以使你很
方便地跟朋友通话，无论你的朋友就在附近，还
是远在别的国家。
移动电话
现在，移动电话的使用已经十分普遍，随身携带一个
手机，就可以在城市的任何一个角落进行通话。
公用移动电话系统是城市电话网的一部分．每一个移
动电话都是一个无线电台，它将用户的声音转变为高
频电信号发射到空中；同时它又相当于一个收音机，
捕捉空中的电磁波，使用户接收到通话对方送来的信
息。
移动电话
移动电话的体积很小，发射功率不大；它的天线也很简
单，灵敏度不高。因此，它和其他用户的通话要靠较大
的固定无线电台转接,这种固定的电台叫做基地台。
1．工作原理：移动电话相当于是无线电台，它将用户的
声音转变为高频电信号发射到空中，同时它又捕捉空中
的电磁波，使用户接收到通话对方送来的信息。
2．设立基地台的原因：手持移动电话的体积很小，发射
功率不大；它的天线也很简单，灵敏度不高。因此，它
跟其他用户的通话要靠较大的固定基地台转接。
移动电话
• 手持移动电话的体积很小，发射功率不大；它的
天线也很简单，灵敏度不高。因此，它跟其它用
户的通话要较大的固定无线电台转接。这种固定
的电台叫做基地台，跟电话交换机相连。城市中
高大建筑物上常常可以看到移动通信基地台的天
线。
移动电话
• 还有一种可移动的电话，叫无绳电话。无绳电话很
像普通的电话机，只是坐机和手机之间没有电话线
相连。无绳电话的坐机和手机上各有一个天线，它
们通过无线电波来沟通。座机间在市话网上，相当
于一个小型基地台。手机不能离座机太远，工作区
由于大约在几十米到几百米的范围内。
互联网
网上冲浪
电子会议
远程医疗
今天你学到了什么？
1、“信息高速公路”的两大支柱是：卫星通信、光纤通信
2、卫星通信是什么通信，光纤通信是什么通信？
卫星通信是微波通信，光纤通信是激光通信。
3、光纤是怎样传输光信号的？
光是经过多次反射从光纤的一端传播到另一端。
4、通信卫星需要几颗可以覆盖整个地球？ 三颗。
5、你是怎样利用网络学习的？
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