21.4 越来越宽的信息之路 (共43张PPT) -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
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。
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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
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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。
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。
（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。
光纤通信的优点
2
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。
网络通信
1
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。
交通工具运输
①实物邮件的传送
电子邮件
2
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
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。
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。
网络通信在生活中的应用
3
　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。
即时通信
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。
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。
车载导航仪是通过与导航卫星互相传递信息，确定汽车的准确位置，并在电子地图上显示出来，为汽车驾驶员导航的。下列说法正确的是（ ）
A．导航卫星发射的电磁波不能在真空中传播
B．导航仪上的移动电话是通过电流传递信息的
C．导航仪与导航卫星是通过电磁波传递信息的
D．导航卫星发射的电磁波比光的传播速度慢
C
能
电磁波
和光的传播速度相同
【典例1】
关于光纤通信，下列说法正确的是（ ）
A．光纤通信是利用电流传递信息的
B．光纤通信是利用激光传递信息的
C．用光纤通信传输的信息量很小
D．用光纤通信传输信息的损耗很大
B
√
×
小
大
【典例2】
光
电子邮件可以传输：①文字资料；②声音信息；③图片图像；④视频资料中的（ ）
A．①②④ B．②③④
C．①③④ D．①②③④
解析：电子邮件是指发送者和指定的接收者利用计算机通信网络发送信息的一种非交互式的通信方式，是最基本的网络通信功能。这些信息包括文本、数据、声音图像、语音、视频等内容。
D
【典例3】
4.历经四十年的发展，中国光纤光缆行业已经占据世界半壁江山，为
现代通信做出了突出贡献，体现了大国精神、大国担当。现代信息高
速公路，是卫星通信和光纤通信等高速、大容量信息传输通道的俗称，
光纤通信传输信息的载体是( )
B
A. 微波 B. 光波 C. 无线电波 D. 超声波
5.在相同时间内， ???????? 通信传输的信息量约为 ???????? 的10倍。与 ???????? 相
比， ???????? 电磁波( )
?
A
A. 频率更高 B. 频率更低 C. 传播速度更慢 D. 传播速度更快
6.下列各种活动中，能通过互联网做到的是( )
B
A. 传送网购的运动鞋 B. 远程学习物理课程
C. 输送发电厂的电能 D. 传输纸质信件
7.关于光纤通信，下列说法正确的是( )
C
A. 光在光纤中是沿中轴线直线传播的
B. 光纤通信与有线通信一样，都需要金属导线
C. 光纤通信中使用的“导线”是“光导纤维”
D. 光纤通信中传输信息的载体——激光，不是电磁波
8.小王的电子邮箱是 ????????????????????????????????@????????????????????????.????????????.???????? ，下列说法错误的是
( )
?
C
A. ???????????????????????????????? 是邮箱使用者的代号
B. ???????????????????????? 是服务器名称
C. 电子邮件只能传递文本文件
D. “ ???????? ”是“ ???????????????????? ”的简写
?
9.小冬等几位同学，在放学回家的路上，经过广播电视台，看到高高
的发射天线，他们有以下几种说法，你认为不正确的是( )
D
A. 无线电波要通过天线向外发射到空中
B. 发射无线电信号时，要将音频电信号加载到高频电磁波上
C. 收音机的调谐器可以从电磁波中选出特定频率的信号
D. 收音机中的扬声器能把电磁波转换成声音
10.中央人民广播电台第二套节目的发射频率是 ????????????????????????? ，女播音员发
声的频率约为 ????????????????? ，那么收音机接收时，调谐器选择的频率应为
( )
?
B
A. ????????????????????????? B. ????????????????????????? C. ????????????????????????? D. ?????????????????
?
11.关于广播、电视、移动电话的信息发射和接收过程，下列说法错误
的是( )
C
A. 它们都是靠电磁波传递信息的
B. 在发射时，它们都要把电信号加载到高频电磁波上
C. 它们都只有接收功能，没有发射功能
D. 移动电话既有接收功能，又有发射功能
12.如图甲所示是表示音频、视频和射频三种信号的波形示意图，频率
最高的是______信号。如图乙所示的光纤通信是利用了激光在纤维中
经过多次______（填“反射”或“折射”）从一端传到另一端。
甲
乙
射频
反射
13.同步通信卫星是在离地面高度为 ????.??×????????????????? ，绕地
心转动的圆轨道（同步轨道）上运行的卫星，运行周期
跟地球自转周期相同。
?
（1）同步通信卫星绕地球运行时____（填“受”或“不受”）
受
24
静止
3
地球的引力，周期是____ ???? 。同步通信卫星相对于地面的建筑物是
______的，___颗同步通信卫星基本可以实现全球通信。
?
（2）理论和实践表明，质量不同的同步通信卫星都以相
同的速度在同步轨道上运行，若同步通信卫星上的天线
脱落，天线______（填“仍会”或“不会”）在同步轨道上
运行。
仍会
（3）地面上的甲、乙两人用卫星电话通过同步通信卫星联系，从甲发
出信号到他收到乙自动回复的信号至少需要_ ______ ???? 。
?
?????.????????