4.3-4.4 无线电波的发射和接收 、电磁波谱 —2020-2021学年【新教材】人教版高中物理选择性必修第二册课件21张PPT

(共21张PPT)
第四章
第3-4节
无线电波的发射和接收
、电磁波谱
烽火台
邮递员
不同时代的通讯技术
外太空探测器—人类最先进科技技术的代表
火星上的中国发射的天问一号
要有效发射电磁波，振荡电路须具有如下特点：
⑴要有足够高的振荡频率。
⑵要用开放电路，且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。
1、发射电路：有足够高的振荡频率。
A.减小C的措施
(1)增大电容器板间距(2)减少正对面积(3)减小介电常数；
B.减小L的措施
(1)去掉铁芯(2)减少线圈的匝数(3)减少线圈横截面积
⑵开放电路: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。
电磁波就是通过天线和地线所组成的开放电路发射出去的。
发
射
端
我们要传递的信号不是高频振荡电流，而是一些低频信号（如：声音信号频率只有几百至几千赫兹，图象信号频率也不过上万赫兹），它能否直接发射出去？
i
t
2、载波：振荡器产生的高频交变电流，是用来携带声音、图象等信息的，叫做载波。
无线电波的发射过程
1、振荡器：能产生频率很高的交变电流的器件。
流经天线
发射出电磁波
作用
高频
进行调制的装置叫做调制器。
在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术叫调制。
声音信号的调制过程：
调幅
(AM)：中波和短波波段；
调频
(FM)：微波（甚高频和超高频波段）
两种调制方式的对比
电磁波的发射
信号调制
类似将货物装上列车
目的信号
载波
电磁波谱的划分
波长范围不同的电磁波具有不同的特点。电磁波谱的划分主要是根据不同波长电磁波的特性来进行的。
各谱段的特性
宇宙射线
r—射线
x—射线
紫外线
可见光
红外线
微波
宇宙射线
波长<10-8
um
，是来自宇宙天体具有很大能量和贯穿能力的电磁皮，人工还无法能产生。遥感上了未能用得上的波段。
r—射线
10-8—10-6
um,
是能量很高的波段。航空物探放射性测量所记录的就是由含放射性元素的矿物所辐射出来的射线。
x—射线
波长10-6—10-2
um
，宇宙中来的—射线，被大气层全部吸收，不能用于遥感工作。
波长
0.01—0.３８
um
。波长小于0.28微米的紫外线；
主要产生于内层电子跃迁
被臭氧层及其它成份吸收。只有波长0.28—0.38的紫外线，能部分穿地大气层，但散射严重，只有部分投射到地面，并使感光材料所感应，可作为遥感工作波段，称为摄影紫外。现已开始用于监测气体污染及水体的油污染。
紫外线
波长0.38—0.76um
是人眼可见，可以用棱镜分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种色光;
在太阳辐射能中所占比例高；
能透过大气层；
外层电子跃迁产生
而地面物体对七色光多具有其特征的反射和吸收特性,故信息量最大；
可以用摄影、扫描等各种方式成像，是遥感最常用的波段。
可见光波段的遥感技术最成熟，但仍然有很大潜力。当前分辨能力最好的遥感资料，仍然是在可见光波段内。
可见光
波长0.77—1000(um)。可分为近红外波段（0.76—3
um
），中红外（3—6
um
），远红外（6—15
um
），超远红外（15—1000
um
）
近红外波段是地表层反射太阳的红外辐射，故又称反射红外。
其中靠近可见光红光的0.76—1.3
um波段可使胶片感光，故又称摄影红外。
而中远红外是地表物体发射的红外线，反映物体的热特征，故称热红外。热红外只能用扫描方式，经过光电信号的转换才能成象。主要为分子光谱
超远红外，处于非大气窗口（大气屏障）
红外是一个很有发展潜力的遥感波段。
红外线
波长1mm—1m。是一个很宽的波段。为毫米波（1—10毫米）、厘米波（1—10cm）和分米波（1—10分米）。
微波的特点是能穿透云雾和一定厚度的植被、冰层和土壤，可获得其它波段无法获得的信息；
具有全天候的工作能力；
可以主动和被动方式成像；
可利用相位信息，便于精确测距；
因此在遥感技术上是很有潜力的一个波段。
微波