第4節(jié)　能源與可持續(xù)發(fā)展 (4)

1、越來(lái)越寬的信息之路越來(lái)越寬的信息之路第二十一章第二十一章 第節(jié)第節(jié)5分鐘內(nèi)，放電影比講故事所包含的信息量多。分鐘內(nèi)，放電影比講故事所包含的信息量多。相同時(shí)間內(nèi)，電視廣播比電臺(tái)廣播能傳遞更多相同時(shí)間內(nèi)，電視廣播比電臺(tái)廣播能傳遞更多的信息。的信息。信息理論表明：信息理論表明：作為載體的電磁波，頻率越高，相同時(shí)間內(nèi)傳作為載體的電磁波，頻率越高，相同時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒕驮蕉?。輸?shù)男畔⒕驮蕉?。微波信?hào)的波長(zhǎng)在微波信號(hào)的波長(zhǎng)在10 m 1 mm之間之間;微波信號(hào)的頻率在微波信號(hào)的頻率在30 MHz 3 105 MHz之間。之間。一、微波通信一、微波通信一條微波線路可以一條微波線路可以同時(shí)開(kāi)通幾千、幾同時(shí)開(kāi)通

2、幾千、幾萬(wàn)路電話。萬(wàn)路電話。微波的性質(zhì)更接近光波，大致沿直線傳播，微波的性質(zhì)更接近光波，大致沿直線傳播，不能沿地球表面繞射。不能沿地球表面繞射。微波中繼通信示意圖每隔每隔50Km左左右建設(shè)一個(gè)微右建設(shè)一個(gè)微波中繼站，信波中繼站，信號(hào)傳遞的距離號(hào)傳遞的距離越遠(yuǎn)，需要的越遠(yuǎn)，需要的中繼站越多。中繼站越多。答案：答案：太遠(yuǎn)，不方便；信太遠(yuǎn)，不方便；信號(hào)衰減、時(shí)間延遲號(hào)衰減、時(shí)間延遲；且只有兩點(diǎn)同時(shí)；且只有兩點(diǎn)同時(shí)見(jiàn)到月亮，才能完見(jiàn)到月亮，才能完成通信。成通信。解決方案：解決方案：人造衛(wèi)星通信人造衛(wèi)星通信問(wèn)題：?jiǎn)栴}：能否用月亮做中繼站，實(shí)現(xiàn)微波通信？能否用月亮做中繼站，實(shí)現(xiàn)微波通信？通信衛(wèi)星大多相對(duì)地

3、球通信衛(wèi)星大多相對(duì)地球“靜止靜止”同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星二、衛(wèi)星通信二、衛(wèi)星通信三顆同步衛(wèi)星可以實(shí)現(xiàn)全球通信三顆同步衛(wèi)星可以實(shí)現(xiàn)全球通信它們就像幾個(gè)它們就像幾個(gè)太空微波中繼太空微波中繼站，從一個(gè)地站，從一個(gè)地面站接收的電面站接收的電信號(hào)，經(jīng)過(guò)處信號(hào)，經(jīng)過(guò)處理后，再發(fā)送理后，再發(fā)送到另一個(gè)或幾到另一個(gè)或幾個(gè)地面站。個(gè)地面站。用碟形天線（大鍋）接收來(lái)自衛(wèi)星的信號(hào)用碟形天線（大鍋）接收來(lái)自衛(wèi)星的信號(hào)中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)光的頻率是比光的頻率是比微波頻率高得多。微波頻率高得多。光通信的光通信的“高速公路高速公路”更更寬廣。比短波、微波的寬廣。比短波、

4、微波的“公路公路”寬出百萬(wàn)倍、千萬(wàn)倍。寬出百萬(wàn)倍、千萬(wàn)倍。利用頻率單一、方向高度集中的激光進(jìn)行利用頻率單一、方向高度集中的激光進(jìn)行通信，效果很好。通信，效果很好。19601960年，美國(guó)科學(xué)家梅曼制年，美國(guó)科學(xué)家梅曼制成了世界上第一臺(tái)紅寶石激光器。成了世界上第一臺(tái)紅寶石激光器。三、光纖通信三、光纖通信光也是一種電磁波。光也是一種電磁波。光纖通訊技術(shù)是近幾十年才發(fā)展起來(lái)的光纖通訊技術(shù)是近幾十年才發(fā)展起來(lái)的 1966年，華裔物理學(xué)家高錕首次利年，華裔物理學(xué)家高錕首次利用無(wú)線電波導(dǎo)通信的原理用無(wú)線電波導(dǎo)通信的原理，提出了，提出了低損耗低損耗（20 db/km）的光導(dǎo)纖維的光導(dǎo)纖維（簡(jiǎn)（簡(jiǎn)稱(chēng)光纖）的概

5、念。稱(chēng)光纖）的概念。 1970年，美國(guó)康寧公司首次研制成年，美國(guó)康寧公司首次研制成功損耗為功損耗為20 db/km的石英光纖，它的石英光纖，它是一種理想的傳輸介質(zhì)。是一種理想的傳輸介質(zhì)。 1970年，貝爾實(shí)驗(yàn)室研制成功室溫年，貝爾實(shí)驗(yàn)室研制成功室溫下 連 續(xù) 振 蕩 的 半 導(dǎo) 體 激 光 器下 連 續(xù) 振 蕩 的 半 導(dǎo) 體 激 光 器（LD）。從此，開(kāi)始了光纖通信。從此，開(kāi)始了光纖通信迅速發(fā)展的時(shí)代。迅速發(fā)展的時(shí)代。 各種光導(dǎo)纖維各種光導(dǎo)纖維（通信用的激光在特殊的管道里傳播。）（通信用的激光在特殊的管道里傳播。）光沿著水流傳播光沿著水流傳播實(shí)驗(yàn)演示實(shí)驗(yàn)演示光可以沿著水流傳播光可以沿著水流傳

6、播光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維光在光導(dǎo)纖維中的傳播光在光導(dǎo)纖維中的傳播光從光導(dǎo)纖維的一端射入，在內(nèi)壁上多次反射，光從光導(dǎo)纖維的一端射入，在內(nèi)壁上多次反射，從另一端射出，把攜帶的信息傳到了遠(yuǎn)方。從另一端射出，把攜帶的信息傳到了遠(yuǎn)方。光纖通信的優(yōu)點(diǎn)：光纖通信的優(yōu)點(diǎn)： （1）抗干擾能力強(qiáng)；）抗干擾能力強(qiáng)；（2）信號(hào)衰減小；）信號(hào)衰減小；（3）傳遞的信息量大；）傳遞的信息量大；（4）保密性好，通信質(zhì)量高；）保密性好，通信質(zhì)量高； 計(jì)算機(jī)可以高速處理各種信息，把計(jì)算機(jī)聯(lián)在計(jì)算機(jī)可以高速處理各種信息，把計(jì)算機(jī)聯(lián)在一起，可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信。一起，可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信。四、網(wǎng)絡(luò)通信四、網(wǎng)絡(luò)通信通過(guò)通過(guò)因特網(wǎng)因特網(wǎng)（世界上最大的

7、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)世界上最大的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)）可以）可以收發(fā)收發(fā)電子郵件電子郵件，看到不斷更新的新聞，查到所需的，看到不斷更新的新聞，查到所需的各種資料。各種資料。 隨著通信技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)可以在很短的隨著通信技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)可以在很短的時(shí)間內(nèi)傳送越來(lái)越大的信息量，信息傳送的速度甚時(shí)間內(nèi)傳送越來(lái)越大的信息量，信息傳送的速度甚至能夠滿足電視等活動(dòng)畫(huà)面的需要，我們已經(jīng)可以至能夠滿足電視等活動(dòng)畫(huà)面的需要，我們已經(jīng)可以輕松地在網(wǎng)上看電視了。輕松地在網(wǎng)上看電視了?？茖W(xué)世界科學(xué)世界-激光的應(yīng)用激光的應(yīng)用1、激光束的平行度特別好激光束的平行度特別好，在傳播很遠(yuǎn)的距，在傳播很遠(yuǎn)的距離后仍能保持一定的強(qiáng)度。還可以會(huì)

8、聚到一點(diǎn)離后仍能保持一定的強(qiáng)度。還可以會(huì)聚到一點(diǎn)（1）激光測(cè)距雷達(dá)。）激光測(cè)距雷達(dá)。（2）讀出光盤(pán)上記錄的信息。）讀出光盤(pán)上記錄的信息。2、激光的亮度高激光的亮度高。（1）切割各種物質(zhì)、焊接金屬、打孔。）切割各種物質(zhì)、焊接金屬、打孔。（2）醫(yī)學(xué)上切開(kāi)皮膚、切除腫瘤、）醫(yī)學(xué)上切開(kāi)皮膚、切除腫瘤、“焊接焊接”脫脫 落的視網(wǎng)膜。落的視網(wǎng)膜。（3）軍事上破壞敵人的飛行器。）軍事上破壞敵人的飛行器。1 1、（、（20112011湖北宜昌）關(guān)于光纖通信，下列湖北宜昌）關(guān)于光纖通信，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是說(shuō)法錯(cuò)誤的是【 】A.A.光纖通信中使用的光纖通信中使用的“導(dǎo)線導(dǎo)線”是光導(dǎo)纖維是光導(dǎo)纖維B.B.光纖通信中使

9、用的光纖通信中使用的“導(dǎo)線導(dǎo)線”是金屬導(dǎo)線是金屬導(dǎo)線C.C.在光纖中光是經(jīng)過(guò)多次反射向前傳播的在光纖中光是經(jīng)過(guò)多次反射向前傳播的D.D.采用光纖通信在一定時(shí)間內(nèi)可以傳輸大量采用光纖通信在一定時(shí)間內(nèi)可以傳輸大量信息信息B B看看中考看看中考課堂練習(xí)課堂練習(xí)2 2、（、（20122012黃石）下列說(shuō)法正確的是黃石）下列說(shuō)法正確的是【 】A.A.電磁波不可以在真空中傳播，且傳播的速電磁波不可以在真空中傳播，且傳播的速度等于波長(zhǎng)和頻率的比值度等于波長(zhǎng)和頻率的比值B.B.微波大致沿直線傳播微波大致沿直線傳播C.C.光傳輸信息的本領(lǐng)很弱，是因?yàn)楣獾念l率光傳輸信息的本領(lǐng)很弱，是因?yàn)楣獾念l率很低很低D.D.微

10、波爐是利用電流的熱效應(yīng)對(duì)食物進(jìn)行加微波爐是利用電流的熱效應(yīng)對(duì)食物進(jìn)行加熱的熱的B B3 3、（、（20122012茂名）關(guān)于電磁波和現(xiàn)代通信，茂名）關(guān)于電磁波和現(xiàn)代通信，下列說(shuō)法正確的是下列說(shuō)法正確的是【 】A A光纖通信傳輸?shù)男畔⒘亢艽?，主要用于光纖通信傳輸?shù)男畔⒘亢艽螅饕糜跓o(wú)線電廣播無(wú)線電廣播B B移動(dòng)電話靠電磁波傳遞信息移動(dòng)電話靠電磁波傳遞信息C C電磁波的波長(zhǎng)越大，頻率越高電磁波的波長(zhǎng)越大，頻率越高DD電磁波的應(yīng)用對(duì)人類(lèi)有利無(wú)害電磁波的應(yīng)用對(duì)人類(lèi)有利無(wú)害B B4 4、（、（20122012銅仁）如圖為我國(guó)第一航天英雄楊利偉銅仁）如圖為我國(guó)第一航天英雄楊利偉在太空（宇宙飛船中）與家人

11、（在北京）進(jìn)行視頻在太空（宇宙飛船中）與家人（在北京）進(jìn)行視頻通話時(shí)的情境，對(duì)此過(guò)程，下列說(shuō)法正確的（通話時(shí)的情境，對(duì)此過(guò)程，下列說(shuō)法正確的（ ） A A通話時(shí)聲音通過(guò)聲波傳播，圖象通過(guò)電磁波通話時(shí)聲音通過(guò)聲波傳播，圖象通過(guò)電磁波傳播傳播 B B通話時(shí)聲音和圖象都是通過(guò)光導(dǎo)纖維傳播通話時(shí)聲音和圖象都是通過(guò)光導(dǎo)纖維傳播 C C通話時(shí)聲音和圖象都是通過(guò)電磁波傳播通話時(shí)聲音和圖象都是通過(guò)電磁波傳播 D D通話時(shí)聲音和圖象分別通過(guò)次聲波和超聲波通話時(shí)聲音和圖象分別通過(guò)次聲波和超聲波傳播傳播C C5 5、（、（20122012江蘇連云港）下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是江蘇連云港）下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ）A A 光波是一

12、種電磁波，它可以在真空傳播光波是一種電磁波，它可以在真空傳播B B 聲波是一種電磁波，但它不能在真空中聲波是一種電磁波，但它不能在真空中傳播傳播C C 超聲波能用來(lái)粉碎結(jié)石是因?yàn)槌暡ň叱暡苡脕?lái)粉碎結(jié)石是因?yàn)槌暡ň哂心芰坑心芰緿D 光纖通信是一種利用光波在光導(dǎo)纖維中光纖通信是一種利用光波在光導(dǎo)纖維中傳輸信息的通信方式傳輸信息的通信方式B B看看中考看看中考6 6、下列說(shuō)法正確的是（、下列說(shuō)法正確的是（ ） A.A.光電池和光電池和VCDVCD光碟都應(yīng)用了磁性材料光碟都應(yīng)用了磁性材料B.B.光波、電磁波、超聲波都可以在真空中光波、電磁波、超聲波都可以在真空中傳播傳播C.C.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)主要依靠光導(dǎo)纖維傳北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)主要依靠光導(dǎo)纖維傳遞信息