電磁波的發(fā)射傳播和接收

3.2

電磁波的發(fā)射、傳播、接收

1888年，即在麥克斯韋發(fā)現(xiàn)電磁場理論20多年后，德國物理學(xué)家赫茲第一次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在．注：在無線技術(shù)中使用的電磁波叫無線電波

利用電磁波傳遞信息時，首先要電磁波向遠(yuǎn)方發(fā)射出去，通常都用振蕩電路發(fā)射無線電波。當(dāng)振動電路中發(fā)生電磁振蕩時，周圍空間就會產(chǎn)生變化的電場和磁場，并以電磁波的形式向遠(yuǎn)方傳播。it有效的向外界發(fā)射電磁波的條件：1、要有足夠高的振蕩頻率。2、振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的空間。改造LC振蕩電路——由閉合電路成開放電路一、無線電波的發(fā)射周圍空間的電磁場很弱，發(fā)射效果差增大電容器極板間的距離，減少極板間的面積，同時減少自感線圈的匝數(shù)2.由閉合電路變成開放電路

為了發(fā)射電磁波，需要改進(jìn)振蕩電路。一方面增大電容器極板間距離、減少正對面積；另一方面減少線圈的匝數(shù)，來減少自感。這樣既提高了振蕩頻率又將磁場和電場分散到較大空間。這種電路叫做開放電路。在實(shí)際應(yīng)用中，開放電路的下部分導(dǎo)線通常接地。叫做地線，上部分導(dǎo)線盡可能分散到高處，叫做天線。電磁波就是通過天線和地線所組成的開放電路發(fā)射出去的。1、發(fā)射無線電波的裝置：振蕩器L1L2開放電路地線天線無線電波由開放電路發(fā)射出去振蕩器電路一、無線電波的發(fā)射實(shí)際發(fā)射用感應(yīng)耦合電路。實(shí)際的發(fā)射裝置為了使開放電路中產(chǎn)生振蕩電流，常用如圖所示的方法，使振蕩器的線圈L2靠近開放振蕩電路的線圈L1

。當(dāng)振蕩器中產(chǎn)生振蕩電流時，由于互感作用，就可以在開放振蕩電路中產(chǎn)生相同頻率的振蕩電流，這種方法叫做感應(yīng)耦合。發(fā)射端

電視信號發(fā)射塔上的信號發(fā)射天線無線電信號發(fā)射塔返回

為了傳送聲音、文字、圖象等信號，首先要把傳遞的信號轉(zhuǎn)變成電信號。

但這種電信號的頻率較低，不能直接發(fā)射出去，需要將這種低頻電信號加到高頻振蕩電流上發(fā)射出去。

這種要把傳遞的電信號（叫做調(diào)制信號）加到高頻振蕩電路（叫做載波）上的過程叫做調(diào)制；進(jìn)行調(diào)制的裝置叫做調(diào)制器。載波：振蕩器產(chǎn)生的高頻交變電流，是用來攜帶聲音、圖象等信息的，叫做載波。把低頻電信號加載到高頻等幅振蕩電流上，叫做調(diào)制。常用的調(diào)制方式有調(diào)幅和調(diào)頻兩種：a、調(diào)幅：使高頻振蕩的振幅隨信號而變的，這種調(diào)制叫做調(diào)幅，用AM表示。

b、調(diào)頻：使高頻振蕩的頻率隨信號而變的，這種調(diào)制叫做調(diào)頻。用FM表示。聲音信號高頻振蕩電流使電磁波隨各種信號而改變,叫做調(diào)制調(diào)幅使高頻振蕩的振幅隨信號而改變a、調(diào)幅：使高頻振蕩的振幅隨信號而變的，這種調(diào)制叫做調(diào)幅，用AM表示。聲音信號高頻振蕩電流使電磁波隨各種信號而改變,叫做調(diào)制調(diào)頻使高頻振蕩的頻率隨信號而改變

b、調(diào)頻：使高頻振蕩的頻率隨信號而變的，這種調(diào)制叫做調(diào)頻。用FM表示。一、無線電波的發(fā)射二、無線電波的傳播：1、地波：沿地球表面空間傳播的無線電波叫地波。長波因?yàn)殚L波、中波、中短波。波長很長，能夠很好的繞過障礙物，所以可以貼地面?zhèn)鞑ァ?、天波：依靠電離層的反射來傳播的無線電波叫天波。短波3、直線傳播：微波又叫超短波，微波

波長非常短，能夠穿透電離層，沿直線傳播。它既不能以地波的形式傳播，又不能依靠電離層的反射以天波的形式傳播。無線電波傳播的多種方式二、電磁波的傳播方式有三種：天波、地波、空間波請同學(xué)們閱讀教材并理解各種方式的優(yōu)點(diǎn)、適合傳播何種波。傳播形式適合的波段特點(diǎn)地波沿地球表面空間傳播長波、中波、中短波衍射能力較強(qiáng)天波靠大氣中電離層的反射傳播短波反射能力較強(qiáng)空間波沿直線傳播超短波和微波穿透能力較強(qiáng)我們生活的空間布滿了強(qiáng)弱不同的電磁波,我們又如何選出自己所需的無線電波呢?三、無線電波的接收

電磁波在空間傳播時，如果遇到導(dǎo)體，會使導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的頻率跟激起它的電磁波的頻率相同。因此利用放在電磁波傳播空間中的導(dǎo)體，就可以接收到電磁波了。發(fā)射的無線電波如何被接收到呢？可變電容2.對空間存在的各種頻率的電磁波中選出所要的電臺的技術(shù)叫做調(diào)諧（選臺），能夠調(diào)諧的接收電路叫做調(diào)諧電路。

1.當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)（這種現(xiàn)象叫做電諧振）LC調(diào)諧電路如何使我們需要的電磁波在接收天線中激起的感應(yīng)電流最強(qiáng)呢？

收音機(jī)內(nèi)的接收裝置就是一個簡單的調(diào)諧電路問題:用調(diào)諧器接收到的感應(yīng)電流是調(diào)制的高頻振蕩電流，這樣我們就可以感知信號了嗎?3.檢波：從接收到的高頻振蕩中“檢”出所攜帶的信號，叫做檢波，它是調(diào)制的逆過程，因此也叫解調(diào)。無線電波發(fā)射和接受流程圖調(diào)制：使電磁波隨各種信號而改變叫做調(diào)制。調(diào)幅：使高頻遮擋的振幅隨信號而改變叫做調(diào)幅。調(diào)頻：使高頻振蕩的頻率隨信號而改變叫做調(diào)頻。電諧振：當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收道的電磁波的頻率相同時，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電路最強(qiáng)，這種現(xiàn)象叫做電諧振。調(diào)諧：使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫做調(diào)諧。檢波：從接受到的高頻振蕩中“檢”出所攜帶的信號，叫做檢波。檢波是調(diào)制的逆過程，因此也叫解調(diào)。相關(guān)概念解釋第3節(jié)電磁波的應(yīng)用及防護(hù)物理選修3－4第3章電磁波一.電磁波譜二.電磁波的應(yīng)用三.電磁污染及防護(hù)電磁波譜：按電磁波的波長或頻率大小的順序把它們排列成譜，叫電磁波譜。由無線電波、紅外線、可見光、紫外線、倫琴射線、γ射線合起來構(gòu)成范圍非常廣闊的電磁波譜。一、電磁波譜紫靛電磁波譜分布示意圖無線電波：波長大于1mm（頻率小于300GHz)的電磁波用途：通信、廣播和天體物理研究等二、無線電波1.紅外線是一種波長比紅光的波長還長的不可見光。其波長范圍很寬，約750nm～１×106nm 2.顯著作用：熱作用。3.由英國物理學(xué)家赫謝爾于1800年首先發(fā)現(xiàn)紅外線，一切物體都在不停地輻射紅外線，物體溫度越高，輻射紅外線的本領(lǐng)越強(qiáng)。三、紅外線4.用途:紅外攝影、紅外遙感技術(shù)

觀察物體，照像等等，都是可見光的應(yīng)用。

能作用于人的眼睛并引起視覺的稱為可見光，如：紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫各色光。在電磁波中是一個很窄的波段，（波長為750nm～370nm）。四、可見光五、紫外線2.由德國物理學(xué)家里特于1801年首先發(fā)現(xiàn)的，一切高溫物體發(fā)出的光中，都有紫外線。1.紫外線是一種波長比紫光還短的不可見光；其波長范圍約5nm～370nm，顯著作用：A、熒光，B、化學(xué)作用，C、殺菌消毒利用紫外線的熒光作用檢驗(yàn)人民幣的真?zhèn)巫贤饩€殺菌燈防紫外線雨傘倫琴射線（X射線）是一種波長比紫外線更短的不可見光。有較強(qiáng)的穿透能力。六、倫琴射線和γ射線比倫琴射線還短的那就是γ射線。X射線照射下的魚X射線照射下的手電磁波具有能量，電磁波是一種物質(zhì)七、電磁波的能量一、電磁波譜中各種光線產(chǎn)生的機(jī)理、特性、用途

電磁波譜無線電波紅外線可見光紫外線倫琴射線γ射線頻率(Hz)104～3×10113×1011～3.9×10143.9×1014～7.5×10147.5×1014～5×10163×1016～3×10203×1019以上真空中波長106～3×1013nm700～106nm400～700nm5～400nm10～10－3nm10－2nm以下電磁波譜無線電波紅外線可見光紫外線X射線γ射線頻率真空中波長由左向右，頻率變化為：由低到高由左向右，波長變化為：由長到短電磁波譜無線電波紅外線可見光紫外線倫琴射線γ射線產(chǎn)生機(jī)理LC回路中自由電子的周期性運(yùn)動原子的外層電子受到激發(fā)原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)原子核受到激發(fā)特性波動性強(qiáng)熱效應(yīng)強(qiáng)感光性強(qiáng)化學(xué)作用，熒光效應(yīng)強(qiáng)穿透力強(qiáng)穿透力最強(qiáng)電磁波譜無線電波紅外線可見光紫外線倫琴射線γ射線最強(qiáng)用途通訊、廣播導(dǎo)航加熱、遙測、遙感、紅外攝像、紅外制導(dǎo)照明、照相等日光燈、殺菌消毒、治療皮膚病等檢查、探測、透視、治療探測、治療發(fā)現(xiàn)人赫茲赫歇爾……里特倫琴貝克勒爾遞變規(guī)律1.關(guān)于電磁波在真空中的傳播，下列說法中正確的是（）

A.頻率越高，傳播速度越大

B.波長越長，傳播速度越大

C.電磁波的能量越大，傳播的速度越大

D.頻率、波長、能量的強(qiáng)弱都不影響電磁波的傳播速度D2.在以下幾種反映電場隨時間變化的圖像中，能夠產(chǎn)生磁場的是（）；能夠形成電磁波的是（）BCDECE隨堂練習(xí)5、某同學(xué)制作一臺極簡單的收音機(jī)，實(shí)驗(yàn)表明，這臺收音機(jī)能同時聽到許多臺，那么這臺收音機(jī)缺少的是(

)

A．天線B．檢波器C．調(diào)制器D．調(diào)諧器6、在無線電通信過程中，需要把要傳播的聲音轉(zhuǎn)化為變化的電流，以下設(shè)備中完成這項(xiàng)任務(wù)的是(

)

A．調(diào)諧器B．話筒C．調(diào)制器D．振蕩器4、下列是無線電廣播接收過程的幾個步驟，其合理順序是________。

A、調(diào)諧選擇所需要接收的電磁波B、接收無線電波

C、檢波器取出音頻信號D、耳機(jī)放音隨堂練習(xí)BACDDB信號調(diào)制振蕩電流發(fā)射調(diào)諧電路解調(diào)輸出無線電波發(fā)射和接受流程圖無線電波的發(fā)射無線電波的接收電磁波與我們的生活電視臺通過電磁波，將精彩的電視節(jié)目展現(xiàn)給我們。移