電磁波的發(fā)射、傳播和接收【知識精講+備課精研】 高一生物 精講課件（滬科版第一冊）

魯科2019第2節(jié)

電磁波的發(fā)射、傳播和接收高中物理選擇性必修二第4章電磁波一、電磁波的發(fā)射我們先通過實驗來了解電磁波是如何發(fā)射。電磁波的發(fā)射（1）將感應(yīng)線圈的低壓端、6V直流電源、開關(guān)連接成閉合回路，感應(yīng)線圈高壓端分別連接到金屬桿A、B上（圖4-8）。（2）閉合開關(guān)，感應(yīng)線圈工作，由遠及近地把金屬桿C、D向A、B移動，直至看到氖管發(fā)光。觀察氖管亮度隨C、D與A、B之間距離的變化。

根據(jù)上述實驗現(xiàn)象，你認為影響電磁波發(fā)射的因素可能有哪些？現(xiàn)象當(dāng)C、D與A、B間的距離越小，氖管亮度越亮。結(jié)論離發(fā)射端越遠能產(chǎn)生的感應(yīng)電流越小。推論與振蕩電流的頻率和輻射的范圍有關(guān)。

在LC回路中，電容器極板間的距離很小，電路的電場幾乎集中在電容器的極板間，磁場主要集中在電感線圈內(nèi)，周圍空間的電磁場較弱，向外輻射的電磁能量很少，不利于電磁波的輻射。大量實驗研究表明：怎樣才能有效的發(fā)射電磁波呢？1、電磁波有效發(fā)射的條件①振蕩頻率要足夠高；②振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的空間。怎樣才能滿足這樣的條件呢？振蕩頻率要足夠高；①減小電容C：增大板間距d，減小正對面積S②減小自感系數(shù)L1、使電容器變成兩條長的直導(dǎo)線，一條深入高空成為天線，另一條接入地下成為地線，形成開放電路方法：振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的空間2、LC振蕩電路通常采用感應(yīng)耦合法。

由電容C、電感L2

構(gòu)成振蕩電路產(chǎn)生的高頻振蕩電流，通過L2

與L1

的電磁感應(yīng)，使線圈L1

中產(chǎn)生同頻率的振蕩電流，傳送到發(fā)射天線，在天線四周的空間產(chǎn)生電磁波。天線和大地構(gòu)成一個巨大的電容器電視信號發(fā)射塔上的信號發(fā)射天線無線電信號發(fā)射塔發(fā)射塔都建得很高2、發(fā)送電信號的技術(shù)——調(diào)制

聲音和圖像等信號要傳送出去，首先要將其轉(zhuǎn)為電信號。這種電信號頻率低不能直接向空間發(fā)送。必須把低頻加載在高頻等幅振蕩電流上再發(fā)射。這種方式稱為調(diào)制。①調(diào)制：把低頻電信號加載到高頻等幅振蕩電流上稱為調(diào)制②調(diào)制的方式：調(diào)幅：調(diào)頻：使電磁波的振幅隨信號改變，頻率始終保持不變。使電磁波的頻率隨信號而改變。與調(diào)幅廣播相比，調(diào)頻廣播抵抗干擾的能力比較強，在傳遞過程中的失真較小。用AM表示用FM表示二、電磁波的傳播波長不同的電磁波有不同的傳播特性。以無線電波為例，通常有三種傳播途徑：地波、天波和空間波地波在無線電技術(shù)中，通常采用地波的形式傳播長波、中波和中短波。

因為地球表面有高低不平的山峰、房屋和樹木等障礙物，所以無線電波要繞過這些障礙物才能被接收機接收。當(dāng)波長與這些障礙物的尺寸相當(dāng)時，波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播。長波能很好地繞過它們，傳播比較遠的距離；中波和中短波也能較好地繞過障礙物，但能量損失較多。因此，中波段的收音機只能收聽到本地或附近省市的電臺。

短波和微波的波長過短，繞過障礙物的能力很差，不宜采用地波的形式傳播。沿地球表面空間傳播的無線電波。靠大氣中電離層的反射傳播的無線電波。天波電離層對電磁波的反射和吸收與頻率有關(guān)，頻率越高，吸收越少；頻率越低，吸收越多。因此，短波最適合采用天波的形式傳播。

因為電離層容易受到太陽輻射的影響而發(fā)生變化，造成反射的天波時強時弱，所以從收音機聽到的聲音忽大忽小，不夠穩(wěn)定。像光束那樣沿直線傳播的無線電波。這種傳播方式適用于超短波和微波通信。發(fā)射天線越高，空間波傳播得越遠，因此電視發(fā)射天線和電視接收天線應(yīng)盡量架得高一些。

盡管如此，空間波的傳播距離仍受到地球表面彎曲的限制。

由于超短波能穿透電離層，我們可利用空間波與發(fā)射到遙遠太空去的宇宙飛船、人造衛(wèi)星等取得聯(lián)系。

此外，衛(wèi)星中繼通信、衛(wèi)星電視轉(zhuǎn)播等也主要以空間波為傳輸途徑。空間波三、電磁波的接收怎樣才能有效地接收電磁波，并將其中的信號還原呢？當(dāng)矩形線框的面積相同，氖管最亮?，F(xiàn)象電磁波的接收（1）按圖安裝及擺放儀器。（2）給圖（a）裝置中的萊頓瓶充電，使兩金屬球開始放電。（3）移動圖（b）裝置矩形線框中帶氖管的金屬滑桿，你會發(fā)現(xiàn)什么？請思考：為什么圖（b）裝置中的氖管能夠發(fā)光？解釋兩個萊頓瓶相同，它們的電容相同；滑動接收框上的金屬滑桿，使兩個矩形線框的面積相同，它們的電感也相同。這時，兩個電路的振蕩頻率相同，電磁波會使接收電路中產(chǎn)生最強的電流，氖管最亮。當(dāng)接收電路的固有頻率跟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，這種現(xiàn)象叫做電諧振現(xiàn)象。與機械振動中的共振現(xiàn)象類似。

１、電諧振：２、調(diào)諧：在無線電技術(shù)中，對空間存在的各種頻率的電磁波，需要選擇某一種特定的頻率接收，這個選擇過程稱為調(diào)諧。即使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程。3、調(diào)諧電路能進行調(diào)諧的接收電路稱為調(diào)諧電路。各種接收無線電波的設(shè)備都有調(diào)諧電路。調(diào)諧電路有很多種，其中一種是LC調(diào)諧電路，它的主要部分由電感線圈L和可變電容器C組成。改變電容器接入電路的電容，使LC回路的固有頻率與要接收的電磁波的頻率相等，就可接收所需要的電磁波了。電報大樓上的接收天線彩塔接收天線4、檢波（解調(diào)）使聲音或圖象信號從高頻電流中還原出來的過程，這一過程稱為檢波。是調(diào)制的逆過程，也叫解調(diào)。晶體二極管具有單向?qū)щ娦?，高頻振蕩電流（a）通過它就變成單向脈動電流，這個