九年级物理全册 第21章 第4节 越来越宽的信息之路教案3 （新版）新人教版VIP专享VIP免费

越来越宽的信息之路【学习目标】1。常识性了解卫星通信、光纤通信、网络通信。2。通过学习现代通信知识，了解科技为人类带来的便利，提高学科学的兴趣。【基础知识精讲】随着社会的进步，人类传递的信息量越来越大，由无线广播发展到电视，增加了图像的信息，但如同人类的进步无法停止，信息的传递继续发展。信息传输的多少与什么有关呢？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。根据电磁波家族成员特点：c＝λf可知，波长越短的电磁波，频率越高。相对无线电波，（长波、中波、短波）微波的波长更短、频率更高，因此可以传输更多的信息。我们可以形象地比喻为——信息之路越来越宽了。1微波通信同无线电波相比，微波的波长更短，在1mm至10m之间，频率更高，在30MHz至3×105MHz之间，一条微波线路可以传输更多的信息，因此可在上面通行几千、几万路电话。但微波传输过程需要在其中建中继站，因为地球是球形。微波性质更接近光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射。所以在每传播一定距离后需将微波向地面引，如图9－7所示。根据实际情况必须每隔大约50km左右就要建设一个微波中继站。而且传播的越远中继站需要的越多。图9－7微波通信受到挑战是因为必须建设中继站，并且在遇到雪山，大洋根本无法建设，这样就受到限制。如何解决这一问题呢？开始有人想利用月球做中继站，但由于月球离我们太远，没有足够能量的微波无法到达月球，更无从谈到携带信息反射回地面。后来人们想在天空中人造一个卫星做中继站，现在已经实现了，这得益于人造卫星的发展。2卫星通信航天事业的发展使人类已飞出地球，在太空中建立太空站，可以发射人造卫星为我们服务，用地球同步卫星做微波中继站，很好地解决了地面中继站的弊端，实现无障碍中继，覆盖整个地球（360°）只需三颗通讯卫星如图9－8。卫星通讯标志着信息已可全球化。图9－83光纤通信依然根据c＝λf。比微波频率更高的电磁波是光波。能否运用光波传送信息呢？如果用光波传送信息，这条“信息高速路”要比短波、微波宽出百万倍、千万倍。但发展光波通讯遇到这样一个问题，普通的光源夹杂了许多不同波长的光，难以携带信息或无法从光波中分离出信息。要想解决问题得制造一种单一且方向高度集中的光，作为载体才行。1960年，美国科学家梅曼制成了世界上第一台红宝石激光器，激光是一种单一，方向高度集中的光，它携带信息时，可以从中将信息分离出来。图9－9激光用于通信，由于携带信息量可以更多，因此得到快速发展，各个国家都有光缆的通信工程，光缆是光信息的路径，是一种用玻璃做成的光导纤维，光在里面经过数次反射，最终从光缆另一头射出。如图9－9所示。光导纤维内心是空的，外面敷上保护层。由于光的频率很高，所以可以同时传递声音、图像等信息。4网络通信信息的发送和接收都已经知道，但信息量的增大使人们面临着管理或挑选的问题，计算机可以处理大量的信息，而且速度快。把计算机同信息网络连在一起，就叫做网络通信。网络通信的优越性是很明显的，由于计算机介入信息的管理，人们又步入了一个崭新的信息时代。目前使用最频繁的网络通信形式是电子邮件。如图9－10所示，每人的计算机分别跟一个叫做服务器的大计算机相连，这就是平常说的上网。如同邮局与寄信人和收信人的关系。甲、乙计算机相当于收（寄）信人，而服务器相当于邮局，当甲发给乙一封电子邮件时，他的服务器A把邮件送到B储存起来。一旦乙上网，他就能从自己的服务器B得到这个邮件。每台电脑都有自己的“信箱”，即自己的“地址”，这样“邮递员”才能将信件送到准确的位置。图9－10网络通讯的“邮寄员”是集合现在通信载体的优点，他是导线、光缆、微波…的组合体。有时还运用通信卫星等各种通信手段。随着通信技术的发展，网络技术智能化程度越来越高，人们的沟通可以通过网络达到近乎“面对面”的程度，这得益于网络通信可以在很短时间内传递大量的信息，而且信息传送的速度甚至能够满足电视等活动画面的直接需要，我们可以在网上轻松地看电视了。利用网络通信收发电子邮件是最基本的功能。每个用户都有自己的信箱，信箱都编有地...