沪科版19.123走进信息时代.ppt

感受信息 让信息,“,飞,”,起来,踏上信息高速公路,第十九章 走进信息时代,感受信息,感受信息,信息的传递,信息的记录,电话和电报,信息,信息是指对人们有用的消息。天气预报是关于天气变化的信息，商业广告是关于商品销售的信息。信息很多，它存在于我们生产和生活的各个方面。比如：经济信息、文化信息、军事信息、体育信息、科技信息等。现代社会已进入信息时代，信息已成为人们工作学习生活的重要组成部分。,人类经历了五次信息变革,获得语言,应用网络技术,创造文字,发明造纸和印刷术,应用电报、电视和电话,纸,竹简,录音、,录像磁带,磁盘和光盘,信息的记录,信息的记录,保存信息方法的变革，为我们的生活带来了极大的便利。我们可以在家通过,VCD,光盘欣赏精彩的电影；把电子老师请回家，根据自己的爱好选择学习各种知识；把保存在光盘上的百科全书买回家，建立家庭图书馆；用照相机、摄像机把美好的生活、旅游过程永久记录在磁带或光盘上；通过书报、光盘，我们可以方便地学到大量有用的知识，使我们变得更聪明,保存信息的方法还有很多，像胶卷、集成电路等。科学技术在迅速发展，将会有更多、更好的方法来保存信息。,现代社会信息的传递,古代信息的传递,信息的传递,古代信息,传递,烽火,信鸽,驿马,喇叭,旗语,长跑,风筝,灯塔,击鼓,驿马,文字的发明促进了人们的交往，通信因此产生。中国远在周朝时就建立了专门传递官府文书的驿站，通过骑马将文书一个驿站接一个驿站地传递下去，同时建立了一套较为完整的驿邮制度，以实现快速、准确地通信。秦代统一六国后，就将驿站信息传递系统作为国家的行政机构确定下来。驿邮是骏马以每小时奔跑,15,千米左右的速度传递信息来实现远距离快速通信的。在当时这已经相当快了。,烽火台,在中国古代，为了传递军事情报，人们曾设立过烽火台，利用火与烟传递信息。烽火台白天烧狼粪，夜间点柴草。传说烧狼粪时有很大的浓烟直冲蓝天，在白天比火光更易被人发现，因此烽火有时又被称为,狼烟,。当发现敌情时，燃起烽火，台台相传，一直传到军营。在,2700,多年前，中国周朝时的烽火告警系统就已经很完备了。历史上曾流传着,幽王烽火戏诸侯,的故事。,信鸽,为了传递信息，古时候的人们还想出了许多奇异的方法，比如漂流瓶、信号树、信鸽和信猴等。,在通信技术高度发达的今天，信鸽仍有用武之地。在战争中，通信联络至关紧要。然而一旦爆发核战争，核爆炸产生的强烈电磁辐射将使现有的各种电子通信系统陷于瘫痪，但信鸽仍能自由飞翔。瑞士军队训育出了能双向投书的信鸽。这些信鸽不再传送传统的文字书信，而是携带着装在胶囊里的计算机芯片，芯片中的密码情报也只能在专门的装置上阅读，保密性极高。,风筝,风筝在古代是传递消息和作为侦察的工具。刘邦和项羽决战时，刘邦手下的大将韩信曾放起一只木鸢，根据线长来估测项羽军队驻扎地的距离，从而确定方位，开凿地道，攻破项羽大军。唐朝时，田悦率兵包围临洛城，唐朝将领令士兵放出一个纸鸢，可飞高百余丈，穿过围攻部队的上空，飘向城外，传达求援信息，终于引来了救兵解围。唐朝以后，随着造纸业的发展，风筝开始穿上轻而薄的纸衣，木鸢就逐渐为纸鸢所代替了。五代时，有个叫李邺的人在纸鸢头上装上竹笛和丝弦，当纸鸢升入空中后，由于风吹竹笛发出声响，,风筝,这个名字就由此而来。,电话,一、电话的话筒与听筒,（一）话筒,1.,话筒结构：话筒里有一个金属盒，里面装满碳粒，上面盖有一个膜片。,2.,话筒特点：碳粒之间的接触不紧密，整体的电阻随膜片的压紧程度而改变。,3.,话筒作用：把振动转变为强弱变化的电流。,话筒结构：,话筒里有一个金属盒，里面装满碳粒，上面盖有一个膜片。,（二）听筒,1.,听筒结构：听筒里有一个永磁铁，它的两个磁极上套有螺线管，磁极前有薄铁片。,2.,听筒特点：由于永磁体的吸引，薄铁片有些弯向磁铁。,3.,听筒作用：变化的电流转化为声音振动,听筒结构：,听筒里有一个永磁铁，它的两个磁极上套有螺线管，磁极前有薄铁片,.,二、电话的原理,说话时声带振动而发出声音引起介质空气振动传播声音空气振动而引起话筒内碳精盘内碳粒忽松忽紧导致电路中电阻忽大、忽小引起电路中电流忽大、忽小从而引起膜片内的振动而发声。,声音使介质空气振动传播空气振动引起耳膜振动听到说话人的声音。,想一想？,实际中在电话接通后，听筒和对方的话筒通过电信局的有关设备串联在同一个电路里。其原因在于串联电路中电流处处相等，听筒和对方话筒串联才能保证二者间电流强弱变化一致，从而使听筒薄铁片和对方话筒中膜片的振动情况一致，保障听到的声音与对方讲话声音相同。,三、实际的电话机,1.,实际的电话机除听筒、话筒外，还有电铃、拨号设备等,2.,现代的电话有：无线电话、可视电话、录音电话等,电报,1837,年，莫尔斯发明了实用的电报机，从此人们可以做到同时在两地之间传递信息。早期的电报完全由人工操作，主要传送文字信息，经过不断改进，又发展了机械式电报机，现在又发展到自动化程序较高的电子式电报机，还有能自动将电码译成汉字的中文电报译码机。用电报传递信息具有经济、迅速、保密、方便等特点。,什么能让信息飞起来？,电磁波。,电磁波是怎样产生的？,当导体中的电流迅速变化时（既可以是方向变化，也可以是强弱变化），导体就会向四周发射一种波，这种波是由电磁现象产生的，叫做电磁波。,电磁波的定义：,导体中迅速变化的电流在周围空间产生的波叫做电磁波。,一、认识电磁波,让信息,“,飞,”,起来,电磁波的形式多种多样,射线、,X,射线、紫外线、红外线、微波、无线电波（微波、超短波、短波、长波）、可见光、激光等都是电磁波。,除了自然界本身产生的电磁波外，人们还用专门仪器发射各种形式的电磁波用以传递信息和传递能量。,二、电磁波的形式,射线,(,-ray),是放射性物质,发出的电磁波,波长在,2,10,-10,m,以下，是一种能量很大的光子,流。在医疗上用,射线作为,“,手术刀,”,来切除肿瘤,叫,做,刀,有很好的治疗效果。,1.,医学上用,射线做脑手术,接受,刀手术的病人,我们生活在电磁波的海洋里。由于各种形式的电磁波的性质各不相同,因而也有许多不同的用途。,三、电磁波的应用,2.X,射线在医学上、工业中有广泛的应用,金属探伤,医,用,X,光,机,（1）1895年德国物理学家伦琴在研究,阴极射线的性质时,发现阴极射线,(高速电子流)射到玻璃壁上,管壁会,发出一种看不见的射线,伦琴把它叫,做,X,射线。,（2）产生条件:高速电子流射到任何,固体上,都会产生,X,射线。,（3）特性:穿透本领很强。,（4）应用:,医疗上透视人体。如用,X,光片判断是,否骨折、做胸透、,CT,、磁共振。,工业上金属探伤,3.,用紫外线杀菌,1801年德国的物理学家里特,发现在紫外区放置的照相底板感光,荧光物质发光。,特性:主要作用是化学作用,还有很强的荧光效应,杀菌消毒作用。,应用:医院里病房和手术室的消毒。,治疗皮肤病,硬骨病。,照明和诱杀害虫的日光灯,黑光灯。,紫外照相,可辨别出很细微差别,如可以清晰地分辨出留在纸上的指纹。,4.,红外线遥控器,1800年英国物理学家赫谢耳用灵敏温度计研究光谱各色,光的热作用时,把温度计移至红光区域外侧,发现温度更,高,说明这里存在一种不可见的射线,后来就叫做红外线.,(用棱镜显示可见光谱)特点:最显著的是热作用,应 用,:,(,1),遥控器。生活中的电视机、空调遥控器发射的都是红外线。,(,2),红外线加热。这种加热方式优点是能使物体内部发热,加热效率高,效果好。,(,3),红外摄影。(远距离摄影,高空摄影,卫星地面摄影)这种摄影不受白天黑夜的限制。,(,4),红外线成像(夜视仪)可以在漆黑的夜间看见目标。,(,5),红外遥感。可以在飞机或卫星上勘测地热,寻找水源,监测森林火情,估计农作物的长势和收成,预报台风,寒潮。,5.,微波在通信领域大显身手。,6.,无线电波，生活中、生产中、军事上都有应用。,生活中：电视机、收音机等。,生产中：远距离生产调度用电台等。,军事上：雷达等,根据波的传播情况将波分为两种。,横波：像水波和绳波一样，波的传播方向与波源的振动方向相垂直，这种波叫做横波。,电磁波是横波。,四、电磁波的特征,纵波：,如音叉（或其他发声体）振动时，在空气中会有,疏密相间的状态向外传播，形成声波。声波看不见，摸,不到，但声波传到我们的耳朵，会引起鼓膜振动，使我们产生听觉。声波的传播方向与波源的振动方向相同，这种波叫做纵波。,所有的波都有波速、波长、频率。电磁波也一样。,波速：波传播的快慢称为波速。电磁波不同于声波，它能在真空中传播（即电磁波的传播不需要介质）。在真空中传播的速度等于光速，即,c,3,10,8,m/s.,空气中的光速接近于真空中的光速。,波长：波长是相邻两个波峰,（或波谷）间的距离。用字母,表示。波长的国际单位是,m,。,频率：表示单位时间内振动的次数。即在1,s,内，出现的波峰数（或波长数）。用符号,表示。国际单位制中，频率的单位是赫兹（,Hz），,简称赫。常用的频率单位有千赫（,kHz,）和兆赫（,MHz,）。,1kHz=10,3,Hz 1MHz=10,6,Hz,波速（,c,）、波长（,）、频率（,）的关系：,c,变式：,c,c,频率越高，波长越短,频率越低，波长越长,波长与频率互成反比关系,频率越高，传递的信息量越大,电磁波谱图,实验证明，不仅无线电波是电磁波，光、,X,射线、,射线等也都是电磁波。它们的区别仅在于频率或波长有很大差别。光波的频率比无线电波的频率要高很多，光波的波长比无线电波的波长短很多；而,X,射线和,射线的频率则更高，波长则更短。为了对各种电磁波有个全面的了解，人们按照波长或频率的顺序把这些电磁波排列起来，这就是电磁波谱。,1.,信息的加载,声音、图像等信息是无法直接用电磁波传递的。但将声音和图像变成电信号后便可以利用电磁波传播出去。,2.,信息的传播,声音通过话筒变成音频电信号，图像经过摄像机变成视频信号后，便可以由调制器加在由振荡器产生的高频电磁波上并通过天线发射出去。,五、电磁波传递信息,3.,信息的接收,接收装置通过调谐器选定我们需要的电磁波，再通过解调器去掉电磁波，由扬声器将音频电信号还原成声音，由显像管将视频信号还原成图像。,电磁波有利也有弊。,电磁污染，已被认为是继大气污染、水质污染、噪声污染后的第四大公害。,电磁污染是指天然的和人为的各种电磁波干扰和有害的电磁辐射。当电磁波达到一定强度时，会导致控制系统和信息传输系统的失控，也会引发头疼、失眠、记忆力衰退等症状的产生。,六、电磁波的危害与预防,电磁污染源的种类,（1）天然电磁污染源。如雷电、火山喷发、地震和太阳黑子活动的磁暴都能产生电磁干扰。,（2）人为电磁污染源。人为电磁污染源按频率的不同可分为工频场源与射频场源。工频场源以大功频输电线路产生的电磁污染为主，也包括若干放电型污染源。射频场源主要由无线电或射频设备工作过程产生的电磁感应与电磁辐射所引起的。目前人为电磁污染源已成为环境污染的主要来源。,电磁污染危害现象,1.电磁辐射能干扰电视的收看，使图像不清或变形，并发出令人难受的噪声。电磁污染会干扰收音机和通信系统工作，使自动控制装置发生故障，使飞机导航仪表发生错误和偏差，影响地面站对人造卫星、宇宙飞船的控制。,2.电磁辐射对人体危害程度随波长而异，波长愈短对人体作用愈强，微波作用最为突出。处于中、短波频段电磁场（高频电磁场）的操作人员，经受一定强度与时间的暴露，将产生身体不适感，严重者引起神经衰弱，如心血管系统的植物神经失调。,电磁污染的防护,1.,安设电磁屏蔽装置。在电磁场传递的途径中，安装屏蔽装置，使有害的电磁强度降低到容许范围内。这种装置为金属材料的封闭壳体。当交变电磁场传向金属壳体时，幅度衰减。电磁屏蔽可分有源场屏蔽和无源场屏蔽两类。,2.,其它综合性的防治对策。例如工业布局合理，使电磁污染源远离居民稠密区；改进电气设备；在近场区采用电磁辐射吸性材料或装置；实行遥控。,什么是“信息高速公路”,信息高速公路是指可以交流各种信息的大容量、高速度的通信网络。,踏上信息高速公路,光导纤维简称光纤。,光纤是传输光信号的介质。,光纤通信中用的是激光。不是普通的光。因为普通光源发出的光中夹杂了许多频率的光，不但难以加载信息，而且通信质量差。激光亮度高，单色性好，方向性好，能量始终集中在传播方向上，容易调制信号。,光导纤维中激光是以不断反射的形式向前传播的，因而光缆也可以不沿直线铺设。,电话、电视、广播等信号以及数据文件可以在光纤构成的“信息高速公路”上传播，并且互不干扰。,一、光纤,光纤通信,XG,光纤,光纤实物,光纤转换器,光在光纤中的传播,信息容量大。由于光波的频率远高于无线电波的频率，所以，光波所运载的信息容量远大于无线电波。一根光纤能同时传输相当于,10000,根电话线的信息量。在光纤组成的信息高速公路上，可以同时传递,500,个电视频道。,传输速度快。因为传输的是光信号。光纤是至今为止传输速度最快的传输介质，能轻松达到,1000Mbps,。,传输距离远。光纤很细（细如发丝），有内外两层，光在内层传播。因此，光纤的抗干扰能力强，能减少信号衰减，适用于远距离传播大量信息。,光纤的特点：,频带极宽。,抗干扰能力强。光在内层传播，不受外界电磁干扰。,保密性强。由于传输的是光束，所以本身不会向外幅射信号，有效地防止了窃听。,经济。节约金属，不怕潮湿，不怕腐蚀，使用年限长。,现代通信网络由光纤通信（激光通信）、卫星通信、微波通信、移动通信和因特网（网络通信）组成，实现了信息的大容量、高速度传输，形成了“信息高速公路”。,二、现代通信网络,卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站。卫星把地面站送来的信号接收下来，进行放大，然后转发给另外的地面站。,目前用来转发信号的通信卫星几乎都是静止卫星或同步卫星，即卫星环绕地球一周的时间恰好等于地球自转一周的时间，卫星相对于地球站来说是呈静止状态的。,卫星通信可用于国内或国际通信，能传输电报、电话、传真、电视和高速数据等，卫星通信有通信频带宽、传输容量大、覆盖面积大、可进行多址通信等特点。,卫星通信,用,3,颗通信卫星就可以实现全球通信。,VSAT,通信系统示意图,主站,同步卫星,微波通信,利用微波传播信息的通信称为微波通信。微波通信是远距离通信的重要手段。,微波通信包括点对点特高频通信、一点对多点用户无线通信、地面微波接力通信、无线移动通信、卫星通信、散射通信等。通常讲的微波通信是指地面微波接力通信。,微波通信,由于微波是沿直线传播的，而地球表面有一定的弧度，在实现远距离微波通信时，要每隔,50,公里左右设一微波站。发射台发出信号后，经中间的微波站接收并放大信号后，再转发到下一微波站，就像接力赛跑一样，所以微波通信又称微波接力通信。,微波接力通信的通信容量大，建设费用低，抗灾害性强，能满足各种电信业务的传输质量要求，是一种被广泛应用、具有强大生命力的通信方式。,移动通信,移动通信是指在一定地区范围内，行进中的人和车辆（或船舶）和市内电话网间的用户间通过无线电通信设备和电话交换机设备可相互拨号呼叫接通电话的通信方式。,移动电话用微波信号与电话网络联系。,我国的移动通信采用,“,小区制,”,，即将整个覆盖区域划分成许多个六边形的小区，一个个鳞次栉比，形成蜂窝状结构，,“,蜂窝移动电话,”,也因此而得名。手持移动电话（手机）就是移动通信的成员之一。,蜂窝移动通信是采用蜂窝无线组网方式,在终端和网络设备之间通过无线通道连接起来,进而实现用户在活动中可相互通信。其主要特征是终端的移动性,并具有越区切换和跨本地网自动漫游功能。,蜂窝移动通信业务是指经过由基站子系统和移动交换子系统等设备组成蜂窝移动通信网提供的话音、数据、视频图像等业务。,蜂窝移动通信业务包括,:900/1800MHz GSM,第二代数字蜂窝移动通信业务、,800MHz CDMA,第二代数字蜂窝移动通信业务、第三代数字蜂窝移动通信业务。,因特网,因特网,(Internet),，又称为互联网。,因特网是利用通信线路和电磁波，将分布在世界各地的计算机相互连接而成的全球性的计算机网络。,因特网主要由三部分组成：,第一，很多基于,TCP/IP,协议（传输控制协议,/,互联协议）的网络组成的网络；,第二，使用这些网络的用户和开发者们；,第三，通过这些网络可获得的信息资源。,从网络通信技术的观点来看，,Internet,是一个,TCP/IP,通讯协议联络各个国家、各个部门、各个领域的各种信息资源为一体的网上用户共享的数据资源网。,Internet,目前提供的主要信息服务方式有：,电子邮件（,E-mail,），用户可与世界用户发送和接受电子邮件；,远程登录（,Renotelo,-gin,），用户可连接到全世界任何一台,Internet,主机；,文件传输（,FTP,），用户可与,Internet,其他主机交换文件；,菜单或检索器（,Gophet,），在菜单的指引下，用户可对,Internet,上远程信息系统进行访问；,查询，可定期自动地访问,Internet,服务器，并可以获得远程数据库的信息；,电子论坛，这是,Internet,上流行的用户之间交流信息的方式；,全球网信息服务系统（,WWW,，,WorldWideWed,）,它是一个基于超文本方式的信息检索工具，是目前最受欢迎同时也是最先进的,Internet,检索工具之一。,因特网是从美国本土发展起来的，现在已成为世界范围的网络。因特网之所以在世界各地被普遍接受和应用，是因为：,第一，因特网上有丰富的信息资源，各种信息应有尽有，如网上图书馆、网络学校、网络请名医治病、网上看电影等。还有功能强大的检索和获取信息的工具，如浏览器、搜索引擎等。,第二，因特网提供了多种多样的人与人之间的交流工具，如电子邮件，交流论坛等，且使用、操作十分方便。,第三，企业可以通过因特网了解市场需要，及时开发适销的产品，为用户提供更好的服务；还可以在网上做广告，开展网上营销，发展电子商务。,第四，企业可以利用因特网技术建造自己的网络。,全球卫星定位系统（,GPS,）,具有,GPS,功能的工具,全球卫星定位系统（,GPS,）,全球卫星定位系统（,GPS,）是一个能够快速提供精确的位置和时间等信息的系统。全球通用，全天候服务。,GPS,全球卫星定位系统由三部分组成：,空间段：,GPS,卫星。在太空中有,24,颗带有原子钟的卫星组成一个分布网络，分别分布在,6,条离地面,2,万公里以上、倾斜角为,55,的地球准同步轨道上，每条轨道上有,4,颗卫星。,GPS,卫星每隔,12,小时绕地球一周，使地球上任一地点能够同时接收,7,9,颗卫星的信号。,地面段：地面监控系统。保证空间原子钟的计时准确，并完成导航数据的计算。,用户段：,GPS,信号接收机。,GPS,系统最初是由美国陆海空三军于,20,世纪,70,年代联合研制的，它的主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，用于情报收集、核爆炸监测和应急通讯等一些军事目的，是美国独霸全球战略的重要部署。,现在,GPS,系统的应用不仅局限在军事领域内了，而是发展到汽车导航、大气观测、地理勘测、海洋救援、载人航天器防护探测等各个领域。,信息时代的利与弊,给人带来方便的同时，也给罪犯有许多可乘之机。如网络骗子、手机短信骗子等。,电磁辐射。如手机、电脑对人体的辐射危害等。,在传播有用信息的同时，假信息、不良信息、有害信息等也得以泛滥。如黄色、暴力影片、图片、文字等毒害青少年。,1.,当导体中,_,迅速变化时，导体就会向四周空间发,射电磁波，电磁波是向空间,_,方向传播的，无线电通,信中使用的电磁波通常叫做,_,波。,2.,甲、乙两种电磁波，甲的波长是乙的,50,倍，则甲的频,率是乙的,_,，甲、乙两种波的波速之比为,_,。,3.720MHz=,Hz,。,电流,各个,无线电,1/50,1,：,1,7.2,10,8,4.,上海人民广播电台发射一种电磁波的频率为,990kHz,，中,央人民广播电台发射一种电磁波的频率是,15.58MHz,。它,们发射电磁波的波长分别应等于,_,和,_,。,分析：因为不同频率的电磁波在真空（或空气）中的速,度都是相同的，且都等于,3,10,8,m/s,。根据波速（,c,）,=,波,长（,）,频率（,），所以,303m,19.3m,5.,无线电广播和电视的通信中，发射器是,_,，接收,器分别是,_,机和,_,机。,6.,无线电波在传播过程中，它的波长和频率的乘积总等于,_,m/s,，称之为无线电波的,_,。,7.,当打开或者关闭电灯时，在附近的收音机中听到,“,喀,喀,”,的杂音，这些杂音是电路通断时发出的,_,被收音机接收而产生的，由此可见，电磁波的传播也是,能量的,_,。,天线,收音,电视,3,10,8,波速,电磁波,传播,走进信息时代,信 息 载 体,电磁波,光 纤,因 特 网,积极的人在每一次忧患中都看到一个机会，而消极的人则在每个机会都看到某种忧患,。,