八年级物理新人教版越来越宽的信息之路(1).doc

越来越宽的信息之路(1)
［教材优化全析］ 全析提示
1.微波通信
(1)微波通信的理论依据
信息理论表明，作为载体的无线电波，频率越高，相同时间内传输的信息就越多.微波的波长在10 m～1 mm之间，频率在30 MHz～3×105 MHz之间，比中波和短波的频率更高，可以传递更多的信息.一条微波线路可以同时开通几千、几万路电话.
(2)微波中继站的作用 从微波传播的特点了解中继站在微波通信中的作用.
要点提炼
微波波长较短，很容易被地面吸收，又能穿透电离层而不被反射，所以路线只能是直线传播.
微波的性质接近光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射.为了增大传播距离，发射天线和接收天线都建得很高，但也只能达到几十千米.因此，在进行远距离通信时，必须每隔50 km左右就要建一个微波中继站.由某地发射出去的微波，被中继站接收，把传来的微波信号经过处理后，再发射到下一站去.这就像接力赛跑一样，一站传一站，把信号传到远方.
(3)存在问题及设想
①提出问题
微波传送距离越远，需要的中继站也越多，又带来一定的麻烦，同时，在遇到雪山、大洋，根本无法建中继站时，又该怎么办？
②设想
能不能利用地球的卫星——月球进行微波中继通信呢？
月球是地球的卫星，可以发射微波，但它离我们太远了——38万千米！信号衰减，时间延迟，而且只有当两个通信点同时见到月球时，才能完成这两点间的通信，所以不能用月球作为中继站. 直线传播方式受大气的干扰小，能量损耗少，所以收到的信号较强而且比较稳定.另外，微波的频率高，相同的时间内比中波、短波传递的信息更多，所以电视、雷达采用的都是微波.要想减少中继站的数量，只能增加天线的高度，当我们把中继站搬到天上后，就变成了卫星.卫星通信的目的是扩大信息的覆盖面，减少地面微波中继站，减小信息传播过程中的故障率，极大地提高信息的传输范围，提高信号的传送质量.
2.卫星通信
现在，人类用发射的通信卫星作微波通信的中继站，实现了卫星通信的梦想.通信卫星大多是相对地球“静止”的同步卫星，从地球上看，它好像悬挂在空中静止不动. 全析提示
从同步卫星的特点，了解卫星通信的作用和优点.
卫星通信系统由通信卫星、地面站和传输系统组成，通信卫星就像一个无人值班的空中微波中继站，它从一个地面站接收发射来的电信号，经过放大、变频后，再发送回另一个或几个地面站.具体地说：甲地的地面站向通信卫星发射某种无线电信号，由通信卫星接收后，再转发到乙地的地面站.一颗通信卫星所转发的无线电信号，能够覆盖地球表面的三分之一，换句话说，只要在地球的周围均匀地配置三颗同步通信卫星，配合相应的地球站，就覆盖了几乎全部地球表面，可以实现全球通信.
现在通过卫星电视，一个地方出现的突发事件，全世界的人们几乎可以立刻看到现场的画面.
卫星通信主要有以下优点：(1)通信范围大，只要卫星发射的波束覆盖的范围均可进行通信；(2)不易受陆地灾害影响；(3)建设速度快；(4)易于实现广播和多址通信；(5)电路和话务量可灵活调整；(6)同一信道可用于不同方向和不同区域. 要点提炼
同步通信卫星绕地球转动的周期跟地球自转的周期相同，所以叫做“同步”卫星.
通信卫星上主要使用的电源是太阳能电池，把太阳能转化成电能，供卫星使用.
1984年4月8日，我国发射成功的是一颗与地球同步定点的卫星.它飞行在赤道上空约36000千米高的圆形轨道上.

思维拓展
现在我们家里收到的电视节目，哪些是通过卫星传送来的？
近年来卫星通信新技术的发展层出不穷.卫星通信也是未来全球信息高速公路的重要组成部分.

3.光纤通信
(1)光纤通信的理论依据
我们知道，光也是一种电磁波，而且它们的频率很高，频率间隔很宽.如果用光来通信，其容量要高出短波、微波百万倍、千万倍.但如何实现这一目的呢？普通的光源夹杂了许多不同波长(频率)的光，方向性差.如果用它作载波，就像收音机同时接收到了许多频率的节目，各种声音重叠在一起，让人无法分辨清楚.直到1960年美国科学家梅曼制成了世界上第一台红宝石激光器，它能产生频率单一、方向高度集中的光——激光，才使光作为载波得以实现. 全析提示
通过学习，重点理解光纤通信的原理：依靠激光在光纤内多次反射传输信号.
激光具有亮度高、方向性好、单色性好、相干性好的特点，所以在很多方面都用到它.
(2)演示
实验：把大塑料瓶用不透光的纸包上，瓶的侧壁开个小孔.塑料瓶内盛满水，水中有一个光源.当水从小孔流出时，你会看到光随着弯弯的水流照到地面上，在地面上产生一个光斑.
分析：通过这个演示实验，我们知道了光不但能够沿直线传播，也可以沿着弯曲的水流传播.
(3)光导纤维
光导纤维是激光通信用的特殊管道，是很细很细的玻璃丝，光可以沿着玻璃丝传播.不管玻璃丝怎样弯曲，从它一端射入的光都会顺着它传播，再从另一端射出.
通常数条光纤一起敷上保护层，制成光缆，用来传递电视、电话等多种信息.由于光的频率很高，在一定时间内可以传输大量信息.
(4)光纤通信
我们知道，用金属导线可以传送电信号，实现电通信.目前普遍应用的电报、电话都属于电通信.光导纤维能够传光，利用它的这种性质，也可以把光信号传到远方，构成光的“有线通信”系统，这就是光纤通信. 要点提炼
各种电信号对光波进行调制后，通过光纤进行传输的通信方式，称光纤通信.
为了减少传输损耗，我们现在用高纯度的石英玻璃制成光导纤维，来传递光信号.光纤也可以像电缆一样做成多芯的光缆.
光纤通信不同于有线电通信，后者是利用金属媒体传输信号，光纤通信则是利用透明的光纤(拉得很细的玻璃丝)传输光波.
光纤通信的过程:在发信端，首先把声音信号变成电信号用它对光源发出的光(激光)进行调制，把电信号变成光信号；再通过光导纤维把经过调制的光信号传出去.在收信端，先用光检波器(半导体光电管)把收到的光信号进行解调(即把光信号还原为电信号)，再把电信号变成声音信号.
光纤通信不仅能传送电话，还能传送电视节目，也就是有线电视.光纤通信是70年代以后发展起来的新兴技术，跟电通信比较起来，它有许多优点：通信容量大，一根光纤能传送几千对话音，不受电磁干扰,而且
能大量节约传输线路的金属材料.世界上许多国家都在积极研究和发展这 思维拓展
光在光导纤维里发生的反射是全反射.
光在光导纤维中传输损耗小，可长距离传输.光纤通信容量极大，不怕雷击，不受电磁干扰，通信质量高，保密性好.
光纤通信最主要的优点是：
种新技术，目前已达到实用阶段.我国从70年代初期就积极进行研究，现在已能成批生产光纤光缆，建立了几十条光纤通信线路.光纤通信的发展,必将给信息的传递和交流带来巨大的变革. (1)容量大；(2)衰减小；(3)体积小，重量轻， 同时有利于施工和运输；(4)防干扰性能好，保密性好；(5)节约有色金属；(6)成本低.
4.STS
我国光缆通信的发展
光纤通信发展非常快，一些发达国家已经建立了跨越海底的光缆通信网络.我们国家也在大力发展光纤通信，已经建立了纵横大城市间的光缆通信系统. 通过STS学习，我们应该为我国的光纤通信事业的发展而自豪，也要从中了解光缆在通信中的重要作用，自觉爱护光缆. 为保护国家的“地下神经”，国家制定了相应的法律，比如宣传标语中所说的“光缆无铜，盗割判刑”
5.网络通信
网络通信：电子计算机的发明和应用给人们的工作、学习、生活带来了巨大的变化.计算机与通信的结合将成为21世纪信息社会的基础.
电子邮件的传送：甲、乙两人的计算机分别跟A、B服务器相连，这就是平常说的“上网”.当甲给乙发送一封电子邮件时，他的服务器A把邮件送到乙的服务器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.

图9－4－1 全析提示
通过学习，知道电子邮件的方便所在，了解网络通信在我们今后工作、学习、生活中的重要性.
要点提炼
目前使用最频繁的网络通信形式是电子邮件.
每个电子信箱都有自己的“地址”，这样才能把邮件送到正确的地方.例如，某电子信箱的地址是Xiaolin@，这表示信箱属于一个自称“Xiaolin”的人，他的服务器名叫“”,其中的“cn”是China的简写，表示这个服务器是在中国注册的. 邮箱地址中的用户名可以是数字、字母、小数点、下划线，但必须以字母开头.
电子邮件像电话一样快，但是又像信件一样方便，收件人可以在任何时候打开信箱，查看邮件.除了文字之外，我们也可以把照片、语音及任何信息变成数字文件用电子邮件传送. 电子邮件兼顾了电话与信件共同的优点，方便、快速、内容丰富.
因特网：
全球信息网的建立，使人们通过一台联网的电脑，只要轻轻点击鼠标，就可以做到“秀才不出门，便知天下事”.人们可以通过网络通信系统查阅资料、看新闻、购物，进行视频点播.可以通过网络收发电子邮件，还可以上网和朋友聊天.另外可以通过网络进行远程教育、远程医疗等等. 从信息资源的观点来看，因特网是一个集各个部门、各个领域的各种信息资源为一体的，供网上用户共享的多媒体资源网.
6.科学世界
激光的应用
除了通信外，激光还有许多其他应用.
激光的方向性好，应用平行度特别好，进行精确的测距和读光盘；应用激光的亮度高，可以利用激光束来切割物质、焊接金属以及在硬质材料上打孔，医学上可以用激光做“光刀”来切开皮肤、切除肿瘤，还可以用激光“焊接”脱落的视网膜；强激光还可以应用在军事上，在瞬间破坏敌人的飞行器. 注意：激光亮度很强，所以千万不能把激光对着人的眼睛照射.