高中物理人教版选修课件电磁波的发射和接收

电磁波的发射和接收探讨电磁波的形成、传播特性以及如何接收和利用电磁波的过程电磁波在现代生活中扮演着重要角色,为我们带来全新的通信技术和应用电磁波概述什么是电磁波电磁波的特点电磁波的作用电磁波的探索电磁波是一种能量的传播形电磁波具有波动性质,可以沿电磁波在许多领域都有广泛应人类对电磁波的认识和利用,式,包括光、无线电波、微直线传播,具有频率、波长和用,如通信、医疗诊断、遥感经历了从古希腊时期到近代科波、红外线、紫外线等它们能量等特征电磁波可以在真探测、天气预报等它们对人学发展的长期过程这些研究都是由电场和磁场相互作用产空中以光速传播,且不需要介类生活和社会发展都有重要影促进了人类对自然界认知的不生的电磁振荡所形成的质响断深化电磁波的发射振荡电路1通过振荡电路可以产生交变电流发射机2发射机利用振荡电路产生的高频交流电流来驱动天线天线3天线将发射机产生的高频电能转化为电磁波进行辐射电磁波辐射4电磁波从天线辐射到自由空间进行传播电磁波的发射涉及振荡电路、发射机和天线三个关键部分振荡电路产生高频交流电流,发射机将其转化为电磁能量,天线则负责将电磁能量辐射到自由空间中进行传播这三个环节缺一不可,共同完成了电磁波的发射过程电磁波的特性传播速度极快能量可以连续传输12电磁波在真空中的传播速度是电磁波能量是连续不断地传播,光速,约为每秒30万公里,是目前而不会像物质一样中断或耗已知的最快的信号传播方式尽能量可以非接触传递波长和频率相反变化34电磁波无需介质就能传播,能够电磁波的波长和频率成反比关穿过真空或其他介质,进行非接系,波长越短,频率越高触式的能量传递电磁波的分类可见光波段射线无线电波紫外线X可见光波段位于电磁波谱的中X射线波段的波长在

0.01-10纳无线电波波段的波长从1毫米到紫外线波段的波长在10-400纳间部分,波长在380-780纳米之米之间,具有较强的穿透力,广泛数千千米不等,主要用于无线电米之间,具有一定的生物作用和间,是人眼能感知的电磁辐射应用于医疗诊断和工业检测通信、广播电视等领域杀菌能力,应用于消毒等领域电磁波的应用广播电视卫星通信电磁波在广播电视中广泛应用,为我们利用电磁波在太空中传输信号,实现远提供音频和视频信号程通信和天气监测等雷达系统医疗诊断电磁波在雷达系统中用于探测和跟踪X光、超声波等电磁波在医疗诊断中发目标,广泛应用于导航和国防等领域挥重要作用,帮助医生更好地了解人体结构电波的产生及传播探讨交流电流如何产生电磁波,以及电磁波在不同介质中的传播特点和规律交流电流与电磁波的产生交流电流1电流方向周期性改变的电流电磁感应2交流电流产生交变磁场电磁波发射3交变磁场产生电磁波的辐射交流电流在导体中流动时,会产生周期性变化的磁场根据电磁感应定律,这种变化的磁场会在周围空间产生交变电场,从而产生电磁波电磁波以光速在空间中辐射传播,这就是电磁波的产生过程电磁波的传播特点传播方式波幅衰减电磁波以光速在真空中以直线传播，并且可以穿透大多数物质电磁波在传播过程中会受到吸收和散射的影响而逐渐衰减频率恒定极化特性电磁波在传播过程中频率不会发生改变，但波长随传播路径而变电磁波可以沿不同方向振动，表现出各种极化态化电磁波在不同介质中的传播空气中的传播水中的传播金属中的传播电磁波在空气中几乎无阻碍地以光速传播,电磁波在水中传播受到一定阻碍,会发生反金属可以反射和屏蔽电磁波,但也可以作为这是其最常见的传播介质射和折射,频率越高衰减越快导体传导电磁波,如微波炉中的金属腔体电磁波沿直线传播直线传播无遮挡传播12电磁波通常沿直线传播,不会发电磁波可以穿透部分物质,如空生弯曲或扭曲这是由于电磁气和大部分建筑材料这使得波是横波,没有横向振动分量电磁波可以在开阔环境中无遮挡地直线传播距离衰减反射与折射34随着传播距离的增加,电磁波的当电磁波遇到不同介质界面时,强度会逐渐衰减这是由于能会发生反射和折射现象,其传播量的扩散和遇到的阻碍所致路径会发生改变电磁波的接收探讨电磁波如何被接收以及接收设备的工作原理天线的工作原理天线的分类12天线可将电磁波转化为电流,实根据结构不同,天线可分为简单现对电磁波的接收其中电磁天线和复杂天线常见类型包感应是关键机制括二极管天线、双螺旋天线等天线的选择与安装3天线选择需考虑工作频率、收发距离、环境条件等因素安装位置要尽量远离障碍物天线的工作原理将电磁波转换为电流电磁波的接收与发射电磁波的谐振振荡信号的转换与放大天线能将电磁波转换为电流,天线不仅可以接收电磁波,也天线的长度与电磁波的波长相天线可以将弱的电磁信号转换使电磁波可以在电路中传播可以将电流转换为电磁波进行匹配时,会产生谐振振荡,从而为可用的电流信号,并经过放这是天线的基本工作原理发射这使得天线可以双向工提高接收或发射效率大电路进一步放大作天线的分类二极天线抛物面天线阵列天线微带天线最为常见的天线类型之一,由两利用抛物面反射原理收集和聚由多个单元天线阵列组成,可以体积小、重量轻、制造简单,广根导线组成,长度约为工作频率焦电磁波,具有指向性强、增益实现电磁波波束的扫描和方向泛应用于移动通信和卫星通信的四分之一波长高的特点调整等领域天线的选择与安装评估需求根据传输距离、频率、环境等因素选择合适的天线类型安装位置选择高海拔、无遮挡的位置安装天线,最大化信号覆盖范围调节方向精确调节天线方向,优化信号强度和接收质量电磁波技术在通信中的应用电磁波技术在通信领域广泛应用,为现代无线通信提供了坚实的基础从无线电到卫星通信,电磁波技术推动着通信技术的不断发展无线通信的发展历程年18951马可尼发明了无线电报系统,标志着无线通信时代的开始年19062李德森发明了无线电话,使无线通信技术更加完善年代19203广播电台开始出现,无线通信逐步进入普通家庭世纪中期204雷达、无线电视等无线通信技术迅速发展,为社会带来巨大变革年代19905移动通信和互联网的兴起,无线通信进入数字时代世纪2165G、物联网等新技术推动无线通信向更智能化发展常见通信频段及用途低频段（）中波频段（3-30kHz535-1605）kHz用于通过海洋传播的长距离通信,如船舶通信和导航系统应用于广播电台和一些短距离通信,覆盖范围广,穿透能力强高频段（）甚高频段（）3-30MHz30-300MHz用于远距离通信,如国际广播、业余无线电通信和一些特殊通信常用于地面移动通信、卫星通信和广播电视等领域无线通信设备的构成发射装置接收装置负责将信号转换为电磁波并发射负责接收并解调电磁波信号的部出去的部件包括调制器、功率件包括天线、放大器、解调器放大器等等频率控制装置信号处理装置负责控制信号频率的部件精准负责对接收到的信号进行数字信的频率控制是无线通信的关键号处理的部件包括微处理器、编码器等电磁波安全与环保了解电磁辐射对人体及环境的影响,采取有效的防护措施,确保安全和可持续发展电磁辐射对人体的影响影响大脑功能引起皮肤问题损害生殖健康电磁辐射可能会扰乱大脑细胞的正常活动,持续接触电磁辐射可能会造成皮肤发红、干电磁辐射可能会影响生殖器官的正常发育和引起头痛、记忆力下降等症状燥、瘙痒等皮肤病变功能,造成不孕不育等问题电磁辐射防护措施法律法规距离防护制定并执行相关法律法规,确保电磁辐保持适当距离可有效降低电磁辐射强射达标,保护公众和从业人员健康度,远离高辐射源是最简单有效的防护措施屏蔽隔离时间控制使用金属或其他屏蔽材料隔离电磁源,缩短暴露时间,减少电磁辐射接触,对人可有效阻挡电磁波的传播体造成的伤害也会随之降低电磁环境监测与管理环境监测规范管理12定期监测和评估电磁辐射水平,制定并执行相关法规,规范电磁以确保环境安全利用专业设设备的使用,并加强对违规行为备测量不同区域的辐射强度的监管教育与宣传技术创新34增强公众对电磁辐射风险的认研发新型检测设备和防护技术,知,提高社会的环保意识开展提高电磁环境监测和管理的科定期的培训和普及活动学性与有效性总结与思考总结电磁波知识探索未来发展本课程系统地介绍了电磁波的发射、特性、分类以及在通信领域随着科技的不断进步,电磁波在通信、医疗、军事等领域将会有更的应用学习掌握了电磁波的基本概念和传播规律广泛的应用我们需要关注电磁辐射对环境和人体的影响,采取相应的防护措施。