3.4 電磁波的技術(shù)應(yīng)用 學(xué)案（粵教版選修1-1）
問題探究
我們行駛在高速公路上經(jīng)常見到雷達(dá)測速警示牌.它是如何測量汽車、飛機等高速行駛的交通工具的速度的呢?某地的雷達(dá)站正在跟蹤一架向雷達(dá)站飛的飛機,設(shè)某一時刻從雷達(dá)站發(fā)出電磁波后,再接收到反射波歷時200 μs,經(jīng)4 s后,雷達(dá)站從發(fā)出電磁波再
接收到反射波歷時186 μs,則該飛機的飛行速度是多大??
分析:根據(jù)題意,作示意圖如圖所示.?
在時間t1=200 μs內(nèi),電磁波從雷達(dá)站到飛機第一次的位置間往返一次;在時間t2=186 μs內(nèi),電磁波從雷達(dá)站到飛機第二次的位置間往返一次.根據(jù)電磁波的傳播速度c=3×108 m/s,算出飛機在時間間隔Δt=4 s內(nèi)飛行的距離,即可算出飛機的速度.
解答:設(shè)飛機前、后兩位置離雷達(dá)站的距離分別為s1、s2,飛機的速度為v,由上面分析知 , , .
聯(lián)立三式得
=
=5.25×102 m/s.
自學(xué)導(dǎo)引
一、無線電廣播
1.變化的電場和_______總是交替產(chǎn)生，并且由發(fā)生區(qū)域向周圍空間傳播，這種由近及遠(yuǎn)的電磁場的傳播就是_______.其速度與_______相同，為_______.
2.1895年，_______的馬可尼利用_______成功地實現(xiàn)了無線電通信.收音機上的調(diào)諧旋鈕起_______，即選擇特定頻率的電臺的信號.
3.為了使人們能清楚地收聽某一電臺的信號，各個電臺所發(fā)射的電磁波的頻率必須_______.無線電頻道是一種有限的自然資，如果兩個電磁波信號以同樣或極相近的頻率發(fā)出，便會_______.
4.無線電波中的_______在技術(shù)上是最容易實現(xiàn)的，它們載送聲音的方式也是比較簡單的_______方式，所以最初的無線電廣播是中波和短波調(diào)幅廣播兩種方式.中波可沿著_______傳播（地波），如果功率較大，能夠覆蓋半徑為100多千米的地區(qū)，也可依靠地球外層空間的_______（天波），有可能到達(dá)幾百以至上千千米以外的遠(yuǎn)方.短波主要依靠電離層的反射，功率較大的短波能夠傳播到幾千千米以外.
5.廣播接收機通常稱為_______.初期接收廣播的是_______和使用1～5支電子管的收音機.除_______外，1919年日本的安藤博和美國的哈爾研制出四極管，1937年英國的朗德研制出五極管.這些通稱為真空管或_______，其中，五極管應(yīng)用最廣泛.
6.第二次世界大戰(zhàn)后，美國貝爾實驗室的____________________________對_______進(jìn)行了深入研究.1948年6月30日，貝爾實驗室正式宣布研制成功.這三位美國科學(xué)家榮獲1956年度的諾貝爾物理獎.
7.電視信號為_______，它通常由_______傳送.微波的特點是______________，所以碰到高大建筑物或高會被阻隔，因此必須每隔一定距離建立.
8.同步通信衛(wèi)星當(dāng)作電磁波的中繼站，大大增加了信號的覆蓋面積.理論計算表明，只要通信衛(wèi)星視頻信號就幾乎可以覆蓋整個地球的表面.
二、雷達(dá)
1.雷達(dá)是_____________________.
2.雷達(dá)一般由_______、發(fā)射裝置、_______、輸出裝置（顯示器）、電、_______和防干擾設(shè)備等構(gòu)成.
3.雷達(dá)使用的電磁波是______________的微波.
三、移動電話
無繩電話、_______、移動電話均是通過實現(xiàn)信號的發(fā)射與接收的.移動電話又稱.每個手機都是一個電磁波發(fā)射臺同時它又相當(dāng)于一個，捕捉空中的電磁波.
疑難剖析
一、電磁波
是交替產(chǎn)生周期性變化的電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處的傳播，在真空的傳播速度為3.0×10 8 m/s.電磁波在傳播過程中頻率f不變，由公式v=λf，電磁波在介質(zhì)中傳播速度越小，波長越短.電磁波具有波動性，能產(chǎn)生干涉衍射現(xiàn)象.
【例1】 下列關(guān)于電磁波的敘述中，正確的是?( )
A.電磁波是電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處傳播
B.電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速度均為3.0×10 8 m/s
C.電磁波是橫波，電場方向與磁場方向都跟傳播方向垂直
D.電磁波可以脫離“波”而獨立存在，但不能產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象
答案:AC
二、電磁波信號的發(fā)射
要有效地向外發(fā)射電磁波，必須要有足夠高的振蕩頻率.理論證明，振蕩電路單位時間內(nèi)向外界輻射出去的能量與頻率的四次方成正比.因此，要想有效地把電磁波的能量傳播出去，必須用開放電路發(fā)射電磁波.
【例2】 簡述無線電廣播的過程.
解答:首先通過話筒把聲音信號轉(zhuǎn)變成音頻信號，音頻信號頻率很低，不能用直接發(fā)射電磁波.此時需要把音頻信號加到高頻電磁波上，這個過程叫做調(diào)制.經(jīng)過調(diào)制的音頻信號通過開放電路向四周輻射出去.接收機上的天線，接收自廣播電臺的電磁波，經(jīng)調(diào)制器選取所需信號，這個過程叫電諧振調(diào)諧.然后，從接收到的高頻電磁波中分離出所攜帶的音頻信號.這個過程叫檢波，也叫解調(diào).最后，檢波出的音頻信號經(jīng)過放大器放大，送到揚聲器再現(xiàn)聲音.
拓展遷移
什么是CDA?
簡析：CDA（碼分多址）是采用擴(kuò)頻的碼分多址技術(shù).所有用戶在同一時間、同一頻段上，根據(jù)不同的編碼獲得業(yè)務(wù)信道.CDA本身的意思是“碼分多址”，也就是靠編碼不同區(qū)分手機，尋找用戶，而不像模擬系統(tǒng)那樣靠頻率，或像GS系統(tǒng)（TDA，時分多址）那樣，靠極微小的時差.
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