3-2_电磁波的发射传播和接收
《电磁波的发射、传播和接收》 讲义
《电磁波的发射、传播和接收》讲义一、电磁波的概述在我们的日常生活中，电磁波无处不在。
从手机通信到广播电视，从 WiFi 网络到卫星导航，电磁波扮演着至关重要的角色。
那么，什么是电磁波呢？电磁波是由同相且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的振荡粒子波，是以波动的形式传播的电磁场。
它具有波粒二象性，即既具有波动性，又具有粒子性。
电磁波在真空中的传播速度恒定，约为3×10^8 米每秒，这个速度通常被称为光速。
电磁波的频率范围非常广泛，从低频的无线电波到高频的伽马射线。
不同频率的电磁波具有不同的特性和应用。
二、电磁波的发射要实现电磁波的发射，需要一个能够产生高频振荡电流的装置——振荡器。
振荡器产生的高频电流通过天线，就能够向空间发射电磁波。
以无线电广播为例，广播电台中的振荡器产生特定频率的高频电流，这个电流经过调制器，将声音信号加载到高频电流上。
调制后的电流再通过功率放大器放大，最后由发射天线向四周辐射出去。
在移动通信中，手机也是通过内部的电路产生电磁波并发射出去。
手机的天线设计和功率控制对于保证良好的通信质量至关重要。
另外，电磁波的发射功率和频率需要遵循相关的法规和标准，以避免对其他设备造成干扰，同时保障通信的安全和有效。
三、电磁波的传播电磁波在空间中的传播方式主要有地波传播、天波传播和空间波传播。
地波传播是指电磁波沿着地球表面传播。
这种传播方式适用于频率较低的电磁波，如长波和中波。
地波传播的优点是能够绕过障碍物，传播距离较远，但信号容易受到地面吸收和干扰。
天波传播是指电磁波通过电离层反射传播。
适合中波、短波等频率较高的电磁波。
天波传播能够实现远距离通信，但信号的稳定性容易受到电离层变化的影响。
空间波传播则是指电磁波直接从发射点传播到接收点，类似于光线的直线传播。
这种传播方式适用于超短波和微波，常用于卫星通信、雷达等领域。
电磁波在传播过程中会受到多种因素的影响，比如地形、建筑物、大气层、天气等。
电磁波的发射与接收知识点总结
电磁波的发射与接收知识点总结电磁波在我们的生活中无处不在，从手机通信到广播电视，从卫星导航到无线网络，它的应用极其广泛。
理解电磁波的发射与接收对于我们掌握现代通信技术至关重要。
下面我们来详细总结一下这方面的知识点。
一、电磁波的发射要发射电磁波，首先需要一个振荡电路。
这个振荡电路由电感和电容组成，能够产生高频的交变电流。
在实际的发射过程中，为了有效地将能量辐射出去，需要满足以下条件：1、开放电路普通的 LC 振荡电路由于电场和磁场被封闭在电路内部，辐射出去的能量很少。
而开放电路，比如将电容器的极板间距增大、电感线圈的匝数减少等，能够使电场和磁场分散到更大的空间，从而增强电磁波的辐射。
2、频率足够高只有频率足够高的交变电流才能有效地发射电磁波。
这是因为频率越高，单位时间内电流的变化次数越多，产生的电场和磁场的变化就越迅速，从而更有利于电磁波的发射。
为了产生高频的交变电流，通常会使用振荡器，如晶体振荡器等。
此外，为了让电磁波能够携带有用的信息，比如声音、图像等，需要对振荡电流进行调制。
调制分为调幅和调频两种方式。
调幅（AM）是使高频振荡电流的振幅随信号的强弱而改变。
在调幅波中，频率始终保持不变，而振幅则随着信号的变化而变化。
调频（FM）则是使高频振荡电流的频率随信号的强弱而改变。
在调频波中，振幅保持不变，而频率则随着信号的变化而变化。
二、电磁波的传播电磁波可以在真空中传播，不需要介质。
在真空中，电磁波的传播速度等于光速，约为 3×10^8 米/秒。
在介质中传播时，电磁波的速度会变慢，而且不同频率的电磁波在同一介质中的传播速度可能不同。
例如，在无线电波中，频率越高的电磁波，在介质中的传播速度越慢。
电磁波的传播方式主要有地波传播、天波传播和直线传播三种。
地波传播是指沿着地球表面传播的电磁波。
由于地面会吸收电磁波的能量，所以地波传播主要适用于频率较低的电磁波，如长波和中波。
天波传播是指依靠电离层反射传播的电磁波。
《电磁波的发射、传播和接收》 讲义
《电磁波的发射、传播和接收》讲义一、电磁波的基本概念在深入探讨电磁波的发射、传播和接收之前，我们先来了解一下什么是电磁波。
电磁波是由同相且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的振荡粒子波，是以波动的形式传播的电磁场。
电磁波在真空中的传播速度恒定，约为每秒299792458 米，这个速度通常被称为光速。
电磁波的波长和频率是其两个重要的特性。
波长是指电磁波在一个周期内传播的距离，而频率则是指电磁波在单位时间内完成的周期数。
它们之间的关系可以用公式c ＝λf 来表示，其中c 是光速，λ 是波长，f 是频率。
电磁波涵盖了从极长波长的无线电波到极短波长的伽马射线的广泛频谱。
不同波长和频率的电磁波具有不同的特性和应用。
二、电磁波的发射电磁波的发射需要一个源头，这个源头通常是一个能够产生交变电流的装置。
当电流在导体中快速变化时，就会产生变化的电场和磁场，从而向外发射电磁波。
例如，在无线电广播中，广播电台的发射机通过电子管或晶体管等元件产生高频振荡电流。
这个电流经过天线时，会在天线周围产生变化的电磁场，并向空间辐射电磁波。
为了有效地发射电磁波，天线的设计和尺寸是非常重要的。
天线的长度通常与所发射电磁波的波长有关。
一般来说，天线的长度应该接近或等于电磁波波长的四分之一或二分之一，这样才能更好地发射电磁波。
此外，电磁波的发射功率也会影响其传播范围和效果。
发射功率越大，电磁波能够传播的距离就越远，但同时也需要考虑到对其他电子设备的干扰以及能源消耗等问题。
三、电磁波的传播电磁波在空间中的传播可以分为三种主要方式：地波传播、天波传播和空间波传播。
地波传播是指电磁波沿着地球表面传播。
这种传播方式适用于波长较长的电磁波，如中波和长波无线电波。
地波传播的优点是能够绕过障碍物，传播距离较远，但信号容易受到地面吸收和干扰的影响。
天波传播是指电磁波被发射到高空的电离层后，被反射回地面的传播方式。
这种传播方式适用于短波无线电波。
电离层能够反射电磁波是因为它是由带电粒子组成的，对电磁波具有折射和反射作用。
电磁波的发射传播和接收
不能以地波的形式
传播，又不能依靠
微波
电离层的反射以天
波的形式传播。
无线电波传播的多种方式
二、电磁波的传播
方式有三种： 天波、地波、空间波
请同学们阅读教材并理解各种方式的优点、
适合传播何种波。
地波
天波 空间
波
传播形式 沿地球表面空间
传播 靠大气中电离层
的反射传播
沿直线传播
适合的波段 长波、中波
、中短波
周围空间的电磁场很 弱，发射效果差
增大电容器极板间的距离，减少 极板间的面积，同时减少自感线 圈的匝数
在实际应用中，开放电路的下部分导线通 常接地。叫做地线，上部分导线尽可能分散 到高处，叫做天线。电磁波就是通过天线和 地线所组成的开放电路发射出去的。
一、无线电波的发射 1、发射无线电波的装置：
4.用途:红外摄影、红外遥感技术
四、可见光
能作用于人的眼睛并引起视觉的称为可见 光，如：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫各色光。
如何使我们需要的电磁波在接 收天线中激起的感应电流最强呢？
可 变 电 容
LC调谐电路
1.当接收电路的固 有频率跟接收到的电磁 波的频率相同时，接收 电路中产生的振荡电流 最强（这种现象叫做电 谐振）
2.对空间存在的各种频率的电磁波中选出所要 的电台的技术叫做调谐（选台），能够调谐的 接收电路叫做调谐电路。
短波
超短波和微 波
特点
衍射能力 较强
反射能力 较强
穿透能力 较强
三、无线电波的接收
我们生活 的空间布 满了强弱 不同的电 磁波,我 们又如何 选出自己 所需的无 线电波呢 ?
发射的无线电波如何被接收到呢？
电磁波在空间传播 时，如果遇到导体， 会使导体产生感应电 流，感应电流的频率 跟激起它的电磁波的 频率相同。因此利用 放在电磁波传播空间 中的导体，就可以接 收到电磁波了。
《电磁波的发射、传播和接收》 教学设计
《电磁波的发射、传播和接收》教学设计一、教学目标1、知识与技能目标（1）了解电磁波的产生条件，知道电磁波是如何发射的。
（2）理解电磁波的传播特性，包括在不同介质中的传播速度和波长变化。
（3）掌握电磁波的接收原理，认识常见的接收设备。
2、过程与方法目标（1）通过实验和演示，培养学生的观察能力和分析问题的能力。
（2）通过对电磁波发射、传播和接收过程的探究，培养学生的科学思维和科学探究能力。
3、情感态度与价值观目标（1）激发学生对电磁波相关知识的兴趣，培养学生探索科学的精神。
（2）使学生认识到电磁波在现代通信中的重要作用，增强学生对科学技术的热爱。
二、教学重难点1、教学重点（1）电磁波的发射条件和调制方式。
（2）电磁波的传播特性，如波长、频率、波速的关系。
（3）电磁波的接收原理和调谐、解调过程。
2、教学难点（1）对电磁波调制和解调过程的理解。
（2）电磁波在不同介质中传播时特性的变化。
三、教学方法讲授法、实验演示法、小组讨论法、多媒体辅助教学法四、教学过程1、课程导入（5 分钟）通过播放一段现代通信的视频，如手机通话、卫星电视、无线网络等，引出电磁波在通信中的重要作用，从而激发学生的学习兴趣，引入本节课的主题——电磁波的发射、传播和接收。
2、电磁波的发射（20 分钟）（1）讲解电磁波的产生条件：变化的电流能够产生电磁波。
通过举例，如打开和关闭手电筒的灯泡，电流的迅速变化会产生电磁波。
（2）介绍开放电路：展示简单的电路模型，对比封闭电路和开放电路，说明开放电路更有利于电磁波的发射。
（3）讲解调制：介绍两种调制方式——调幅和调频。
通过动画演示和实际的音频、视频信号示例，让学生理解调幅是改变电磁波的振幅，调频是改变电磁波的频率，以实现信息的加载。
3、电磁波的传播（20 分钟）（1）讲解电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播。
通过对比机械波的传播需要介质，加深学生对电磁波传播特性的理解。
（2）介绍电磁波在真空中的传播速度——光速，并给出公式 c ＝λf （其中 c 为光速，λ 为波长，f 为频率）。
电磁波的发射、传播和接收 PPT课件 课件 人教课标版
请同学们阅读教材并理解各种方式的优点、 适合传播何种波。
通常使用的无线电波的波长范围从几毫米到几千米，根 据波长或频率把无线电波分成几个波段，如下表所示：
波段
波长
频率
传播方式 主要用途
长波
30000m～ 3000m
10kHz～100kHz 地波
超远程无线电 通信和导航
中波 中短波
•
2、从善如登，从恶如崩。
•
3、现在决定未来，知识改变命运。
•
4、当你能梦的时候就不要放弃梦。
•
5、龙吟八洲行壮志，凤舞九天挥鸿图。
•
6、天下大事，必作于细；天下难事，必作于易。
•
7、当你把高尔夫球打不进时，球洞只是陷阱；打进时，它就是成功。
•
8、真正的爱，应该超越生命的长度、心灵的宽度、灵魂的深度。
电磁波的发射、 传播和接收
一、赫兹实验
麦克斯韦的电磁场理论既 新颖又深刻，以至于当时许多 不习惯用场的观点来考虑问题 的物理学家都持怀疑的态 度．麦克斯韦的电磁场理论能 否被普遍接受，有待于实验的 检验．1888年，即在麦克斯韦 发现电磁场理论20多年后，德 国物理学家赫兹（1857－1894） 第一次用实验证实了电磁波的 存在．
如何使我们需要的电磁波在接收天线中激起的 感应电流最强呢？
当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的 频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强。 （这种现象叫做电谐振）
无线电波的接收
1、接收无线电波的装置：
图示为收音机的 简单的调谐电路，通 过可可变变电电容容改变调谐 电路的固有频率，使 其与接收电台的电磁 波频率相同，这个频 率的电磁波就在调谐 电路里激起较强的感 应电流，这样就选出 了电台。 上图为收音机的调谐电路
电磁波的发射与接收知识点总结
电磁波的发射与接收知识点总结电磁波在我们的生活中无处不在，从手机通信到广播电视，从卫星导航到无线网络，它的应用广泛而深入。
理解电磁波的发射与接收是掌握现代通信技术的基础。
下面让我们来详细探讨一下这方面的知识点。
一、电磁波的发射电磁波的发射需要一个开放的电路，以及能够产生高频变化电流的振荡器。
首先，要有足够高的振荡频率。
频率越高，电磁波携带的能量就越大，传播的距离也就越远。
在实际应用中，通过使用各种电子元件和电路设计来实现高频振荡。
其次，开放的电路结构对于电磁波的发射至关重要。
常见的天线就是一种开放电路，它能够有效地将电流的变化转化为电磁波向空间辐射出去。
例如，常见的半波天线、偶极天线等，它们的形状和尺寸会影响电磁波的发射特性。
为了增强电磁波的发射功率，还需要采用功率放大器。
功率放大器能够将振荡器产生的较弱信号进行放大，从而提高电磁波的强度。
在调制过程中，使高频振荡的振幅、频率或相位随信号而改变。
常见的调制方式有调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）。
调幅是使高频振荡的振幅随信号变化；调频则是使高频振荡的频率随信号变化；调相是使高频振荡的相位随信号变化。
通过调制，能够将信息加载到电磁波上进行传输。
二、电磁波的传播电磁波在空间中以光速传播，不需要介质，可以在真空中传播。
电磁波在传播过程中会受到多种因素的影响。
例如，地形、建筑物等障碍物会对电磁波产生反射、折射和散射，从而影响其传播路径和强度。
不同频率的电磁波在传播特性上也有所不同。
低频电磁波具有较强的绕射能力，能够绕过障碍物传播较远的距离，但传输速率较低；高频电磁波直线传播能力强，但容易被障碍物阻挡。
此外，大气层中的电离层对电磁波也有反射和折射作用，这对于短波通信具有重要意义。
三、电磁波的接收电磁波的接收过程与发射过程相反，主要包括调谐、解调等环节。
调谐是指通过调节接收电路的参数，使其固有频率与接收到的电磁波频率相同，从而实现共振，达到最大的接收效果。
电磁波的吸收和发射现象
电磁波的吸收和发射现象电磁波是一种能量传播的方式，其具有吸收和发射的特性。
在各个领域中，包括通信、能源、医疗等，电磁波的吸收和发射现象都起到至关重要的作用。
本文将从电磁波吸收和发射的原理、应用以及相关现象等方面进行探讨。
一、电磁波吸收现象电磁波的吸收是指当电磁波与物质相互作用时，部分或全部能量被物质吸收并转化为其他形式，而不被反射或透射。
吸收系数是衡量物质吸收电磁波的能力的重要参数，其取决于物质的性质和电磁波的频率。
吸收现象的原理主要包括以下几个方面：1. 分子共振吸收：物质中的分子具有特定的谐振频率，当电磁波的频率与分子的共振频率相匹配时，分子将吸收电磁波的能量。
这种吸收现象在红外光谱中常常发生，用于分析和检测物质的成分。
2. 厚度吸收：物质的厚度越大，能够吸收的电磁波就越多。
当电磁波穿过物质时，会与物质中的电子或原子相互作用，导致能量损失和吸收。
这种现象常见于材料的电磁屏蔽和辐射防护等领域。
3. 光电效应：光电效应是电磁波与物质表面的电子相互作用的现象。
当电磁波的频率足够高时，能够将物质表面的电子击穿并将其从物质中释放出来，产生电子释放和电流。
这种现象广泛应用于太阳能光伏电池和光电探测器等领域。
二、电磁波发射现象电磁波的发射是指物质将内部储存的能量转化为电磁波并向外界传播的过程。
发射现象涉及到电磁波的辐射、激光发射和电磁辐射的逆过程等。
以下是电磁波发射的几个常见现象：1. 热辐射：所有物体在温度不为绝对零度时，会发出热辐射。
根据普朗克公式，热辐射的频率和强度与物体的温度密切相关。
这一现象应用广泛，如红外加热、热成像等。
2. 激光发射：激光是一种具有高单色性、高亮度和高直接度的电磁波，其通过光源的受激辐射放大产生。
激光广泛应用于通信、医疗、制造和科研等领域。
3. 电磁辐射逆过程：当电流通过导线时，会产生电磁场并发射电磁波。
这一现象应用于无线通信、天线和雷达等领域。
三、电磁波的应用电磁波的吸收和发射现象在各个领域有着广泛的应用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
问题：我们要传递的信号不是高频振 荡电流，而是一些低频信号（如：声 音信号频率只有几百至几千赫兹，图 象信号频率也不过上万赫兹），它能 把直接发射出去？
为了传送声音、文字、图象等信号，首 先要把传递的信号转变成电信号。但这种 电信号的频率较低，不能直接发射出去， 需要将这种低频电信号加到高频振荡电流 上发射出去。 这种把低频电信号加载到高频振荡电 流（载波）上的过程叫做调制。
声广播和电视中 。 缺点：接受装置复杂，服务半径小！要采用 蜂窝无线组网方式 。
一、电磁波的发射
声音信号
调 频
高频振荡电流
无线电波的传播方式：
长波 中波，中短波
短波
超短波
微波
微波
各种波的传播距离： 短波是实现远距离通信最经济的选择，一个100W 的短波发射机可以轻松地实现上千公里的通信，这 是长波，中波，VHF调频绝对不可能做到的。在上 个世纪三十年代，是短波通信的鼎盛时期，各国之 间的通信都是依靠短波。 长波适合于海洋传输，其次是陆地传输，但是损 耗值都比较大。在海洋航行中使用的长波导航台传 播距离也不过几百公里。 中波依靠电离层D和E层反射，也能传播几百公里， 不过不如地波稳定，中波主要用于省内广播。 调频使用VHF，只能传输几十公里。 电视使用 VHF和UHF，传播距离通常也为几十公里。 特殊气象条件下，VHF和UHF也可以由对流层反 射实现几百公里的传输，但是不常见。
【例10】某雷达工作时，发射电磁波的波长λ＝20 ㎝，每秒脉冲数n＝5000，每个脉冲持续时间t＝ 0.02μs，问电磁波的振荡频率为多少？最大的侦察距 离是多少？ 解析：根据雷达荧光屏上发射波形和反射波形间的时 间间隔，即可求得侦察距离，为此反射波必须在后一 个发射波发出前到达雷达接收器。可见，雷达的最大 侦察距离应等于电磁波在雷达发射两个相邻脉冲间隔 时间内传播距离的一半。
【例1】为了使需要传递的信号发射到 远方，必须对振荡电流进行 （ ）
A
A．调制 C.调谐
B.放大 D.检波
【例2】用一平行板电容器和一个线 圈组成LC振荡电路，要增大发射电磁 BD 波的波长，可采用的做法是 （ ） A.增大电容器两极板间的距离 B.减小电容器两极板间的距离 C.减小电容器两极板正对面积 D.在电容器两极板间加入电介质
二 、无线电波的接收
1.当接收电路的固有频率跟要接 收的电磁波的频率相同时，接收电 路中产生的振荡电流最强（这种现 象叫做电谐振）
二 、无线电波的接收
调节接收电路的固 有频率使它与要接收 的电磁波的频率相同 的过程叫做调谐
可 变 电 容
能够调谐的接收电路 叫做调谐电路。
二 、无线电波的接收
3.检波：从接收到的高频振荡中“检”出所携 带的信号，叫做检波，它是调制的逆过程，因 此也叫解调。
【例3】一个LC接收回路，若要从接收较高频 率的电磁波变到接收较低频率的电磁波，下列 调节不正确的是 （ C ） A.增加谐振线圈的匝数 B.在线圈中插入铁芯 C.降低电源电压 D.把可变电容器的动片适当旋进些
例4、无线电广播中波段的波长范围 为187~560米，为了避免邻台干扰， 两个相邻电台的频率至少相差104赫， 则在此波段中，最多能容纳的电台 数约：( )B A、500个 B、100个 C、187个 D、20个。
长波
长波: 波长较长，容易产生衍射现象。长波在地面传播时能绕 过障碍物（大山、高大建筑物……），传播距离短，易 被吸收。
微波
微波:
频率很高；直线传播。不
能有障碍物。常见卫星通讯！
微波
短波
长波容易电离层吸收；
短波容易被电离层反射；
微波容易穿过电离层。
二 、无线电波的接收
我们生活 的空间布 满了强弱 不同的电 磁波,我 们又如何 选出自己 所需的无 线电波呢?
电磁波的发射、传播和接收
一、电磁波的发射
1.要有效发射电磁波，振荡电路必须满 足两个条件： ⑴振荡频率足够高 ⑵电场和磁场尽可能分布到较大的空间 （开放电路）
为了使开放电路中产 生振荡电流，常用如图所 示的方法，使振荡器的线 圈L2靠近开放振荡电路的 线圈L1 。当振荡器中产生 高频振荡电流时，由于互 感作用，就可以在开放振 荡电路中产生相同频率的 振荡电流，这种方法叫做 感应耦合。
【例5】为了实现全球的电视转播，下面的措施中正确 的是 （ ） B A.只需发射三颗同步卫星，在赤道平面上空运行 B.至少需发射三颗同步卫星，在赤道平面上空运行 C.只需发射一颗同步卫星，绕着通过南、北极的上空运 行 D.至少需发射三颗同步卫星，绕着通过南、北极的上空 运行
解析：同步卫星只能在赤道平面上空，通过南、北极 的上空运行的卫星不可能是同步卫星。由于电视信号 属于微波段，只能够沿直线传播，为覆盖全球，至少 需发射三颗同步卫星，使它们静止于正三角形的顶点， 地球内切于这个正三角形。
'
2
3 10 m 30 K m
4
Thank you!
常用的调制方式有调幅和调频两种：
1、调幅：使电磁波的振幅随信号改变， 这种调制叫做调幅，用AM表示。 优点：简单，易发射和接受！ 缺点：容易被吸收和受外界电磁波影响
一、电磁波的发射
声音信号
调 幅
高频振荡电流
2、调频：使电磁波的频率随信号改变， 这种调制方式叫做调频。 用FM表示。 优点：振幅不变，抗干扰能力强，失真 少，音质好！广泛应用在通信、调频立体
电磁波发射和接受流程图
高频振荡电流
信号
调制
发射 传 播 调谐电路
电磁波的发射 电磁波的接收
输出 检波（解调）
电磁波谱： 1.可见光：波长约400nm---770nm的波 波长：按红橙黄绿蓝靛紫逐渐减小！ 2.红外线：波长>770nm。作用：具有热效 应，夜视热成像，红外线遥感。 3.紫外线：40nm<波长<400nm。作用：杀 菌，荧光性，合成维生素 D。 4.X射线：波长为（0.6—2nm）有较强的 穿透性，用于透视。 5.r射线波长小于1nm，作用：杀死细胞， 探伤，伽玛刀 杀死癌细胞！
f
c
3 .0 1 0 20 10
8
2
1 .5 1 0 H z
9
电磁波在雷达发射两个相邻脉冲间隔时间内传播距离
s ct c(
3 10 (
8
1 n 1
t)
0 .0 2 1 0
6
) 6 10 m
4
5000
所以雷达的最大侦察距离
s s