初中物理 21 信息的传递：电话、电磁波

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电话

电话的基本构造与原理

电话由话筒、听筒和电源等组成。话筒的作用是把声音信号转化为电信号，当人对着话筒说话时，声波使话筒中的膜片振动，膜片时紧时松地压迫碳粒，使其电阻时大时小，从而在电路中产生随声音变化而变化的电流，这个电流信号就携带了声音的信息。听筒的作用是把电信号还原为声音信号，当变化的电流通过听筒的线圈时，由于电流的磁效应，电磁铁对膜片的吸引力会发生变化，使膜片振动，从而发出与对方说话相同的声音。

电话交换机

为了提高线路的利用率，人们发明了电话交换机。电话交换机可以把需要通话的两部电话接通，通话完毕再将线路断开，这样可以让多部电话共用一组线路，大大提高了通信效率。现代的程控电话交换机利用了电子计算机技术，能够自动、灵活地进行线路转接，实现了电话通信的自动化和智能化。

电磁波

电磁波的产生

当导体中的电流迅速变化时，导体周围的磁场就会产生迅速变化，这个迅速变化的磁场又会在其周围空间产生一个迅速变化的电场，而这个迅速变化的电场又会在更远处产生迅速变化的磁场……这样，交替产生的变化的电场和磁场由近及远地向周围空间传播，就形成了电磁波。例如，打开或关闭收音机时，会听到“喀喀”声，这就是因为电流迅速变化产生了电磁波，被收音机接收到的缘故。

电磁波的传播

电磁波可以在真空中传播，且在真空中的传播速度与光速相同，约为\(3\times10^{8}m/s\)。电磁波的传播不需要介质，它在空气中、水中、固体物质中都可以传播，但在不同介质中的传播速度略有不同。电磁波的传播速度\(v\)、波长\(\lambda\)和频率\(f\)之间的关系满足\(v = \lambda f\)。

电磁波的分类及应用

按照波长或频率的不同，电磁波可以分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、\(X\)射线、\(\gamma\)射线等不同的波段。不同波段的电磁波具有不同的特性和应用：

无线电波：波长较长，频率较低，主要用于广播、电视、移动通信等通信领域。例如，收音机通过接收无线电波来播放广播节目，手机通过发射和接收无线电波实现语音通话和数据传输。

微波：波长较短，频率较高，具有直线传播、反射性强等特点，主要用于雷达、卫星通信、微波炉等。微波炉利用微波能够使食物中的水分子剧烈振动，从而产生热量，达到加热食物的目的。

红外线：红外线的热效应显著，可用于红外遥感、红外夜视仪、红外线加热等。例如，在夜间，利用红外夜视仪可以看清物体，因为物体发出的红外线可以被夜视仪接收并转化为可见光图像。

可见光：是能够引起人类视觉的电磁波，不同波长的可见光呈现出不同的颜色，如红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等。可见光在照明、摄影、显示等方面有广泛应用，如各种灯具、相机、显示屏等都是利用可见光来实现相应功能的。

紫外线：紫外线具有杀菌消毒、荧光效应等特性，可用于验钞机、紫外线消毒灯等。验钞机利用紫外线能够使荧光物质发光的原理，来鉴别钞票的真伪。

\(X\)射线：\(X\)射线具有较强的穿透能力，常用于医学上的透视、拍片等检查，帮助医生观察人体内部的骨骼和器官情况。

\(\gamma\)射线：\(\gamma\)射线的穿透能力更强，可用于金属探伤、治疗肿瘤等，但由于其对人体有较大的伤害，使用时需要特别注意防护。

电话和电磁波在信息传递中都起着至关重要的作用，随着科技的不断发展，它们的应用也越来越广泛，深刻地改变了人们的生活和社会的发展方式。