现代科技与人文大观——地球越来越小——无线电与计算机

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1、地球越来越小广播与电视1.电磁波家族大家知道，不仅无线电波是电磁波，光也是电磁波，它们形成了一个电磁波家族。这个家族的成员有许多共同之处，它们都是以波的形式向四周辐射，都能在真空中传播，传播速度都是每秒近30万公里，都具有反射、折射、干涉、散射和衍射等特点。然而，除了共性之外，这些成员也各有各的个性，差别就在于它们的波长各不相同。物理学家按照各种电磁波的波长（或频率），把它们依次排列，组成了奇妙的电磁波谱。纵观电磁波谱，自下而上，波长越来越短，频率越来越高。让我们逐个检阅一下电磁波家族中的成员。第一个成

2、员是无线电波，它的波长范围约为1毫米～100公里，一般分为六个波段，即超长波、长波、中波、短波、超短波和微波。其中超长波的波长最长（10公里至100公里），微波的波长是短（1毫米至1米）。第二个成员是红外线，又称红外光，是英国物理学家赫谢尔于1800年发现的。它是一种波长范围在0.75～1000微米的电磁波。在这个广阔的红外区内，通常又分为三个部分：波长为0.75～1.5微米的称为近红外线，波长为1.5～5.6微米的称为中红外线，波长为5.6～1000微米的称为远红外线。红外线的热效应非常强，在工农业上

3、用它来烘干产品、种子；另外，它能穿过很厚的气层和云雾而不散射，在军事通信、侦察和航空遥感技术等方面都少不了它。第三个成员是可见光，波长范围在0.4～0.77微米，由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光组成。人造激光就属于这个波段，激光通信与无线电波通信相比，具有频带宽、通信容量大、传输质量高、保密性好等许多优点。第四个成员是紫外线，波长范围为400～4000埃（一埃为一亿分之一厘米）。它是德国物理学家里特于1802年发现的。紫外线的荧光效应强，可用来设计制造日光灯；另外，它还具有医疗作用，可用来杀菌消毒，治

4、疗皮肤病和软骨病等。第五个成员是X射线，又称做伦琴射线，是德国物理学家伦琴于1895年发现的。这种射线的波长是1～1000埃，它有极强的穿透能力，在医院里用它可以检查患者的病变情况，在工厂里则用它来检查金属工件内有无气泡、裂痕等缺陷。第六个成员就是γ射线。1898年居里夫妇发现了镭，镭所发出来的三种不同性质的射线，α射线是氨的原子核质，β射线是一股高速运动的电子流，而γ射线却是一种波长极短的电磁波，只有0.01～1.5埃。目前γ射线已用来治疗癌症，也可用来培育农作物的新品种。最后一个成员是宇宙射线，它的

5、波长在0.01埃以下。这种频率极高的电磁波是1910年发现的，它是来自外层空间的远方“客人”，具有很高的能量和极强的穿透能力。宇宙射线可使原子分裂，能够穿过很厚的大气层到达地面，甚至能穿过1000米深的湖水。科学家们通过对宇宙射线的研究，逐步揭开大到宇宙天体小到微观粒子的奥秘。2.各行其道互不扰大家知道，无线电通信是在充满着电磁干扰的环境中进行的。在接收无线电信号的同时，除了信号波之外还有一些杂散波。这些杂散波包括噪声、大气无线电干扰、工业无线电干扰以及各种通信波之间的干扰。当两个或几个频率相同的通信波

6、，强度差别不大出现在同一地区时，由于无线电接收设备对同频的通信波没有选择能力，无法把同频信号区分开。于是，通信波之间就发生了干扰。结果，使无线电通信所传输的信息发生错误或失效。为了有效地进行无线电通信，每个通信波必须专用一个频率，不得复用，如果通信波频率相伺，使用地区必须隔开，不允许相互发生干扰。今天，无线电通信已进入大规模应用阶段，各种业务达数十种，并且日益发展，每一时刻都有数以百万计的通信波在使用。作为一种自然资源，无线电频谱的范围却很有限。为了维护通信秩序，各行其道，互不干扰，国际无线电组织对各类

7、业务通信波的用频进行世界性分配，各国的专业部门再进行下一级的频率划分和管理。我国分配给广播和电视的用频为：中波广播：531～1602KHz短波广播：6、10、12、15、18、21、26MHz调频广播：88～106MHz电视广播：48.5～223MHz（1～12频道）470～734MHz（13～56频道）由于中波电波属“地波传播”，即只能靠近地球表面传播，电波的能量被地表层这一导电体吸收，所以电波的强度随距离增大而减弱。一个中等发射功率的中波广播电台，一般覆盖半径只有150～200千米，只好多设转播台。

8、另外，国家规定中波广播频道间隔为9KHz，从音响再现的高保真考虑，实在太窄。因此必须另找出路。1927年6月，英国用短波广播获得成功。短波电波贴近地面部分的能量因被地表吸收，强度减弱。然而它在空间部分的能量，经过离地100千米的电离层的反射又返回地面，被称之为“天波传播”。短波经电离层的多次反射，实现了远距离传播，可以到达地球的任何角落，为中波所远远不及。不过，由于形成电离层的电离源主要来自日光的紫外线，而日照变化与昼夜、季节及年周期等相关