师：同学们，今天我们来学习第三节电磁波的发射、传播和接收。首先复习上节课内容：一、麦克斯韦的预言，周期性变化的电场和磁场相互激发，由近及远向周围空间传播出去，空间中可能存在电磁波。二、电磁波的证实，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，以及电磁波在真空中的传播速度等于光速，从而证实了麦克斯韦的伟大预言。那么电磁波在生活中有什么应用呢？广播电台、手机通信、导航、雷达等都用到了电磁波。这节课我们就来学习如何利用电磁波传递各种信息，即电磁波的发射、传播和接收，主要涉及以下几个问题：一、如何有效发射电磁波？二、电磁波如何携带声音、图像等信息？三、携带着信息的电磁波在空间传播的方式有哪些？四、如何接收电磁波？五、如何将声音、图像等信息提取出来？
首先学习电磁波的发射。这是我们前面学过的LC振荡电路，该电路的电场能主要集中在电容器内，磁场能主要集中在线圈内，两种能量大部分在电路中相互转化，发射出去的能量很少。而有效发射电磁波需要两个条件：一是要有足够高的振荡频率，频率越高，发射电磁波的本领就越大；二是LC振荡电路的电场和磁场要分散到尽可能大的空间。看来常规的LC振荡回路不能满足要求，无法有效发射电磁波。因此，我们要对常规的LC电路进行改装。
首先要满足第一个条件，即要有足够高的振荡频率。同学们想一想如何提高LC振荡电路的频率，提示振荡频率的公式$f = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}$。由公式看出，只要电路中自感系数$L$和电容器的电容$C$乘积足够小，便可产生足够高频率的振荡电流。减小线圈的匝数，可以减小线圈的自感系数$L$。根据平行板电容器的公式$C = \frac{\epsilon S}{4\pi kd}$，减小电容器两极板的正对面积$S$，增大板间的距离$d$，都可以减小电容器的电容$C$。通过以上方法就可以使自感系数$L$和电容器的电容$C$乘积足够小，从而得到高频率的振荡电流。
有效发射电磁波的第二个条件是让电磁场分布到足够大的空间。前面提到，常规的LC振荡电路的电场能和磁场能大部分都在电路中转化，不能有效发射出去。这就需要对电路进行改造，把常规电路改成开放电路。图a是常规的LC振荡电路，把电容器的两个极板打开一些，像图b。这样电磁场的分布空间变大了，同时两极板的正对面积$S$减小了。两基板再打开一些，同时线圈匝数再减小些，如图c。这样电磁场的分布空间更大了，$LC$的乘积也更小了。干脆把线圈改成一条长长的导线，使电场和磁场扩展到电容器的外部，如图d。这样的振荡电路称为开放电路。开放电路既让电磁场分布到足够大的空间，又能使振荡频率足够高，符合电磁波发射的两个条件。
实际应用中，广播电台、电视台的天线都可以看成是开放电路，它的一端伸向高空，另一端接入地下，电磁波就由这样一个开放电路发射出去。现在电磁波发射的问题解决了，但是利用电磁波通讯，需要让电磁波携带声音、图像等信息，那么如何将这些信息通过电磁波传送出去呢？要回答这个问题，我们来学习调制。
首先信号传输前要用一定的设备将声音、图像等信息转变为电信号，比如通过麦克风把声音录入，转化成电流信号。但这种电信号的频率低，不能直接有效发射出去。LC振荡电路可以产生高频率的振荡电流。这种振荡电流振幅不变，频率固定，不包含有信号的变化特征，也就是说包含声音图像信息的电信号频率低，不能有效发射，而高频振荡电流能发射出去却不具有声音图像的信息，这可怎么办呢？那我们就把这两者结合起来，把声音图像等信息加载到高频振荡电流上，让高频振荡电流的振幅或者频率随声音、图像等信息而变化。
把声音、图像等信息的电信号加载到高频振荡电流上，这个过程称为调制，用于加载和传递信号的高频振荡电流叫载波。打个比方，信号传输的过程就像用汽车运送货物，声音图像的低频电信号相当于货物，高频振荡电流载波相当于汽车，调制就相当于把货物装到汽车上去的过程。
调制主要有两种方式，调幅（AM）和调频（FM）。调幅（AM）中的A代表着振幅，调频（FM）中的F代表着频率。调幅是高频电磁波的振幅，随声音图像的电信号的强弱而改变。声音图像的电信号和高频载波信号通过调制器后得到了调幅信号，同学们观察一下调幅信号具有什么样的特征？调幅信号的频率与高频载波的频率大小一样且保持不变，但它的振幅大小随声音图像的电信号的强弱而改变。振幅大的地方反映声音图像的低频信号强，振幅小的地方反映声音图像的低频信号弱。这样调幅信号的振幅变化就反映了低频信号的特征，而调幅信号的频率又足够高，能有效地发射出去。
第二种调制方式是调频（FM），即高频电磁波的频率随声音、图像等信息的电信号的强弱而变。声音图像的低频电信号和高频载波通过调制器后得到了调频信号。同学们观察一下调频信号有什么特征？调频信号的振幅不变，但频率随声音、图像信息的强弱而变。信息的电信号强的地方调频信号的频率也高一些，电信号弱的地方，调频信号的频率就低一些，这样调频信号的频率变化就有了声音图像的变化特征。虽然调频信号的频率会改变，但只在中心频率附近变化。
好了，我们知道了有两种调制的方式，但要注意的是调制过程并不是两列电信号的简单叠加，该过程需要特殊的仪器调制器去完成。请同学们思考一下，中央人民广播电台音乐之声的频道是FM87.4兆，用刚才所学的知识说明一下FM87.4兆是什么意思，它指的是电台发射该节目的电磁波，是调频波，中心频率为87.4兆赫兹。既然有两种调制方式，那么我们的广播电台的节目通常是采用哪种调制方式来发射的呢？与调幅广播相比，调频广播抗干扰能力比较强，在传输过程中不容易失真，因此音频广播多采用调频方式进行。电视信号因为包含图像和声音两种信号，这两种信号如果采用相同的方式调制会相互干扰。因此一般情况下，图像采用调幅方式进行，声音采用调频方式进行。