為什麼滑鼠墊用久了會一點點碎掉?| No.166

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首先，光是一種電磁波，其振幅、頻率，相位等物理特性都包含了信息，那麼先來簡單了解下電磁波是如何作為信息載體進行信號傳輸的，光攜帶信息的原理與之類似。

一般的簡易通訊模型如圖所示，調製器將信源產生的信號加載到載波上，通過無線信道進行傳輸，然後通過解調器解調，去除噪聲後得到信源發出的信息。

題主所問的「光是怎麼攜帶信息「其實主要是上述模型中的調製過程，下面簡單介紹信號的調製解調過程。由於電磁波具有幅度、頻率、相位等特性，那麼就可以通過調節電磁波的這三種特性來表現不同的狀態，利用這三種特性的調製手段分別稱為調幅、調頻和調相。

對於模擬信號而言，其幅度調製的原理非常簡單，如圖所示，待調製信號幅度隨時間變化，頻率不確定，由於發射天線的限制不能夠直接傳輸，在加上一個直流信號後將其幅度抬升到全為正值，然後加載到高頻載波信號上，得到調製後的信號具有固定的頻率，可以傳輸的同時其幅度保留著原信號的波形，實現了信息的加載。從數學上看，一個隨時間變化的幅度函數m』(t)在經過調製（假設為正弦波調製）後變為：

解調器的作用就是根據得到的波形將原信號函數解出來即可，具體解調方式在此不進行介紹。
以上是模擬信號的幅度調製原理，對於數位訊號也是如此，其三種調製方式的示意圖如下：

數位訊號對應0和1的一串字符，轉換為電信號可以是電壓的開關或者電流的有無，對應的波形是一串矩形波，因此只需要在幅度、頻率和相位上分別定義兩個不同的數值即可進行對應的幅度調製、頻率調製和相位調製。比如調幅就可以通過脈衝波實現，調頻（相）可以通過控制發射不同頻率（相位）的電磁波來實現。
當然這些只是簡單的電磁波信息加載原理，實際應用中情況會更加複雜，有興趣的同學可以自學通信電子電路類和數位訊號處理等課程，或參考電磁波如何攜帶信息：調製與解調；電磁波是怎麼傳遞數位訊號的？或者加入我們物理所團隊，保管分分鐘帶你吃雞帶你飛！

By 勿用