摘要：当波源与观察者发生相对运动时，接收到的波频率会发生变化。靠近时波长压缩频率升高，远离时波长拉伸频率降低。雷达正是利用这一原理，通过比较发射与接收电磁波的频率差，精确计算目标物的相对速度。这种测速能力使多普勒雷达广泛应用于气象监测（追踪风暴移动）、交通测速（测量

又逢教师节，恰是科普月

中国电科的科技工作者们化身科普讲师

将深奥的技术原理凝炼成一句通俗易懂的科学箴言

今有“一句讲‘理’”讲清“大国重器”背后的复杂原理

以科普为礼，向科学致敬，向师者致敬

多普勒雷达

一句讲“理”

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核心知识

当波源与观察者发生相对运动时，接收到的波频率会发生变化。靠近时波长压缩频率升高，远离时波长拉伸频率降低。雷达正是利用这一原理，通过比较发射与接收电磁波的频率差，精确计算目标物的相对速度。这种测速能力使多普勒雷达广泛应用于气象监测（追踪风暴移动）、交通测速（测量车辆速度）及军事领域。

做个

小实验

启动声波频率分析软件（手机端可用Spectroid），另一部手机播放固定频率音，快速靠近或远离手机麦克风。观察软件中频率显示的峰值变化：靠近时频率升高，远离时频率降低，可直观演示多普勒效应测速原理。

中国天眼（FAST）

一句讲“理”

一个超级巨大的“卫星锅”，汇聚接收到远方来的信号——高精度指向控制与电磁波接收。

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核心知识

中国天眼巨大的球面像一口完美的“锅”，其形状是一个旋转抛物面，FAST的馈源支撑系统可以将来自遥远宇宙、极其微弱的无线电波信号反射并聚焦到中间的一个“馈源舱”上，系统可实时调整反射面和馈源位置，确保馈源与反射面焦点始终重合，从而将极其微弱的宇宙信号放大，实现探测。“锅”越大，能“兜住”的信号就越多，看得就越远、越清晰。

做个

小实验

设计科学小实验：准备一个凹面镜（模拟FAST反射面）、一张画上标志点的白纸（模拟馈源）、小台灯（模拟宇宙信号）。将台灯放在远处，用凹面镜聚焦灯光到白纸上形成亮斑；缓慢转动凹面镜，使其正对台灯，同时调整白纸位置，始终让亮斑落在白纸的标志点上。类比FAST天线精确调整馈源位置精准接收信号的原理。

卫星遥感技术

一句讲“理”

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核心知识

想象一下，你的眼睛只能看到可见光，而遥感卫星则戴上了一副神奇的“超级墨镜”，能看到红外、微波等无数种我们看不见的光。不同的物体，比如健康的树木、生病的水稻或污染的河水通过反射或辐射这些不可见“光”来传递生命“信息”。科学家通过分析这些“信息”，就能在千里之外给地球做“体检”，知道哪里森林茂密，哪里庄稼缺水。

做个

小实验

正常光线下，用两部手机给两盆植物拍照，照片区别不大，当用其中一部装有“红外摄影”模式（或加上红外滤镜）的手机拍照时，你会发现，健康植物因为叶绿素活跃，在红外镜头里会变得非常明亮，如同发光；而不健康的或假植物则会很暗。这就是遥感技术的基本原理——利用不同波段的光来揭示人眼看不到的秘密。

量子计算机

一句讲“理”

一对处于纠缠态的粒子如同双胞胎，无论相隔多远，一个粒子状态改变，另一个粒子状态也瞬间被确定——量子纠缠。

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核心知识

当两个粒子相互纠缠后，它们就形成了一个不可分割的整体。即使将它们分开到宇宙两端，对其中一个粒子的测量会瞬间影响另一个的状态，这种关联速度似乎超越了光速。如今，量子纠缠已成为量子通信和量子计算的核心资源，我国发射的“墨子号”量子科学实验卫星就成功进行了千公里级的纠缠分发实验。

做个

小实验

找两位实验者各持一个装有同款蓝牙耳机的手机（预先配对），分别进入两个相邻房间。实验开始后：A房间实验者随机选择播放轻敲声“嗒”或重敲声“咚”，B房间实验者会瞬间通过耳机听到完全相同的声音，重复10次后统计，会发现两房间声音始终保持完全一致，这个实验通过蓝牙信号的瞬时传输，模拟了量子纠缠的“超距感应”特性——虽然本质是电磁信号传播（信号仍有延迟），但能让人直观体验分离系统间实现瞬时关联的奇妙现象。真正的量子纠缠无需信号传递，是更神奇的瞬时关联，此实验可作为生动类比。

深空测控系统高功率放大器

一句讲“理”

像是深空通信中的“大喇叭”，可把地面微弱的指令信号放大至几万甚至几百万倍，化作能量极强的无线电波射向深空。

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核心知识

深空测控系统高功率放大器是深空测控站的“动力心脏”，承担着把仅毫瓦级的微弱信号放大至千瓦、十千瓦级及以上的任务，随后通过天线向深空定向发射。由于探测器距离极远，信号穿越太空时衰减严重，必须依靠深空测控系统高功率放大器提供足够强的信号功率，才能确保远距离的可控通信。

做个

小实验

你站在操场上，模拟北京飞控中心的工程师，向“月球”上的嫦娥探测器“发送指令”。先用平常声音喊“嫦娥，请回话！”信号太弱，无法送达。然后举起扩音喇叭，用同样音量喊出这句话，声音被放大并聚焦，成功传达至“月球”。这只喇叭正如深空测控系统高功率放大器，将微弱信号变成强大无线电波，实现与遥远探测器的清晰通信。

半波暗室

一句讲“理”

电磁波遇导体（如金属）易反射，遇吸波材料（如泡沫吸波体）则能量被吸收转化，传播受抑制——电磁波的反射与吸收。

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核心知识

金属地板与四周吸波材料组合，形成特定电磁边界，使电磁波仅在水平方向被吸收、垂直方向（地板）镜面反射，模拟“自由空间”的电磁环境，可精准测试设备电磁辐射与抗干扰性能。

做个

小实验

准备一个鞋盒，将底部贴满铝箔纸，内壁贴泡沫板，制成简易“半波暗室”。将1部手机固定在盒内角落（发射端），拨打另一部手机（接收端），记录信号格数。拆除泡沫板，仅保留铝箔纸底部，再次拨打电话，对比信号格数变化。贴泡沫板时信号弱于仅铝箔纸时，说明泡沫板吸收了部分信号（模拟吸波材料作用），铝箔纸反射信号，契合半波暗室“垂直反射、水平吸收”的核心逻辑。

钕铁硼磁体

一句讲“理”

像一群整齐排列的士兵，钕铁硼磁体中的微小磁畴方向一致时，就能形成强大的磁性“合力”。

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核心知识

钕铁硼磁体由钕、铁、硼等元素构成，其特殊晶体结构使磁畴易于定向排列，产生高剩磁和高矫顽力，成为目前磁性最强的永磁材料，广泛应用于风电、新能源汽车、医疗设备等领域。

做个

小实验

将钕铁硼小磁体靠近一堆回形针，观察其吸起的数量（和普通磁铁对比）；再用磁体隔着一张A4纸拖动回形针移动，直观感受“磁力穿透力”。实验可体现钕铁硼磁体超高的磁性能。

来源：中国电科