a mikrohullámok az elektromágneses sugárzás egyik típusa, akárcsak a rádióhullámok, az ultraibolya sugárzás, a röntgensugarak és a gamma-sugarak. A mikrohullámok számos alkalmazással rendelkeznek, beleértve a kommunikációt, a radart és-talán a legtöbb ember által legismertebb-a főzést.
Az elektromágneses sugárzást hullámokban vagy különböző hullámhosszúságú és frekvenciájú részecskékben továbbítják. Ez a széles körű hullámhossz ismert, mint az elektromágneses spektrum EM spektrum)., A spektrum általában hét régióra oszlik, csökkenő hullámhossz és növekvő energia és frekvencia szerint. A közös elnevezések: rádióhullámok, mikrohullámok, infravörös (IR), látható fény, ultraibolya (UV), röntgensugarak és gamma-sugarak. A mikrohullámok a rádió és az infravörös fény közötti EM spektrum tartományába esnek.
a mikrohullámok frekvenciája körülbelül 1 milliárd ciklus / másodperc, vagy 1 gigahertz (GHz), körülbelül 300 gigahertz és hullámhossz körülbelül 30 centiméter (12 hüvelyk) 1 milliméter (0,04 hüvelyk), az Encyclopedia Britannica szerint. Ezt a régiót több sávra is felosztják, olyan elnevezésekkel, mint az L, S, C, X és K, A Ginger Butcher “Tour of the elektromágneses spektrum” című könyve szerint.,”
Communications & radar
a mikrohullámokat leginkább a Pont-Pont kommunikációs rendszerekhez használják, hogy minden típusú információt közvetítsenek, beleértve a hangot, az adatokat és a videót mind analóg, mind digitális formátumban, a Szövetségi Kommunikációs Bizottság (FCC) szerint. A távvezérlő gépek, kapcsolók, szelepek és jelek felügyeleti vezérlésére és adatszerzésére (SCADA) is használják.
a mikrohullámok másik fontos alkalmazása a radar. A” radar ” szó eredetileg egy rövidítés volt a Rádióérzékelésre és a távolságmérésre., Előzetes a második világháború Brit rádió mérnökök találták, hogy a rövid hullámhosszú rádióhullámok lehet visszapattant távoli tárgyak, mint a hajó, repülőgép, valamint a visszatérő jelet lehet kimutatni, nagyon érzékeny irányított antennák, így a jelenlét helyszínen olyan tárgyakat lehet meghatározni. A “radar” kifejezés használata annyira elterjedt, hogy már önmagában is szó, és utalhat olyan rendszerekre, amelyek mikrohullámokat vagy rádióhullámokat használnak.
egy kevéssé ismert történelmi tény az, hogy korai radartelepet építettek a Kahuku pont tetején Oahu legészakibb hegyén., A Hawaii állam honlapja szerint az állomás valójában észlelte a japán repülőgépek első hullámát, hogy megtámadják Pearl Harbort, amikor a repülőgépek 132 mérföld (212 kilométer) voltak. Mivel azonban a rendszer csak két hétig működött, megbízhatatlannak tekintették, és a figyelmeztetést figyelmen kívül hagyták. A háború során a radart továbbfejlesztették és finomították, és azóta a nemzeti védelem és a polgári légiforgalmi irányítás alapvető elemévé vált.
A Radar számos más felhasználást talált, amelyek közül néhány kihasználja a Doppler-hatást., A Doppler-effektus példáját egy közeledő mentőautó mutathatja be: ahogy közeledik, úgy tűnik, hogy a sziréna hangja emelkedik a hangmagasságban, amíg el nem merül. Aztán, ahogy visszahúzódik a távolba, úgy tűnik, hogy a sziréna csökken a hangmagasságban.
Robert Mayanovic, a Missouri Állami Egyetem fizika professzora elmondta, hogy a Doppler radar, amely gyakran mikrohullámokat alkalmaz, a légiforgalmi irányításra és a járművek sebességkorlátozására szolgál., Amikor egy tárgy közeledik az antennához, a visszatérő mikrohullámok összenyomódnak, így rövidebb hullámhosszúak és nagyobb frekvenciájúak. Ezzel szemben a távolodó tárgyak visszatérő hullámai megnyúltak, hosszabb hullámhosszúak és alacsonyabb frekvenciájúak. Ennek a frekvenciaváltásnak a mérésével meghatározható az objektum sebessége az antenna felé vagy attól távol.
ennek az elvnek a közös alkalmazásai közé tartoznak az egyszerű mozgásérzékelők, a sebességkorlátozásokat végrehajtó radarpisztolyok, a radar magasságmérők és az időjárási radarok, amelyek nyomon követhetik a vízcseppek 3D mozgását a légkörben., Ezeket az alkalmazásokat aktív érzékelésnek nevezzük, mivel a mikrohullámokat továbbítják, a visszavert jeleket pedig elemzik. A passzív érzékelés során megfigyeljük és elemezzük a mikrohullámok természetes forrásait. Ezen megfigyelések nagy részét műholdak végzik, amelyek visszatekintenek a földre vagy az űrbe.
mikrohullámú hőforrások
a mikrohullámok egyik leggyakoribb felhasználása az élelmiszer gyors melegítése. A mikrohullámú sütők azért lehetségesek, mert a mikrohullámok hőenergia továbbítására használhatók. Ennek a jelenségnek a felfedezése tisztán véletlen volt., Könyvében, ” mindannyian nevettek…: Az Izzók, hogy Lézerek: A Lenyűgöző Történetek Mögött a Nagy Találmányok, Hogy Megváltozott Az Életünk” (HarperCollins, 1992), a szerző okoska meséli a történetet a találmány a mikrohullámú sütő: “nem sokkal a második világháború után, Percy L. Spencer, egy műszaki zseni, háborús hős volt a turné egyik a laboratóriumok a raytheon Vállalat. Spencer megállt egy magnetron előtt, az elektromos cső, amely egy radarkészletet vezet. Hirtelen észrevette, hogy egy cukorka bár a zsebében elkezdett olvadni.,”További vizsgálat vezetett rá, hogy az első tétel a mikrohullámú pattogatott kukorica, valamint az első robbanó tojás.
az első mikrohullámú sütők meglehetősen nagyok és drágák voltak, de azóta annyira megfizethetővé váltak, hogy világszerte gyakoriak az otthonokban. A mikrohullámú fűtési rendszereket számos ipari alkalmazásban is használják, beleértve az élelmiszer -, vegyi-és anyagfeldolgozást mind a tételes, mind a folyamatos műveletek során.,
természetes mikrohullámú források
a rádiócsillagok megfigyeléseket végeznek a mikrohullámú régióban, de a légkör csillapítása miatt a legtöbb ilyen vizsgálatot nagy magasságú léggömbökkel vagy műholdakkal végzik., A földönkívüli mikrohullámok talán leghíresebb megfigyelését azonban két Bell Labs tudós végezte, akik egy távközlési rendszeren dolgoztak egy nagy földi kürtantennával.
A NASA tudományos honlapja szerint ” 1965-ben, hosszú, L-sávos mikrohullámokat használva, Arno Penzias és Robert Wilson, a Bell Labs tudósai egészen véletlenül hihetetlen felfedezést tettek: egy speciális alacsony zajszintű antennával észlelték a háttérzajt. A zaj furcsasága az volt, hogy minden irányból jött, és úgy tűnt, hogy az intenzitás egyáltalán nem változik., Ha ez a statikus valami a bolygónkon lenne, mint például a közeli repülőtéri irányítótorony rádióadásai, akkor csak egy irányból származna, nem mindenhol. A Bell Lab tudósai hamarosan rájöttek, hogy serendipitously felfedezték a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzást. Ez a sugárzás, amely kitölti az egész univerzumot, egy nyom a kezdetéhez, az úgynevezett Big Bang.”
Penzias és Wilson az 1978-as fizikai Nobel-díjat kapták felfedezésükért. A kozmikus mikrohullámú háttérsugárzást azóta nagy pontossággal térképezték fel a műholdak., Ezek a megfigyelések feltárták azokat a perchőmérséklet-ingadozásokat, amelyek végül a mai galaktikus klaszterekké fejlődtek.
Elemzése ez a háttérsugárzás is adott a csillagászok nyomokat, hogy a kompozíció az univerzumban, a tudósok már gondolkodni 95% – a kozmosz alkotja anyag, vagy energia, hogy nem “éreztem” a hagyományos eszközök, ami a nevét a sötét anyag, sötét energia., Ennek a háttérsugárzásnak a jövőbeli elemzése további fényt deríthet arra, ami röviddel az univerzum születése után történt — és potenciálisan még az univerzum létezése előtt is, néhány kozmikus modell szerint.
további jelentés Charles Q. Choi, Live Science közreműködő.