Avíza

Definícia mikrovlnného žiarenia

Definícia mikrovlnného žiarenia

Mikrovlnné žiarenie je typom elektromagnetického žiarenia. Predpona „micro-“ v mikrovlnách neznamená, že mikrovlny majú mikrometrické vlnové dĺžky, ale skôr to, že mikrovlny majú veľmi malé vlnové dĺžky v porovnaní s tradičnými rádiovými vlnami (1 až 100 000 km vlnové dĺžky). V elektromagnetickom spektre spadajú mikrovlny medzi infračervené žiarenie a rádiové vlny.

Frekvencia

Mikrovlnné žiarenie má frekvenciu medzi 300 MHz a 300 GHz (1 GHz až 100 GHz v rádiovom inžinierstve) alebo vlnovú dĺžku v rozsahu od 0,1 cm do 100 cm. Rozsah zahŕňa rádiové pásma SHF (super vysokofrekvenčné), UHF (ultra vysokofrekvenčné) a EHF (extrémne vysoké frekvencie alebo milimetrové vlny).

Kým nízkofrekvenčné rádiové vlny môžu sledovať obrysy Zeme a odraziť sa od vrstiev v atmosfére, mikrovlny sa pohybujú iba v zornom uhle, zvyčajne obmedzenom na 30 - 40 míľ na zemský povrch. Ďalšou dôležitou vlastnosťou mikrovlnného žiarenia je to, že je absorbované vlhkosťou. Fenomén zvaný blednúť dážď sa vyskytuje na hornom konci mikrovlnného pásma. Minulých 100 GHz absorbujú energiu ďalšie plyny v atmosfére, vďaka čomu je vzduch v mikrovlnnej oblasti nepriehľadný, hoci vo viditeľnej a infračervenej oblasti je priehľadný.

Označenia pásiem

Pretože mikrovlnné žiarenie zahŕňa taký široký rozsah vlnových dĺžok / frekvencií, je rozdelené na IEEE, NATO, EÚ alebo iné označenia radarového pásma:

Označenie pásmakmitočetvlnová dĺžkapoužitie
L pásmo1 až 2 GHz15 až 30 cmamatérske rádio, mobilné telefóny, GPS, telemetria
S pásmo2 až 4 GHz7,5 až 15 cmrádioastronómia, meteorologický radar, mikrovlnné rúry, Bluetooth, niektoré komunikačné satelity, amatérske rádio, mobilné telefóny
C pásmo4 až 8 GHz3,75 až 7,5 cmdiaľkové rádio
X pásmo8 až 12 GHz25 až 37,5 mmsatelitné komunikácie, pozemné širokopásmové pripojenie, vesmírne komunikácie, amatérske rádio, spektroskopia
Ku pruh12 až 18 GHz16,7 až 25 mmsatelitné komunikácie, spektroskopia
K pásmo18 až 26,5 GHz11,3 až 16,7 mmsatelitné komunikácie, spektroskopia, automobilové radary, astronómia
K pruh26,5 až 40 GHz5,0 až 11,3 mmsatelitné komunikácie, spektroskopia
Q pásmo33 až 50 GHz6,0 až 9,0 mmautomobilový radar, molekulárna rotačná spektroskopia, pozemná mikrovlnná komunikácia, rádioastronómia, satelitné komunikácie
U pásmo40 až 60 GHz5,0 až 7,5 mm
V pásmo50 až 75 GHz4,0 až 6,0 mmmolekulárna rotačná spektroskopia, výskum v milimetrových vlnách
W pásmo75 až 100 GHz2,7 až 4,0 mmradarové zameriavanie a sledovanie, automobilové radary, satelitná komunikácia
F pásmo90 až 140 GHz2,1 až 3,3 mmSHF, rádioastronómia, väčšina radarov, satelitná televízia, bezdrôtová sieť LAN
D pásmo110 až 170 GHz1,8 až 2,7 mmEHF, mikrovlnné relé, energetické zbrane, milimetrové skenery, diaľkové snímanie, amatérske rádio, rádioastronómia

Použitie

Mikrovlny sa používajú predovšetkým na komunikáciu, vrátane analógového a digitálneho prenosu hlasu, údajov a videa. Používajú sa tiež na radarové (RAdio Detection and Ranging) na sledovanie počasia, radarové rýchlostné pištole a riadenie letovej prevádzky. Rádiové teleskopy používajú veľké antény na určovanie vzdialeností, povrchy máp a štúdium rádiových podpisov z planét, hmlovín, hviezd a galaxií. Mikrovlny sa používajú na prenos tepelnej energie na ohrev potravín a iných materiálov.

Zdroje

Kozmické mikrovlnné žiarenie v pozadí je prírodným zdrojom mikrovĺn. Ožarovanie sa študuje s cieľom pomôcť vedcom pochopiť Veľký tresk. Hviezdy vrátane Slnka sú prírodné zdroje mikrovln. Atómy a molekuly môžu za správnych podmienok emitovať mikrovlny. Ľudské zdroje mikrovĺn zahŕňajú mikrovlnné rúry, masery, obvody, komunikačné prenosové veže a radary.

Na výrobu mikrovĺn sa môžu použiť buď polovodičové zariadenia alebo špeciálne vákuové trubice. Medzi príklady polovodičových zariadení patria masery (v podstate lasery, kde je svetlo v mikrovlnnom rozsahu), Gunnove diódy, tranzistory s poľným efektom a diódy IMPATT. Generátory vákuovej trubice používajú elektromagnetické polia na usmerňovanie elektrónov v režime modulovanom na hustotu, kde skupiny elektrónov prechádzajú skôr zariadením, než prúdom. Tieto zariadenia zahŕňajú klystron, gyrotron a magnetron.

Účinky na zdravie

Mikrovlnné žiarenie sa nazýva „žiarenie“, pretože vyžaruje smerom von, a nie preto, že je to v prírode rádioaktívne alebo ionizujúce. Nie je známe, že nízka úroveň mikrovlnného žiarenia má nepriaznivé účinky na zdravie. Niektoré štúdie však naznačujú, že dlhodobá expozícia môže pôsobiť ako karcinogén.

Mikrovlnná expozícia môže spôsobiť šedý zákal, pretože dielektrické zahrievanie denaturuje proteíny v očných šošovkách a spôsobuje ich mliečnu mliečnosť. Zatiaľ čo všetky tkanivá sú náchylné na zahrievanie, oko je obzvlášť zraniteľné, pretože nemá krvné cievy na moduláciu teploty. Mikrovlnné žiarenie je spojené s mikrovlnný zvukový efekt, pri ktorej vystavenie mikrovlnej rúre vytvára bzučiace zvuky a kliknutia. Je to spôsobené tepelnou expanziou vo vnútornom uchu.

Mikrovlnné popáleniny sa môžu vyskytovať v hlbších tkanivách - nielen na povrchu - pretože mikrovlny sa ľahšie absorbujú tkanivami, ktoré obsahujú veľa vody. Nižšia úroveň vystavenia však vytvára teplo bez popálenín. Tento efekt sa môže použiť na rôzne účely. Americká armáda používa milimetrové vlny na odpudzovanie cieľových osôb nepríjemným teplom. Ako ďalší príklad v roku 1955 James Lovelock znovu oživil mrazené potkany pomocou mikrovlnnej diatermie.

referencie

  • Andjus, R.K .; Lovelock, J. E. (1955). "Opätovné očkovanie potkanov z telesných teplôt medzi 0 a 1 ° C pomocou mikrovlnnej diatermie". The Journal of Physiology. 128 (3): 541-546.