Mikroaallot ja niiden yleinen käyttö tekniikassa

Robert Hazen, Ph. D., George Mason University

mikroaaltosäteilyn

mikroaaltojen ominaisuuksiin kuuluu sähkömagneettinen säteily, jonka aallonpituudet ovat noin millimetrin kolmanneksesta metrin tai noin metrin mittaisiin aallonpituuksiin. Se alue on päällekkäinen lyhyimpien radioaaltojen kanssa, eikä radion ja mikroaaltouunin välillä ole selvää eroa. Mikroaaltojen taajuudet vaihtelevat pituutensa vuoksi noin miljardista noin sataan miljardiin sykliin sekunnissa.

se on yhdestä sataan gigahertsiä. Gigahertsi on miljardi sykliä sekunnissa. Mikroaallot syntyvät ensisijaisesti nopeasti värähtelevän Sähkökentän tai magneettikentän avulla, ja niille löytyy useita yhteisiä käyttötarkoituksia teknologioissa.

tämä on transkriptio videosarjasta the Joy of Science. Katso sitä nyt, Wondrium.

mikroaallot Kotona

luultavasti yleisin mikroaaltojen Arkikäyttö on mikroaaltouunissa. Mikroaaltouuni nojaa siihen, että kaikenlaisissa elintarvikkeissa esiintyvät vesimolekyylit itse asiassa imevät itseensä tietyn taajuisia, 2,45 gigahertsin mikroaaltoja.

kun vesimolekyylille levitetään 2,45 gigahertsin taajuus, se alkaa täristä nopeasti ja värähtelee kyseisellä taajuudella. Joten tässä on tekniikka, jota käytetään nykyään laajalti ruoan lämmittämiseen, mutta sitä käytetään myös monilla eri teknologioilla ja teollisuudenaloilla, koska mikroaaltojen muita aallonpituuksia voidaan käyttää muunlaisten materiaalien lämmittämiseen.

niin, sitä käytetään joskus materiaalien lämmittämiseen synteettisissä laboratorioissa ja niin edelleen. Niinpä mikroaaltoja käytetään laajalti lämmityssovelluksissa. Mikroaaltojen kuumentamisen vaikutuksen löysi tiettävästi fyysikko Percy Spencer.

näin mikroaaltouuni toimii

mikroaaltouuni on kauniisti suunniteltu ja hyvin yksinkertainen laite. Siinä on magnetroni-niminen mikroaaltogeneraattori. Ja magnetroni on laite, joka yksinkertaisesti on suunniteltu värähtelemään magneettikenttää noin kahden ja puolen gigahertsin nopeudella. Niin, tämä laite, joka on oskillaattori yhdessä osassa, sitten tuottaa mikroaaltoja, jotka sitten keskittynyt ja heijastuu kautta kanava.

mikroaaltouunissa on oltava kaksi ominaisuutta. Ensimmäinen on se, että mikroaallot on heijastettava pois sisäpinnalta, koska jos mikroaallot valuvat laatikkoon, ne hajoavat, kimpoavat pois ja lopulta ruoka imeytyy niihin.

mutta mikroaaltouunin ulkoseinien on oltava läpinäkymättömiä mikroaalloille, jotta ne eivät vuoda ulos. Mikroaaltouunin toinen Päälaite on magnetroni, joka vain mahtuu kyseisen laatikon kylkeen ja pumppaa mikroaallot laatikkoon. Näin mikroaaltouuni toimii.

Lue lisää aineen tilasta ja tilan muutoksista.

mikroaallot viestinnässä

toinen tärkeä mikroaallon sovellus on viestinnässä. Mikroaallot voidaan kohdistaa kapeaan säteeseen, kuten taskulampulla. Ne eivät leviä helposti ilmateitse. Mikroaaltoja käytetään turvalliseen ja point-to-point-viestintään, joten ihmiset sivussa eivät pysty vastaanottamaan sitä lähetystä.

tarvitaan suora näköyhteys mikroaaltoyhteyksiin. Siksi maaseudulla on mikroaaltotorneja. Nämä ovat korkeita torneja, joissa on outoja kartionmuotoisia laitteita, ja ne osoittavat suuntaan tai toiseen. Ne yhdistävät eri mikroaaltotorneja, joten siellä on kommunikaatioverkko mikroaaltojen releasemia.

muuten useimmissa matkapuhelimissa jossain vaiheessa ja myös satelliittiviestinnässä käytetään mikroaaltoreleitä. Mutta puhelimissa ei voi olla point-to-point-tyyppistä viestintää, sen täytyy säteillä signaaleja kaikkiin suuntiin, koska henkilö liikkuu. Kuka tahansa voi siis kuunnella keskustelua, minkä vuoksi kännykkäkeskustelut eivät ole suojattuja, vaikka pisteestä pisteeseen ulottuva mikroaaltoyhteys onkin.

miten mikroaaltoja käytetään tutkan tekemiseen

Tutka käyttää mikroaaltojen heijastusta kiinteistä kappaleista. Tutka-antenni toimii usein sekä lähettimenä että vastaanottimena. Mikroaallot lähetetään lautaselta, ja sitten ne heijastuvat takaisin astiaan. Suunnat, Etäisyys ja kohteen nopeus voidaan määrittää tutkan avulla.

nykyaikainen sotilastutka on hämmästyttävä. Se on niin herkkä, että sanotaan, että huonekärpäsen voi havaita kilometrin etäisyydeltä nykyaikaisilla sotilastutkilla. Se on herkkä tapa poimia kohteen etäisyys, suunta ja nopeus.

tutka voi jumittua monella eri tavalla. Yksi on yksinkertaisesti lähettää erittäin voimakas mikroaaltosäde, joka turvaa tutkanpaljastimen. Toinen on pudottaa paljon kiiltävän metallimateriaalin kappaleita, jotka toimivat heijastimina ja hämmentävät tutkaa, koska se poimii niin paljon erilaisia osumia ja kaikuja.

Lue lisää materiaalien ominaisuuksista.

Häivetekniikka mikroaaltoja vastaan

nykyaikaiset miliisit kehittävät nykyään häiveteknologiaa. Alkuaikoina häivelaitteissa oli paljon tasaisia, sileitä pintoja, ja tasaiset pinnat toimivat osittain mikroaaltoja heijastavina peileinä. Peilimäiset pinnat ovat yksi tapa saavuttaa varkain eräänlainen ulkonäkö.

uudemmissa häivelaitteissa on kuitenkin mikroaaltoja vaimentavia materiaaleja, jotka ovat pinnaltaan paljon tasaisempia. Ja niin se toimii hieman eri tavalla. Voit joka tapauksessa kuvitella, että jotkut näistä häivehävittäjistä näyttävät kärpäseltä noin kilometrin korkeudessa. Ne ovat niin hyviä tutkaa absorboivia materiaaleja ja ovat lähes näkymättömiä tutkalle.

Yleiset kysymykset mikroaalloista