Microonde e loro usi comuni nella tecnologia

Di Robert Hazen, Ph. D., George Mason University

Le caratteristiche della radiazione a microonde

Le microonde includono radiazioni elettromagnetiche con lunghezze d’onda da circa un terzo di millimetro fino a un terzo di metro, o circa un piede di lunghezza. Quella gamma si sovrappone alle onde radio più corte, e non c’è una chiara divisione tra radio e microonde. Le frequenze delle microonde di conseguenza, a causa della loro lunghezza, vanno da circa un miliardo a circa cento miliardi di cicli al secondo.

Questo è uno a cento gigahertz. Un gigahertz è un miliardo di cicli al secondo. Le microonde sono prodotte principalmente da un campo elettrico oscillante rapido o da un campo magnetico e trovano una serie di usi comuni nelle tecnologie.

Questa è una trascrizione della serie di video La gioia della scienza. Guardalo ora, su Wondrium.

Microonde a casa

Probabilmente l’applicazione quotidiana più frequente delle microonde è nei forni a microonde. Il forno a microonde si basa sul fatto che le molecole d’acqua presenti in tutti i diversi tipi di cibo assorbono effettivamente le microonde di una particolare frequenza, 2,45 gigahertz.

Quando una frequenza di 2,45 gigahertz viene applicata a una molecola d’acqua, inizia a vibrare rapidamente e oscilla a quella frequenza. Ecco una tecnologia che è ampiamente usata oggi per riscaldare il cibo, ma è anche usata in molte tecnologie e industrie diverse perché altre lunghezze d’onda nelle microonde possono essere utilizzate per riscaldare altri tipi di materiali.

Quindi, a volte è usato per riscaldare i materiali nei laboratori sintetici e così via. Quindi le microonde stanno trovando un uso diffuso per le applicazioni di riscaldamento. L’effetto del riscaldamento tramite microonde è stato scoperto da un fisico di nome Percy Spencer.

Come funziona un forno a microonde

Il forno a microonde è un dispositivo ben progettato e molto semplice. Ha un generatore di microonde chiamato magnetron. E un magnetron è un dispositivo che è semplicemente progettato per oscillare un campo magnetico a circa due gigahertz e mezzo. Quindi, questo dispositivo, che ha un oscillatore in una porzione, produce quindi microonde, che vengono quindi focalizzate e riflesse attraverso un condotto.

Il forno a microonde deve avere due caratteristiche. Il primo è che le microonde devono essere riflesse dalla superficie interna perché se le microonde si riversano nella scatola, si disperdono, rimbalzano e poi vengono infine assorbite dal cibo.

Ma le pareti esterne del microonde devono essere opache alle microonde in modo da non fuoriuscire. L’altro dispositivo principale nel forno a microonde è un magnetron, che si adatta semplicemente al lato di quella scatola e pompa le microonde nella scatola. Ecco come funziona il forno a microonde.

Scopri di più sugli stati della materia e sui cambiamenti di stato.

Microonde nella comunicazione

Un’altra importante applicazione delle microonde è nella comunicazione. Le microonde possono essere focalizzate su un raggio stretto, come una torcia elettrica. Non si disperdono facilmente per via aerea. Le microonde sono usate per fare comunicazioni sicure e punto a punto, quindi le persone sul lato non sono in grado di raccogliere quella trasmissione.

È necessario avere una linea di vista diretta con le comunicazioni a microonde. Ecco perché ci sono torri relè a microonde che punteggiano la campagna. Queste sono alte torri con una sorta di strani dispositivi a forma di cono, e puntano in una direzione o nell’altra. Collegano diverse torri a microonde, quindi c’è una rete di comunicazione di stazioni di relè a microonde.

A proposito, la maggior parte dei telefoni cellulari in un punto o nell’altro, e anche le comunicazioni satellitari, utilizzano relè a microonde. Ma i telefoni non possono avere un tipo di comunicazione punto a punto, deve irradiare segnali in tutte le direzioni perché la persona si sta muovendo. Quindi, chiunque può ascoltare la conversazione, motivo per cui le conversazioni telefoniche non sono sicure, anche se la comunicazione a microonde punto a punto lo è.

Come vengono utilizzate le microonde per creare un radar

Il radar utilizza la riflessione delle microonde su oggetti solidi. Un’antenna radar spesso funge sia da trasmettitore che da ricevitore. Le microonde vengono inviate da quel piatto e poi vengono riflesse sul piatto. Le direzioni, la distanza e la velocità dell’oggetto possono essere determinate dal radar.

Radar militare moderno è incredibile. È così sensibile che si dice che si possa prendere una mosca domestica a una distanza di un miglio con il moderno radar militare. Quindi, è un modo molto sensibile per rilevare la distanza, la direzione e la velocità di un oggetto.

Il radar può essere bloccato in diversi modi. Uno è quello di trasmettere semplicemente un raggio a microonde ad altissima intensità, che paludi il rivelatore radar. Un altro è quello di far cadere un sacco di pezzi di materiale metallico lucido, che fungono da riflettori e confondono il radar perché raccoglie così tanti colpi ed echi diversi.

Ulteriori informazioni sulle proprietà dei materiali.

Tecnologia stealth contro le microonde

I militari moderni stanno lavorando oggi sulla tecnologia stealth. Nei primi giorni, le apparecchiature stealth avevano molte superfici piane e lisce, e le superfici piane fungevano in parte da specchi riflettenti per le microonde. Le superfici speculari sono un modo per ottenere un aspetto stealth.

La più recente attrezzatura stealth, però, ha materiali che assorbono le microonde, che sono molto più liscia sulla loro superficie. E così che funziona in un modo leggermente diverso. In ogni caso, puoi immaginare che alcuni di questi combattenti stealth abbiano l’aspetto di una mosca domestica a circa un miglio. Sono materiali così grandi che assorbono i radar e sono quasi invisibili ai radar.

Domande comuni sulle microonde