Микровълни

МИКРОВЪЛНИ

Виктория 10г

Микровълните са електромагнитни вълни, обхващащи най-късовълновата част на радиодиапазона (дециметровия, сантиметровия и милиметровия диапазон) и имат дължина на вълната приблизително от 1 m до 1 mm и съответно честота от 300 MHz до 300 GHz. Те са по-дълги от инфрачервените вълни, но по-къси от метровите ултракъси радиовълни. Въпреки това границите между тях са условни и се приемат различно в различни области.Съществуването на микровълните е предречено от Джеймс Кларк Максуел през 1864 г. с известните уравнения на Максуел. През 1887 г. Хайнрих Херц е първият, който демонстрира съществуването на електромагнитни вълни, построявайки апарат, излъчващ радиовълни. Микровълните се генерират с помощта на устройства като транзистори, диоди и други. Колкото по-малка е дължината на определена вълна, толкова по-насочено става разпространението й. Именно затова микровълните могат да минават свободно през атмосферата и се използват за връзка с космически апарати.

Микровълните имат множество важни за съвременния човек приложения:

Радиолокация

Радиолокацията е откриване на обекти и точното определяне на тяхното местоположение. За целта се използва устройство наречено радар (радиолокатор). Той използва кратки насочени импулси от микровълни, които срещайки определен обект, се отразяват в него исе връщат обратно в радара, където има приемник, който ги регистрира и на специален дисплей се вижда посоката на радарния лъч в даден момент, а точки на екрана показват местоположението на регистрираните обекти. За да се определи разстоянието до обекта приемникът изчислява времето за което един излъчен импулс отива до обекта и се връща, умножава го по скоростта на електромагнитните вълни (3.10 на 8 м/сек), и дели полученото на 2, тъй като сигналът е изминал 2 пъти разстоянието до обекта.

Сателитни връзки

Сателитните връзки се осъществяват чрез микровълни на хиляди километри. При сателитната телевизия например, сигналът се предава от телевизионното студио до наземна станция, а тя на свой ред предава сигнала към телекомуникационен спътник, разположен на орбита около Земята. Спътникът пък препраща сигнала обратно към различни точки на Земята. Сателитните връзки се използват и при системата за глобално позициониране (GPS), която може да определи местоположението на всеки обект на земното кълбо. Принципът на функциониране на GPS системата се базира на измерването на разстоянието от мястото на приемника до група спътници, чиито координати са известни. За да е точно позиционирането даденият обект получава информация едновременно от трите най-близко разположени спътника. Космическата част от системата се състои от 24 спътника, които се въртят около Земята по 6 кръгови орбити, на височина около 20 000 км. За да бъде еднакво времето, всички спътници са оборудвани с атомни часовници, с точност до 1 наносекунда.

Мобилни средства за комуникация

Мобилните средства за комуникация изпъняват едновременно функция на приемник и предавател на микровълни. Носещият сигнал е с доста висока честота- около 2 GHz. Това позволява да се предават по-големи количества информация, затова и с тези устройства могат да се пренасят телевизия и интернет. Мобилните телефони, които се използват в съвремието се наричат клетъчни телефони, тъй като мрежата през която предават информация (даденото населено място) се разделя на отделни сектори, наречени клетки. В центъра на всяка клетка има станция, която обикновено се намира на покривите на жилищните сгради. Всяка станция е едновременно приемник и предавател на микровълни. Когато искаме да проведем разговор например, телефонът ни се свързва с най-близката клетъчна станция. От нея сигналът се прехвърля до следващата станция и така докато стигне до клетката в която се намира получателят на обаждането. Когато се свържат двата телефона започват да обменят информация през мрежата от мобилни централи.

Микровълновите фурни

През 1925 г. нагревателният ефект на микровълновия лъч е открит случайно от Пърси Спенсър, американски самоук инженер. Той забелязва, че микровълните от активен радар, върху който работи, са разтопили шоколадовото блокче, което имал в джоба си. Първите произведени микровълнови печки са високи колкото човешки ръст и притежават два пъти повече мощност отколкото съвременната микровълнова фурна.

За загряване на храната в микровълнова фурна се използват електромагнитни вълни от микровълновия диапазон на честоти около 2,45 GHz. Източник на захранване с високо напрежение, обикновено трансформатор предава енергия на мощна електронна радиолампа наречена магнетрон. Магнетронът генерира вълните, които по вълновод постъпват в камерата и облъчват храната. Микровълните карат полярните молекули (например вода или мазнини) да трептят. Молекулите поглъщат лъчението и придобиват енергия на въртене, която се преобразува в топлинна енергия, следователно храната се нагрява. Въртящата се чиния във фурната осигурява равномерно нагряване, а металната мрежа от вътрешната страна на стъклената вратичка играе ролята на фарадеев кафез и предпазва от облъчване намиращите се в близост хора.

Благодаря за вниманието!