微波(来自英文:“Microwave”)是指波长介于红外线和特高频(UHF)之间的射頻电磁波。微波的波长范围大约在 1m 至 1mm 之间,所对应的频率范围是 0,3 GHz 至300 GHz。 微波在雷达科技,ADS射线武器,微波炉,等离子发生器,无线网络系统(如手机网络,蓝牙,卫星电视及WLAN技术等),传感器系统上均有广泛的应用。 在技术领域协定使用的四个频率分别为800MHz,2.45GHz,5.8GHz和13GHz。微波炉使用2.45GHz,此频率亦被作为ISM波段,使用在航空通讯领域。 Der Dielektrische Verlustfaktor, der spezifische elektrische Widerstand sowie magnetische Verluste bestimmen die frequenzabhängige Absorption der Mikrowellen an oder in Stoffen und somit deren Erwärmung. Bei Mikrowellen handelt es sich um elektromagnetische Wellen, die mit den Maxwellgleichungen beschrieben werden können. Jenes bedeutet, dass sie (ähnlich wie das Licht) reflektiert und gebrochen werden und auch interferieren. Sie werden von Metallen und elektrischen Leitern reflektiert und nur wenig absorbiert. Geeignete Isolatoren (z. B. einige Thermoplaste, insbesondere PTFE (Teflon), Glas, viele Keramiken, Glimmer) sind jedoch durchlässig (transparent) für diese Strahlung und absorbieren sie nur wenig – daher können z. B. auch optisch undurchsichtige Kunststofflinsen zur Bündelung von Mikrowellen eingesetzt werden. Wechselströme oberhalb einer Frequenz von etwa 1 GHz können zunehmend schlechter in einem elektrischen Leiter (z. B. Koaxialkabel) geführt werden, da die Leitungsverluste mit der Frequenz zunehmen. Daher werden Mikrowellen oft in verlustärmeren Hohlleitern geführt. Mikrowellen sehr hoher Leistung werden durch Laufzeitröhren (Klystrons oder Magnetrons) erzeugt. In Mikrowellenherden werden Magnetrons verwendet. Mikrowellen werden sehr gut durch Ferrite absorbiert. Manche militärischen Flugzeuge werden deshalb mit einer entsprechenden Beschichtung versehen (Tarnkappentechnik), um sie vor der Ortung durch Radar zu schützen. Im elektromagnetischen Spektrum liegen sie somit zwischen den langwelligeren Radiowellen und der infraroten Strahlung. Erzeugt werden können sie mittels eines Klystrons, Magnetrons oder Gunn-Oszillators. An Grenzflächen werden Wellen teilweise reflektiert. Durch Interferenz der einfallenden Welle mit dem reflektierten Teil, entsteht eine stehende Welle. Bei Reflexion an Metall wird nahezu die gesamte elektromagnetische Welle reflektiert, da die Elektronen der Metallwand zu Schwingungen angeregt werden, so dass die Wand selbst wie ein Sender fungiert, der mit der einfallenden Welle so interferiert, dass hinter der Wand die Welle gerade ausgelöscht wird, während sich vor ihr eine deutliche Stehwelle ausbildet, deren Amplitude und Phase Reflexionsfaktor und Phasensprung abhängen . Mathematisch lässt sich die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen durch folgende Gleichung beschreiben:
A = Amplitude der Welle (A0 = maximale Amplitude) ω = Kreisfrequenz k = Wellenzahl λ = Wellenlänge t = Zeit x = zurückgelegter Weg (x = 0 beim Sender) Die Wellenintensität ist proportional zum Quadrat der Amplitude. Bei Totalreflexion (an einer Metallwand) erhält man die schärfsten Maxima der Wellenbäuche der Stehwelle. Findet Reflexion an einem teils transmittierenden Körper (z.B. Kunststoffen oder Keramik) statt, werden die Intensitätsmaxima schwächer und verschwommener.
I(x) = Intensität I0 = Quadrat der maximalen Amplitude R12 = Reflexionskoeffizient ψ = Phasensprung
頻率範圍 微波的頻率範圍包含有: 特高頻(UHF)(0.3–3 GHz), 超高頻(SHF)(3–30 GHz),及極高頻(EHF)(30–300 GHz)。
用途
微波被用在加熱。微波炉利用頻率為2450 MHz(波長為12.24cm)的微波对食物加热。一种通常的误解认为微波炉使用的频率为水分子的共振频率。而实际上使用的频率大概是水分子共振频率的十分之一。微波爐加熱的原理是利用水分子的電偶極(Electric dipole moment), 在電場中,電偶極會轉向電場的方向,當微波進來時,電場是來回變化,使得水分子為了要轉向電場方向而隨著電場轉動,這樣的轉動即為熱量的來源。 通信技术 雷達 射电天文学 觀測 微波亦可用來傳遞能量。 参看
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