Микровълни

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене

Микровълните са електромагнитни вълни с дължина на вълната по-дълга от тази на инфрачервената светлина, но по-къса от тази на радиовълните (виж електромагнитен спектър).

Откриване и свойства[редактиране | edit source]

Микровълните, известни още като радиовълни със свръхвисока честота (СВЧ радиовълни), имат дължина на вълната приблизително в диапазона от 30 cm (честота 1 GHz) до 1 mm (300 GHz). Все пак границите между долната част на инфрачервената светлина, микровълните и УКВ радиовълните са условни и се приемат различно в различни области. Съществуването на електромагнитни вълни, които в горната част на спектъра се наричат микровълни, е предречено от Джеймс Клерк Максуел през 1864 г. с известните уравнения на Максуел. През 1888 Хайнрих Херц е първият, който демонстрира съществуването на електромагнитни вълни, построявайки апарат, излъчващ радиовълни.

Тъй като микровълните са много по-дълги в сравнение със светлинните вълни, те имат по-малка енергия и се детектират по-трудно. Точността, с която може да бъде определено положението на източника на вълни, намалява с увеличаването на дължината на вълната. Затова е по-трудно да се определи мястото на един източник на микровълни, отколкото на светлинния.

Забележка: Над 300 GHz поглъщането на електромагнитното излъчване от земната атмосфера е толкова голямо, че тя е практически непроницаема за електромагнитното излъчване с тези честоти. За още по-високите честоти атмосферата става отново прозрачна в така наречените инфрачервен и оптичен честотни обхвати.

Генериране[редактиране | edit source]

Микровълните могат да бъдат генерирани с помощта на различни устройства, които най-общо се класифицират в две категории: полупроводникови устройства и вакуумни устройства. Полупроводниковите устройства се произвеждат от полупроводници като силиций или галиев арсенид, и включват полеви транзистори (FET), биполярни транзистори (BJT), диоди на Гън и лавинни диоди. Има разработени различни специализирани версии на обикновените транзистори, работещи с по-висока скорост, които е възможно да бъдат използвани за високочестотни приложения. Вакуумните устройства, или иначе казано, устройствата с радиолампи, работят на принципа на насочено движение на електрони във вакуум под влиянието на управляващо електрично или магнитно полета. Радиолампите за свръхвисоки честоти ca магнетрони, клистрони, ЛБВ (лампа с бягаща вълна) и жиротрони.

Интегралните схеми за СВЧ обхвата, наречени MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuit) се произвеждат най-често върху галиево-арсенидни пластини.

Употреба[редактиране | edit source]

В микровълновата печка се използва магнетронен генератор за произвеждане на микровълни с честота около 2,45 GHz с цел готвене на храна. Микровълните готвят храната, като карат молекулите на водата в продуктите да вибрират. Вибрацията произвежда топлина, която затопля храната. Като вземем предвид, че биологичната материя е съставена главно от вода, храната се приготвя много лесно по този метод. Микровълните се използват в предаванията на комуникационните спътници (сателити), защото те преминават лесно през земната атмосфера с по-малко взаимодействие, за разлика от вълните с по-ниска честота. Освен това, микровълните имат по-широка честотна лента отколкото радиовълните от останалата част на спектъра.

Радарите откриват местоположението, скоростта и други характеристики на отдалечени тела посредством насочено излъчване на радиовълни от УКВ или СВЧ обхватите и приемане на отразените от тези тела вълни.

Безжични LAN протоколи, като Bluetooth и IEEE802.11g и b спецификациите, също използват микровълни в 2,4 GHz индустриалния обхват (устройствата, излъчващи в тези обхвати не се нуждаят от специално разрешение, например гореспоменатите микровълнови печки), а протоколът IEEE802.11a използва 5 GHz индустриален обхват. В много страни (без САЩ) е разрешено безжичното излъчване на Интернет на далечни разстояния (до 25 km) в обхвата 3,5 -4 GHz.

Кабелната телевизия и интернет достъпът през коаксиален кабел, а също и ефирната телевизия използват долния край на СВЧ обхвата. Микровълните могат да бъдат използвани за прехвърляне на енергия на дълги разстояния. След Втората Световна война са провеждани изследвания за проверка на тази възможност. През седемдесетте и осемдесетте години на двадесети век НАСА проучва възможността спътници, снабдени със слънчеви батерии, да произвеждат енергия и да я изпращат на Земята посредством микровълни.

Мазерът е устройство, подобно на лазера, но произвеждащо микровълни, а не светлина.

Приноси[редактиране | edit source]

Следните личности са допринесли за развитието на теорията на електромагнетизма, която е основата на днешното приложение на микровълните: