Ce Sunt Microundele?

{h1}

Microundele sunt un tip de radiații electromagnetice și sunt utile în comunicații, radar și gătit.

Microundele sunt un tip de radiații electromagnetice, la fel ca undele radio, radiațiile ultraviolete, razele X și razele gamma. Microundele au o serie de aplicații, inclusiv comunicații, radar și, poate cel mai cunoscut de majoritatea oamenilor, de gătit.

Radiația electromagnetică este transmisă în unde sau particule la diferite lungimi de undă și frecvențe. Această gamă largă de lungimi de undă este cunoscută sub denumirea de spectru electromagnetic EM. Spectrul este în general împărțit în șapte regiuni în ordinea scăderii lungimii de undă și a creșterii energiei și a frecvenței. Denumirile comune sunt undele radio, microundele, infraroșii (IR), lumina vizibilă, ultravioleta (UV), razele X și razele gamma. Microundele se încadrează în domeniul spectrului EM între radio și lumina infraroșie.

Microundele au frecvențe cuprinse între aproximativ 1 miliard de cicluri pe secundă sau 1 gigahertz (GHz), până la aproximativ 300 gigahertz și lungimi de undă de aproximativ 30 de centimetri (12 inci) până la 1 milimetru (0,04 inci), conform Encyclopedia Britannica. Această regiune este împărțită în continuare într-un număr de benzi, cu denumiri precum L, S, C, X și K, în conformitate cu cartea lui Ginger Butcher „Turul spectrului electromagnetic”.

Această diagramă arată întregul spectru de unde electromagnetice. Scara din partea de jos indică obiecte reprezentative echivalente cu scara lungimii de undă. Opacitatea atmosferică determină ce radiații ajung la suprafața Pământului.

Această diagramă arată întregul spectru de unde electromagnetice. Scara din partea de jos indică obiecte reprezentative echivalente cu scara lungimii de undă. Opacitatea atmosferică determină ce radiații ajung la suprafața Pământului.

Comunicații și radar

Microundele sunt utilizate mai ales pentru sistemele de comunicații punct-la-punct pentru a transmite toate tipurile de informații, inclusiv voce, date și video atât în ​​formate analogice cât și digitale, conform Comisiei federale de comunicații (FCC). De asemenea, sunt utilizate pentru controlul de supraveghere și achiziția de date (SCADA) pentru mașini, întrerupătoare, supape și semnale la distanță.

O altă aplicație importantă a microundelor este radarul. Cuvântul „radar” a fost inițial un acronim pentru RAdio Detection And Ranging. Înainte de al doilea război mondial, inginerii de radio britanici au descoperit că undele radio cu lungime de undă scurtă puteau fi respinse de obiecte îndepărtate precum nave și aeronave, iar semnalul de întoarcere putea fi detectat cu antene direcționale extrem de sensibile, astfel încât prezența și locațiile acelor obiecte ar putea fi determinate. Utilizarea termenului „radar” a devenit atât de comună încât acum este un cuvânt în sine și în sine, și se poate referi la sisteme care folosesc microunde sau unde radio.

Un fapt istoric puțin cunoscut este faptul că o instalație radar timpurie a fost construită deasupra vârfului Kahuku pe vârful cel mai nordic al Oahu. Conform statului de pe site-ul Hawaii, stația a detectat de fapt primul val de aeronave japoneze în drumul lor pentru a ataca Pearl Harbor când avioanele se aflau la 212 kilometri. Cu toate acestea, deoarece sistemul a funcționat doar două săptămâni, a fost considerat nesigur, iar avertismentul a fost ignorat. De-a lungul războiului, radarul a fost îmbunătățit și perfecționat și de atunci a devenit un element esențial al apărării naționale și al controlului civil al traficului aerian.

Radarul a găsit multe alte utilizări, dintre care unele exploatează efectul Doppler. Un exemplu de efect Doppler poate fi demonstrat printr-o ambulanță care se apropie: Pe măsură ce se apropie, sunetul sirenei pare să crească în ton, până când se va rătăci. Apoi, pe măsură ce se retrage în distanță, sirena pare să scadă în ton.

Robert Mayanovic, profesor de fizică la Universitatea de Stat din Missouri, a declarat că radarul Doppler, care utilizează adesea microunde, este folosit pentru controlul traficului aerian și pentru aplicarea vehiculelor cu limită de viteză. Când un obiect se apropie de antenă, microundele care se întorc sunt comprimate și astfel au o lungime de undă mai scurtă și o frecvență mai mare. În schimb, undele de întoarcere de la obiectele care se îndepărtează sunt alungite și au o lungime de undă mai lungă și o frecvență mai mică. Prin măsurarea acestei deplasări de frecvență, viteza unui obiect spre sau departe de antenă poate fi determinată.

Aplicațiile obișnuite ale acestui principiu includ detectoare simple de mișcare, pistoale radar pentru aplicarea limitei de viteză, altimetri radar și radar meteorologic care pot urmări mișcarea 3D a picăturilor de apă din atmosferă. Aceste aplicații se numesc senzor activ, deoarece microundele sunt transmise, iar semnalele reflectate sunt primite și analizate. În detectarea pasivă, sunt observate și analizate surse naturale de microunde. Multe dintre aceste observații sunt realizate de sateliți care se uită înapoi la Pământ sau afară în spațiu.

Surse de căldură cu microunde

Una dintre cele mai frecvente utilizări ale microundelor este încălzirea rapidă a alimentelor. Cuptoarele cu microunde sunt posibile deoarece microundele pot fi utilizate pentru a transmite energie termică. Descoperirea acestui fenomen a fost pur întâmplătoare. În cartea sa, „Toți au râs...: De la becuri la lasere: poveștile fascinante în spatele marilor invenții care ne-au schimbat viața” (HarperCollins, 1992), autorul Ira Flatow povestește povestea invenției cuptorului cu microunde. Cuptor: "La scurt timp după al doilea război mondial, Percy L. Spencer, un geniu al electronicii și erou de război, a făcut turul unuia dintre laboratoarele sale de la compania Raytheon. Spencer s-a oprit în fața unui magnetron, tubul de putere care conduce un set de radar. Deodată. a observat că o bomboană în buzunar începuse să se topească. " Anchete ulterioare l-au determinat să facă primul lot de floricele cu microunde, precum și primul ou care explodează.

Primele cuptoare cu microunde au fost destul de mari și scumpe, dar de atunci au devenit atât de accesibile încât sunt obișnuite în casele din întreaga lume. Sistemele de încălzire cu microunde sunt, de asemenea, utilizate într-o serie de aplicații industriale, inclusiv prelucrarea alimentelor, a produselor chimice și a materialelor, atât în ​​lot, cât și în operații continue.

Această vedere panoramică a platoului Chajnantor din Chile arată antenele de la Atacama Big Millimeter / submillimeter Array (ALMA) împotriva unui cer uluit de noapte înstelător.

Această vedere panoramică a platoului Chajnantor din Chile arată antenele de la Atacama Big Millimeter / submillimeter Array (ALMA) împotriva unui cer uluit de noapte înstelător.

Surse naturale de microunde

Astronomii radio efectuează observații în regiunea cu microunde, dar datorită atenuării atmosferei, majoritatea acestor studii sunt efectuate cu ajutorul unor baloane sau sateliți de mare altitudine. Cu toate acestea, poate cea mai faimoasă observație a microundelor extraterestre a fost realizată de doi oameni de știință Bell Labs care lucrează la un sistem de telecomunicații folosind o antenă mare cu corn bazată pe sol.

Conform site-ului NASA Science, „În 1965, folosind microunde lungi, în bandă L, Arno Penzias și Robert Wilson, oameni de știință de la Bell Labs, au făcut o descoperire incredibilă din greșeală: au detectat zgomot de fond folosind o antenă specială cu zgomot redus. Lucrul ciudat în ceea ce privește zgomotul era că venea din toate direcțiile și nu părea să varieze intens deloc. Dacă această statică ar fi de la ceva de pe planeta noastră, cum ar fi transmisiile radio de la un turn de control al aeroportului din apropiere, ar veni doar dintr-o singură direcție, nu peste tot. Oamenii de știință Bell Lab și-au dat seama curând că au descoperit cu serendipititate radiația cosmică de fundal a microundelor. Această radiație, care umple întregul univers, este un indiciu pentru începutul său, cunoscut sub numele de Big Bang. "

Penzias și Wilson au primit premiul Nobel pentru fizică din 1978 pentru descoperirea lor. Radiațiile de fundal cosmice cu microunde au fost mapate cu precizie de către sateliți. Aceste observații au relevat variațiile minime de temperatură care au evoluat în cele din urmă în grupurile galactice pe care le vedem astăzi.

Analiza acestei radiații de fundal a oferit, de asemenea, astronomilor indicii cu privire la compoziția universului, iar oamenii de știință consideră că aproximativ 95 la sută din cosmos este alcătuit din materie și energie care nu pot fi „sesizate” cu instrumente convenționale, ceea ce duce la numele întunecate. materia și energia întunecată. Analiza viitoare a acestei radiații de fond ar putea arunca o lumină suplimentară asupra a ceea ce s-a întâmplat la scurt timp după nașterea universului - și, posibil, chiar înainte de existența acestui univers, conform unor modele cosmice.

Raportări suplimentare de către Charles Q. Choi, colaborator de științe vii.

Resurse aditionale

  • Proiectul Luxorion listează, cu descrieri detaliate, toate frecvențele alocate radio astronomiei.
  • Site-ul NASA Science discută despre microunde.
  • Hackaday.com arată cum se creează electronica pentru un senzor de mișcare Doppler.

Hackaday.com arată cum se creează electronica pentru un senzor de mișcare Doppler.






Descoperiri Științifice

Cercetare


Science News


Schimbările Climatice Au Făcut Uraganele Recente Mai Umede. Și Se Pot Agrava.
Schimbările Climatice Au Făcut Uraganele Recente Mai Umede. Și Se Pot Agrava.

Studiu: Dorința Sexuală Este În Genele Tale
Studiu: Dorința Sexuală Este În Genele Tale

Femeia Declarată Moartă Găsită Vie În Frigiderul Morgue
Femeia Declarată Moartă Găsită Vie În Frigiderul Morgue

Icebergul Uriaș Se Desparte De Ghețarul Antarctic
Icebergul Uriaș Se Desparte De Ghețarul Antarctic

Lumea Invizibilă: Totul Despre Microbi
Lumea Invizibilă: Totul Despre Microbi


RO.WordsSideKick.com
Toate Drepturile Rezervate!
Reproducerea Oricăror Materiale Permise Prostanovkoy Doar Link-Ul Activ La Site-Ul RO.WordsSideKick.com

© 2005–2020 RO.WordsSideKick.com