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微波
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[[File:微波炉8.jpg|350px|缩略图|右|<big>微波炉</big>[http://n.sinaimg.cn/tech/crawl/162/w550h412/20200123/4a1d-innckcf0943926.jpg 原图链接][http://tech.sina.com.cn/e/2020-01-23/doc-iihnzahk5903313.shtml 来自 新浪网 的图片]]] '''微波'''(''' microwave''' ),是指波长介于[[红外线]]和[[無線電波]]之间的[[电磁波]]。微波的[[頻率]]范围大约在 300MHz至300GHz之間。所對應的[[波長]]為1[[公尺]]至1mm之间。微波频率比[[无线电波]][[频率]]高,通常也称为“超高频电磁波”。微波作为一种电磁波也具有[[波粒二象性]]。微波的基本性质通常呈现为穿透、[[反射]]、吸收三个特性。对于[[玻璃]]、[[塑料]]和[[瓷器]],微波几乎是穿越而不被吸收。对于[[水]]和[[食物]]等就会吸收微波而使自身发热。而对[[金属]]类东西,则会反射微波 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[[蜂窩網絡|手机网络]]、[[蓝牙]]、[[卫星电视]]及[[無線區域網路]]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頻段]](工業、科學及醫學用波段),使用在[[航空]]通讯领域。 ==特性== 微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。根據[[电子学]]和[[物理学]]的理論,微波具有不同于其他波段的以下特點 ===穿透性=== 微波比其它用于辐射加热的电磁波,如[[红外线]]、[[远红外线]]等[[波长]]更长,因此具有更好的穿透性。微波透入介质时,由于微波能与介质发生一定的相互作用,使介质的分子产生每秒24亿次的高速震动,介质的分子间互相产生摩擦,引起的介质温度的升高,使介质材料内部、外部几乎同时加热升温,形成体热源状态,大大缩短了常规加热中的热传导时间,且在条件为介质损耗因数与介质温度呈负相关关系时,物料内外加热均匀一致。 ===加热选择性=== 物质吸收微波的能力,主要由其介质损耗因数来决定。介质损耗因数大的物质对微波的吸收能力就强,相反,介质损耗因数小的物质吸收微波的能力也弱。由于各物质的损耗因数存在差异,微波加热就表现出选择性加热的特点。物质不同,产生的热效果也不同。水分子属极性分子,介电常数较大,其介质损耗因数也很大,对微波具有强吸收能力。而蛋白质、碳水化合物等的介电常数相对较小,其对微波的吸收能力比水小得多。因此,对于食品来说,含水量的多少对微波加热效果影响很大<ref>[http://hack202009.blog.sohu.com/138518604.html 微波的性质],搜狐博客,2009-12-3</ref>。 ===低热惯性=== 微波对介质材料是瞬时加热升温,升温速度快。另一方面,微波的输出[[功率]]随时可调,介质温升可无惰性的随之改变,不存在“余热”现象,极有利于自动控制和连续化生产的需要。 ===似光性和似声性=== 微波波长很短,比地球上的一般物体(如[[飞机]]、[[舰船]]、[[汽车]]、建筑物等)尺寸相对要小得多,或在同一量级上,不容易發生[[繞射]]現象,呈現[[几何光学]]性質。因此使用微波工作,能使电路元件尺寸减小;使系统更加紧緻;可以制成体积小,波束窄方向性很强,增益很高的[[天线]]系统,接受来自地面或空间各种物体反射回来的微弱信号,从而确定物体方位和距离,分析目标特征。 由于微波波长与物体(实验室中无线设备)的尺寸有相同的量级,使得微波的特点又与[[声波]]相似,即所谓的似声性。例如微波波导类似于声学中的传声筒;喇叭天线和缝隙天线类似与声学喇叭,萧与笛;微波谐振腔类似于声学共鸣腔 ===非电离性=== 微波的[[量子]]能量还不够大,不足与改变物质分子的内部结构或破坏分子之间的键(部分物质除外:如微波可对废弃橡胶进行再生,就是通过微波改变废弃橡胶的分子键)。根據[[物理学]]理論,[[分子]][[原子核]]在外加[[电磁场]]的周期力作用下所呈现的许多[[共振]]现象都发生在微波范围,因而微波为探索物质的内部结构和基本特性提供了有效的研究手段。另一方面,利用这一特性,还可以制作许多微波器件 ===資訊性=== 由于微波[[频率]]很高,所以在不大的相对[[带宽]]下,其可用的[[频带]]很宽,可达数百甚至上千兆赫兹。这是低频[[无线电波]]无法比拟的。这意味着微波的[[資訊]]容量大,所以现代多路通信系统,包括[[卫星通信系统]],几乎无例外都是工作在微波波段。另外,微波信号还可以提供相位信息,极化資訊,多普勒频率資訊。这在目标检测,遥感目标特征分析等应用中十分重要 ==微波產生 == 微波能通常由[[直流电]]或50Hz[[交流电]]通过[[半導體]]器件或[[真空管]]来获得。[[真空管]]是利用[[电子]]在電磁場的影響下,於[[真空]]中运动而產生微波。在电真空器件中能产生大功率微波能量的有[[磁控管]]、[[速调管]]、[[迴旋管]]、[[行波管]]等。在微波加热领域中使用的主要是[[磁控管]]。 半導體器件能產生低功率微波,如[[場效應電晶體]],[[隧道二極管]],[[耿氏二極管]],以及[[雪崩光電二極體]] 低功率源可為台式儀器、机架式仪器、嵌入式模塊和卡級別的格式。[[激微波]]是使用類似[[激光器]]的原理放大微波的固態裝置,它可以放大較高[[頻率]]的[[光波]]。 == 电磁频谱 == {| class=wikitable style="text-align:center; font-size:12px; float:left; margin:2px" |- bgcolor= style="font-size: smaller;" | colspan=8 align=center|'''[[电磁波谱]]''' |- ! 名字|| 波长 || [[赫兹|频率 (Hz)]] || [[光子]] [[能量]] ([[電子伏特|eV]]) || 带宽范围 ([[Bel]]) |- | [[伽马射线]] || 小于 0.01 nm || 多于 15 [[Exa-|E]]Hz || 多于 62.1 [[kilo-|k]]eV || 无穷 |- | [[X射线]] || 0.01 nm – 10 nm || 30 EHz – 30 [[Peta-|P]]Hz || 124 keV – 124 eV || 3 |- | [[紫外线]] || 10 nm – 400 nm || 30 PHz – 750 THz || 124 eV – 3 eV || 1.6 |- | [[光|可见光]] || 390 nm – 750 nm || 770 THz – 400 THz || 3.2 eV – 1.7 eV || 0.3 |- | [[红外线]] || 750 nm – 1 mm || 400 THz – 300 GHz || 1.7 eV – 1.24 [[milli|m]]eV || 3.1 |- style="background:#CCFFCC;" | '''微波''' || 1 mm – 1 meter || 300 GHz – 300 MHz ||1.24 meV – 1.24 [[Micro-|µ]]eV || 3 |- <!-- radio waves _include_ microwaves, so following ranges overlap those above --> | [[无线电]][[短波]] ||1 m –100 m || 300 MHz – 3 MHz ||1.24 [[Micro-|µ]]eV – 12.4 [[Femto-|f]]eV || 8 |- |[[无线电]][[中波]] ||100 - 1000 m|| 3 MHz - 0.3 MHz|| |- |[[无线电]][[长波]] ||1 km- 100,000 km|| |} {{clear}} == 用途 == * 可以用在加熱。[[微波炉]]利用[[頻率]]為 2450 MHz(波長為 12.24cm)的微波对食物加热。游离的水分子的吸收峰在22GHz左右,差不多是微波炉频率的10倍。凝聚态的水由于分子间作用有较宽的吸收带,使它可以加热。微波爐加熱的原理是利用水分子的[[电偶极矩|電偶極]](Electric dipole moment)在電場中會轉向電場的方向,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]] * 傳遞[[能量]] * [[海基X波段雷達|X波段雷達]]<ref>[http://news.haiwainet.cn/n/2019/0301/c3541083-31506682.html 北京将新建4部X波段雷达 天气预报趋于精细化],海外网,2019-3-1</ref> ==视频== ===<center> 微波 相关视频</center>=== <center> 微波概念及应用 </center> <center>{{#iDisplay:w0010xUZB0m|560|390|qq}}</center> <center> 微波通信知识简介</center> <center>{{#iDisplay:x0822juu0ss|560|390|qq}}</center> ==参考文献== [[Category:336 光;光學]]
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