電磁波譜 微波

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簡介

在深入研究微波之前，我們必須學習一些關於電磁波譜的基本概念。您可能知道，光在某些情況下表現得像波。不僅如此，它還是一種電磁波，這意味著它同時攜帶電分量和磁分量。

自然地，如果光是波，那麼它一定具有定義其波狀行為的特性。例如，所有光波都必須由頻率和波長來定義。事實也確實如此。這就產生了所謂的電磁波譜。

一個量的譜是其值的範圍。與被量化的數字值不同，譜中的值是連續的，而不是逐步變化的。在本文中，我們將討論電磁波譜及其內部一個被稱為微波區域的波段。

什麼是電磁波譜？

我們剛剛定義了什麼是譜。現在，讓我們討論電磁波譜，它指的是電磁波（光波）可以具有的頻率範圍。這個範圍非常廣，從低至 1 Hz 到 10²⁵ Hz。

自然地，由於範圍如此之廣，光波在光譜不同部分的特性差異如此之大，以至於很少能對它們進行概括。因此，科學家們將這個光譜劃分成幾個頻率波段。屬於特定波段的光波具有相似的特性。例如，所有屬於可見光區域的頻率都是肉眼可見的，儘管它們具有不同的顏色。

什麼是微波？

微波是一種電磁輻射，其頻率甚至低於紅外區域。也就是說，它們的頻率仍然屬於超高頻或極高頻範圍。存在不同的定義，但最常見的是，頻率在 300 MHz 到 300 GHz 範圍內的光波被歸類為微波。無線電工程師使用稍微短一些的範圍，即 1 GHz 到 300 GHz。

您需要注意的一點是，“微波”中的“微”部分並非源於它們的波長。微波的波長最長可達大約一毫米。相反，它們被稱為微波，因為它們的波長比以前常用無線電波的波長更短。

微波的來源

微波是使用各種裝置人工產生的。最常見的方法是使用專門的真空管，它可以發射高功率微波。在這些真空管內部，電子團簇透過電場或磁場加速，從而產生微波。

隧道二極體和場效應電晶體等半導體器件用於產生低功率微波。這些用於臺式儀器。同時，也存在天然的微波源。所有黑體在特定溫度下都會發射低水平的微波輻射，但這通常非常小。同樣，天體也會釋放低水平的微波，用於研究它們。

特性

微波不能使物質電離。與紫外線和伽馬射線等相比，這使得它們特別安全。然而，由於它們是電磁波，它們攜帶能量和熱量，並引起加熱效應。過度暴露可能會很危險。

像大多數光波一樣，微波很容易反射和折射。然而，並非所有物質都能吸收微波。這就是為什麼微波爐總是關上門操作的原因，因為門可以防止微波逸出。

用途

微波爐

微波的波長特別適合加熱含有水分的物質。因此，微波爐在廚房中得到商業用途。微波加熱食物中的水分。這使得它們成為燃氣烹飪和加熱的安全快捷的替代品。

微波天文學

天體產生微波。這些微波透過地球上的大型天線接收，並可以進行分析以研究天體。此外，從地球發射並從遙遠恆星反射的微波可用於繪製其目標。

無線電通訊

全球定位系統使用微波範圍內的頻率。此外，您家中的 Wi-Fi 路由器也僅在微波區域執行。一些雷達應用也利用微波頻率。

影響

微波具有與紅外線不太相同的加熱效應。然而，微波對含水量高的區域影響更為劇烈。因此，微波照射會增加眼睛白內障的機率，因為它們會使我們眼睛中的蛋白質變性。

大多數研究表明，微波照射與患癌風險之間沒有直接聯絡。然而，有趣的是，暴露於微波會導致耳朵中出現咔嗒聲或嗡嗡聲，這是由於耳朵內部的熱膨脹造成的。您必須暴露在相當大的劑量下才會發生這種情況。

與微波相關的危險包括燒傷的風險，這些燒傷不會立即顯現出來，因為微波會影響我們體內較深處的組織。因此，微波爐的門絕不能開啟操作。

結論

譜是某個量可以取的一系列連續值。例如，彩虹的顏色就是一個從紫到紅的譜。由於光作為電磁波在空間傳播，它一定有相關的頻率。光波可以具有的頻率範圍稱為電磁波譜。由於其範圍廣闊，光波的特性不能在整個光譜中進行概括。相反，它被分成不同的波段。單個波段內的頻率具有相似的特性。本文討論了頻率在 300 MHz 到 300 GHz 之間的微波。

微波由黑體在特定溫度下自然產生，並可以透過真空管或隧道二極體等專用二極體人工產生。真空管透過使用電場或磁場加速電子團簇來產生微波。微波的用途涵蓋科學和商業應用，最常見的例子是微波爐。其他用途包括射電天文學和透過 Wi-Fi 進行無線電通訊。

常見問題

問1：如果 Wi-Fi 和無線電通訊使用微波，它們難道不危險嗎？

答：手機和 Wi-Fi 路由器發射的輻射水平非常微不足道，因此暴露於其中不會造成任何危害。

問2：5G 通訊有害是真的嗎？

答：不是。這些只是誤解。如前所述，這些發射塔發射的微波是無害的。但是，它們確實會增加周圍的熱量，因此在夏季，塔附近的區域往往會變得更熱。

問3：哪些材料可以阻擋微波？

答：金屬是阻擋微波的最佳方法。在金屬中，銀是一種極好的導體，因此，即使是 3 μm 厚的銀塗層也能以顯著的效率阻擋微波。

問4：微波爐的門有點透明。它們怎麼能吸收微波呢？

答：微波爐的機身是由金屬製成的，因此可以阻擋微波。門本身有一個玻璃面板。但在該玻璃面板後面有一個金屬網，可以防止微波逸出。

問5：為什麼我們不能在微波爐裡放金屬？

答：由於金屬不含水分，因此它不能有效地利用微波提供的能量。因此，它開始變得越來越熱，甚至可能產生火花，從而造成燒傷。金屬放在微波爐裡不僅毫無意義，而且很危險。