Mikrofale – rodzaj promieniowania elektromagnetycznego o długości fali pomiędzy podczerwienią i falami ultrakrótkimi, zaliczane są do fal radiowych. W różnych opracowaniach spotyka się różne zakresy promieniowania uznawanego za promieniowanie mikrofalowe, przykładowo od 1 mm (częstotliwość 300 GHz) do 30 cm (1 GHz)[1], częstotliwość = 3·109 ÷ 3·1012 Hz, a długości λ = 10−4 ÷ 0,1 m [2]. Ten zakres pokrywa również pasma UHF oraz EHF (fale milimetrowe).
Istnienie fal elektromagnetycznych, którymi są też mikrofale, przewidział jako wniosek z równań odkrytych przez siebie James Clerk Maxwell w 1864 roku. Doświadczenia, przeprowadzone przez H. Hertza, pokazują istnienie fal elektromagnetycznych, wysyłane i odbierane w tych doświadczeniach fale były zakresie UHF zaliczanym do mikrofal. Rozwój techniki i teorii mikrofal wystąpił dopiero w latach 30. XX w okresie prac nad radarami.
W elektronice stosowanie sygnałów o częstotliwościach mikrofalowych oznacza, że rozmiary urządzenia (w najprostszym przypadku falowodu) są zbliżone do długości fali przenoszonego sygnału i opis obwodu przy pomocy elementów o stałych skupionych nie jest wystarczająco dokładny. W związku z tym w praktyce odchodzi się od stosowania klasycznych elementów dyskretnych (takich jak rezystory, kondensatory, cewki indukcyjne) używanych przy niższych częstotliwościach.
Spis treści |
Promieniowanie mikrofalowe może być pochłaniane przez materię na dwa różne sposoby. Pierwszym z nich jest zjawisko strat dielektrycznych, głównie na skutek polaryzacji orientacyjnej (dipolowej). Jeśli w materiale są cząsteczki chemiczne będące dipolami, to w wyniku działania pola elektrycznego fali elektromagnetycznej starają się ustawić zgodnie z kierunkiem i zwrotem tego pola. Pole elektryczne przekazuje dipolom energię, która jest następnie rozpraszana w materiale w postaci ciepła. Mechanizm polaryzacji orientacyjnej, odpowiada za ogrzewanie tylko tych substancji, których cząsteczki są dipolami, takie jak woda, metanol, DMF, octan etylu, chloroform, chlorek metylenu, kwas octowy. Substancje nie posiadające dipolowych cząsteczek takie jak heksan, benzen, eter dietylowy czy czterochlorek węgla praktycznie nie ogrzewają się pod wpływem promieniowania mikrofalowego.
Drugi mechanizm pochłaniania promieniowania mikrofalowego opiera się na przewodnictwie jonowym. Gdy w materiale znajdują się jony, zaczynają one przemieszczać się zgodnie z kierunkiem pola elektrycznego: dodatnie w jedną, a ujemne w przeciwną stronę. Zderzając się przy tym z innymi cząsteczkami, powodują rozprzestrzenianie się energii cieplnej w materiale.
Ziemska atmosfera pochłania całkowicie promieniowanie mikrofalowe o częstotliwości powyżej 300 GHz.
Podstawowe zastosowania mikrofal to radar i łączność
Większość zastosowań opiera się na zakresie fal od 1 do 40 GHz.
Według starego podziału.
| Według nowego podziału.
|
Postacie związane z badaniem i wykorzystywaniem mikrofal: Michael Faraday, James Maxwell, Heinrich Hertz, Guglielmo Marconi, Samuel Morse, Lord Kelvin, Oliver Heaviside, John William Strutt, Oliver Lodge.
| ||||||||||||||
| ||||||||
