776,662
次編輯
變更
微波
,'''微波'''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。
===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]]
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。
===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]]