漫談微波

微波是指頻率為30 MHz－300 GHz的電磁波，是無線電波中一個(gè)有限頻帶的簡稱，波長在10 m(不含10 m)到1 mm之間，微波頻率比一般的無線電波頻率高，通常也稱為超高頻電磁波，微波由于具有穿透、反射、吸收三個(gè)特性，在生活中有許多的應(yīng)用。

雷達(dá)

雷達(dá)是英文radar的音譯，意為無線電檢測和測距，雷達(dá)的種類很多，各種雷達(dá)的具體用途和結(jié)構(gòu)不盡相同，但基本形式是一致的。包括五個(gè)基本組成部分：發(fā)射機(jī)、發(fā)射天線、接收機(jī)、接收天線以及顯示器，還有電源設(shè)備、數(shù)據(jù)錄取設(shè)備、抗干擾設(shè)備等輔助設(shè)備。

1.雷達(dá)的發(fā)明

我們知道蝙蝠利用喉部發(fā)出的超聲波，通過障礙物如蟲、飛蛾的反射，再被耳朵接收，從而發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，這種方法稱做回聲定位，20世紀(jì)初，人們開始依據(jù)這一原理探索利用電磁波探測目標(biāo)，1934年，英國科學(xué)家瓦特在對地球大氣層進(jìn)行無線電回波信號(hào)研究時(shí)，偶然發(fā)現(xiàn)熒光屏上有一串明亮的光點(diǎn)，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，證實(shí)了這些光點(diǎn)正是實(shí)驗(yàn)室附近某幢大樓的反射回波信號(hào)，這個(gè)意外的發(fā)現(xiàn)，使他萌發(fā)了利用無線電回波探測移動(dòng)目標(biāo)的設(shè)想，1935年，瓦特和其他英國電氣工程師研制出第一部用于探測飛機(jī)的雷達(dá)，雖然探測距離只有幾十千米，但卻開辟了利用電磁波探測和定位的道路。

第二次世界大戰(zhàn)給剛剛誕生的雷達(dá)事業(yè)提供了良好的發(fā)展機(jī)會(huì)，大戰(zhàn)開始階段，雷達(dá)作為一種新型預(yù)警系統(tǒng)用來預(yù)報(bào)敵機(jī)的入侵，當(dāng)時(shí)在德國飛機(jī)狂轟濫炸的威脅下，英國政府根據(jù)瓦特的建議在沿海地帶建起了許多雷達(dá)站，用來預(yù)報(bào)來犯敵機(jī)的數(shù)量、航向和距離，這是雷達(dá)首次投入使用，而隨后太平洋戰(zhàn)爭爆發(fā)，著名的“珍珠港”事件給美國人上了沉重的一課，使他們從輕視雷達(dá)神奇作用的迷夢中驚醒過來。

2.雷達(dá)的工作原理

圖2所示是電磁波定位的原理圖，由發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的高頻電磁波，經(jīng)發(fā)射天線按特定方向輻射到空間，若電磁波在空間傳播時(shí)遇到目標(biāo)，一部分高頻電磁波被反射回來，被天線獲取，轉(zhuǎn)送到接收機(jī)，進(jìn)行放大、檢波等處理后，送到雷達(dá)終端設(shè)備，觀察人員通過顯示器判斷有無目標(biāo)、目標(biāo)的性質(zhì)及目標(biāo)存在的方位、距離、移動(dòng)速度等，以明辨敵我，及時(shí)作出應(yīng)對。

3.雷達(dá)的應(yīng)用

在戰(zhàn)爭中逐漸成長起來的雷達(dá)，不斷接受戰(zhàn)爭的洗禮，因此越發(fā)變得成熟完美，雷達(dá)在軍事方面的應(yīng)用主要用于預(yù)警系統(tǒng)，即利用各種雷達(dá)構(gòu)成一個(gè)雷達(dá)網(wǎng)，對覆蓋的空域進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)視，承擔(dān)預(yù)警任務(wù)，例如美國所實(shí)施的NMD導(dǎo)彈防御系統(tǒng)，雷達(dá)不僅在國防軍事方面有著重要的作用，在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用，如現(xiàn)代化的機(jī)場利用雷達(dá)來管理和調(diào)度，航海雷達(dá)可以幫助避免觸礁等，雷達(dá)也應(yīng)用于天氣和災(zāi)害預(yù)報(bào)，在宇宙航行方面，雷達(dá)已被用于測量火箭、人造衛(wèi)星和飛船的位置和速度等軌道參數(shù)，可以說，雷達(dá)已成為我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚慕M成部分。

微波爐

1.微波爐的發(fā)明

微波爐的發(fā)明者是美國的斯本塞，1940年9月，英國科學(xué)家?guī)е环N能夠高效產(chǎn)生大功率微波的磁控管樣品訪問美國雷聲公司時(shí)，與才華橫溢的斯本塞一見如故，相見恨晚，在他的努力下，英國和雷聲公司共同研究制造的磁控管獲得成功，在一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)，斯本塞萌生了發(fā)明微波爐的念頭。

1945年，斯本塞觀察到微波能使周圍的物體發(fā)熱，有一次，他走過一個(gè)微波發(fā)射器時(shí)，身體有熱感，不久他發(fā)現(xiàn)裝在口袋內(nèi)的糖果被微波熔化，還有一次，他把一袋玉米粒放在波導(dǎo)喇叭口前，觀察玉米粒的變化，他發(fā)現(xiàn)玉米粒與放在火堆前一樣，第二天，他又將一個(gè)雞蛋放在喇叭口前，結(jié)果雞蛋受熱突然爆炸，濺了他一身，這些現(xiàn)象堅(jiān)定了他的微波能使物體發(fā)熱的論點(diǎn)，雷聲公司受斯本塞實(shí)驗(yàn)的啟發(fā)，決定與他一同研制能用微波烹飪的爐子，幾個(gè)星期后，一臺(tái)簡易的爐子制成了，斯本塞用姜餅做試驗(yàn)，他先把姜餅切成片，然后放在爐內(nèi)烹飪，在烹飪時(shí)他屢次變化磁控管的功率以選擇最適宜的溫度，經(jīng)過若干次試驗(yàn)，食品的香味飄滿了整個(gè)房間，1947年，雷聲公司推出了第一臺(tái)家用微波爐，可是這種微波爐成本太高，壽命太短，從而影響了微波爐的推廣，1965年，喬治·福斯特對微波爐進(jìn)行大膽改造，與斯本塞一起設(shè)計(jì)了一種耐用且價(jià)格低廉的微波爐，1967年，微波爐新聞發(fā)布會(huì)兼展銷會(huì)在芝加哥舉行，獲得了巨大成功，從此，微波爐逐漸走入千家萬戶。

2.微波爐的工作原理

微波爐是用微波來煮飯燒菜的，微波爐實(shí)際上就是一臺(tái)產(chǎn)生微波的振蕩器，為了不干擾雷達(dá)和其他通信系統(tǒng)，微波爐的工作頻率多選用915 MHz或2450MHz，磁控管發(fā)射出的微波在微波爐內(nèi)振蕩，當(dāng)微波輻射到食品上時(shí)，直達(dá)食物內(nèi)部5 em深，并且使食物中所含的水分子和它一起用相同的頻率振蕩，從而引起分子與分子互相摩擦生熱，振蕩頻率愈高，振幅愈大，分子間摩擦愈劇烈，產(chǎn)生的熱量也就愈多，這些熱量被食物吸收，食物就被“煮”熟了，這就是微波爐加熱的原理。

微波爐內(nèi)產(chǎn)生的微波很有“個(gè)性”：微波一碰到金屬就發(fā)生反射，金屬根本沒有辦法吸收或傳導(dǎo)它：微波可以穿過玻璃、陶瓷、塑料等絕緣材料，且不會(huì)消耗能量；含有水分的食物，微波不但能透過，其能量還會(huì)被吸收，另外，用普通爐灶煮食物時(shí)，熱量總是從食物外部逐漸進(jìn)入食物內(nèi)部的，而用微波爐烹飪，熱量則是直接深入食物內(nèi)部。所以烹飪速度比其他爐灶快4至10倍，熱效率高達(dá)80％以上。

需要注意的是，微波爐只能蒸煮，不能烤，也許有同學(xué)注意到，在微波爐內(nèi)烤饅頭時(shí)，不僅沒有“外焦里嫩”，有時(shí)反而出現(xiàn)“里焦外嫩”，加熱饅頭的時(shí)間稍微長一點(diǎn)，饅頭的芯就會(huì)變硬變焦，這是為什么呢?主要是因?yàn)榇趴毓馨l(fā)出的微波并非均勻地分布在微波爐中。而是“聚焦”于爐中的某一位置，也就是說，這里的微波強(qiáng)度是其他部位的上百倍，這個(gè)聚集位置大約在轉(zhuǎn)盤中心的上部幾厘米處。呈蘑菇形，如果你把一個(gè)大饅頭放在這里加熱，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，饅頭表面還沒燙手。饅頭的心已經(jīng)烤干了，形成一個(gè)蘑菇狀的里心，為了避免食物不能均勻加熱，微波爐內(nèi)設(shè)一個(gè)轉(zhuǎn)盤，開機(jī)時(shí)，它就自動(dòng)地不停旋轉(zhuǎn)，使食物被均勻加熱。

責(zé)任編輯 程哲