微波的廣泛應(yīng)用

提起微波，許多人會(huì)感到很奧妙。實(shí)際上。從電視的

熒屏上，到手機(jī)的語(yǔ)音中，我們無時(shí)無刻不在微波的觸摸

和環(huán)繞中。

微波對(duì)應(yīng)的頻率為300 MHz到30000 MHz，由于微波

的頻率很高，所以也叫超高頻電磁波。微波的應(yīng)用是比較

晚的。微波技術(shù)于20世紀(jì)30年代才成為一門技術(shù)科學(xué)。隨

著科學(xué)技術(shù)的日益提高，微波技術(shù)得到了飛速發(fā)展。在各

個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

1.雷達(dá)。

微波可以穿過電離層，這樣就便于利用通信衛(wèi)星進(jìn)行

傳播，為雷達(dá)、地面微波中繼通信和衛(wèi)星通信開辟了廣闊

的前景。第二次世界大戰(zhàn)中，因戰(zhàn)爭(zhēng)需要。微波技術(shù)早期研

究的焦點(diǎn)集中在雷達(dá)方面。雷達(dá)不僅用于國(guó)防。也用于導(dǎo)

航、氣象測(cè)量、大地測(cè)量、工業(yè)檢測(cè)和交通管理等方面。

2.遙感。

微波的第二大用途是遙感。即利用高空飛機(jī)或衛(wèi)星

上的微波設(shè)備和儀器，接收地面上各種景物輻射和反射

的微波能量。人們通過分析微波遙感儀器所獲得的微波

圖像。可進(jìn)一步了解地面目標(biāo)的狀態(tài)和性質(zhì)。這種微波遙

感技術(shù)在軍事上和地質(zhì)勘察中占有重要的地位。

3.通信。

微波段中可用于通信的頻帶相當(dāng)寬。甚至比無線電

波整個(gè)波段中的其他幾個(gè)可用于通信的波段的總和還要

寬上千倍。也就是說它容納的信息量特別大。可以用

微波作為載波進(jìn)行通信。現(xiàn)主要應(yīng)用在衛(wèi)星通信和常

規(guī)的中繼通信中。

4.加熱。

近十多年來。由于微波器件的發(fā)展。尤其是連續(xù)

波磁控管的發(fā)明。微波技術(shù)又開辟了一個(gè)新的領(lǐng)域。

這就是微波加熱技術(shù)。

常規(guī)加熱如火焰、熱風(fēng)、電熱等，都是利用熱傳

導(dǎo)、對(duì)流、熱輻射等方式將熱量首先傳遞給被加熱物

的表面。再通過熱傳導(dǎo)逐步使中心溫度升高。這種加

熱稱為“外部加熱”。它要使中心部位達(dá)到所需的溫

度。需要一定的熱傳導(dǎo)時(shí)間。而對(duì)熱傳導(dǎo)率差的物體

所需的時(shí)間就更長(zhǎng)：

而微波則是深入被加熱物內(nèi)部加熱的。故這種

加熱被稱為“內(nèi)部加熱”。因?yàn)槲⒉ㄓ泻軓?qiáng)的穿透能

力。它有穿入到介質(zhì)內(nèi)部的本領(lǐng)。微波從介質(zhì)的表面

進(jìn)入并在其內(nèi)部傳播時(shí)。電磁能直接作用于介質(zhì)分

子并轉(zhuǎn)換成熱能。且其透射性能使被加熱物內(nèi)外同

時(shí)受熱，不需要熱傳導(dǎo)。因此。微波加熱的特點(diǎn)是加熱

速度快。熱能利用率高。可實(shí)現(xiàn)快速自動(dòng)控制。

5.干燥。

因微波加熱屬內(nèi)部加熱方式。且其

透射性能使被加熱物內(nèi)外同時(shí)受熱。不

需要熱傳導(dǎo)。而不同物質(zhì)對(duì)微波的吸收

損耗不同。這對(duì)于干燥過程很有利。因?yàn)?/p>

水分子對(duì)微波的吸收損耗最大。所以含

水量高的部位。吸收微波功率就多于含

水量低的部位。電磁能在含水量高的部

位轉(zhuǎn)換成的熱能也就多。使物料很快達(dá)

到均勻干燥。

6.殺菌。

細(xì)菌、成蟲與任何生物細(xì)胞一樣，

都是由水、蛋白質(zhì)、核酸等復(fù)雜化合物

構(gòu)成的。其中水是生物細(xì)胞的主要成分。

含量在75％-85％。在一定強(qiáng)度微波的作

用下。物料中的蟲類和菌體中的水吸收

微波能升溫。使蛋白質(zhì)變性。失去生物

活性。達(dá)到滅菌效果。

試驗(yàn)表明。一定強(qiáng)度的微波能在1

rain內(nèi)殺滅所有大腸桿菌：在6 min內(nèi)殺

滅沙氏菌、志賀氏菌、葡萄球菌和鼠傷

寒沙門氏菌。據(jù)測(cè)定，在500 W微波爐內(nèi)的微波作用

下，每克含有192萬個(gè)大腸桿菌的紅腸。一兩分鐘內(nèi)

病菌即可全部被殺死。

7.微波可以作為一種科學(xué)研究手段。

值得注意的是，微波作為一種觀測(cè)手段。對(duì)科學(xué)

發(fā)展作出了重大貢獻(xiàn)。20世紀(jì)60年代天文學(xué)四大發(fā)

現(xiàn)，如類星體、中子星、2.7 K背景輻射和星際有機(jī)分

子，全都是利用微波作為主要觀察手段而發(fā)現(xiàn)的。近

些年來，微波又作為科學(xué)研究手段得到了廣泛應(yīng)用。

例如。所謂“原子鐘”就是工作在微波波段的一種時(shí)

間基準(zhǔn)。還有。毫米波微波技術(shù)為控制熱核反應(yīng)的等

離子體測(cè)量也提供了有效方法。

隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，微波元器件、高功率

微波管、微波電路和微波測(cè)量等微波技術(shù)在很多領(lǐng)

域都得到了更廣泛的實(shí)際應(yīng)用。并不斷開辟新的研

究和應(yīng)用領(lǐng)域，由此逐漸形成了微波醫(yī)學(xué)、微波生物

學(xué)、微波化學(xué)等向縱深發(fā)展的新的邊緣學(xué)科。

責(zé)任編輯 程哲