Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!
Микровълновото лъчение (микровълните) е част от живота ни - те ни заобикалят почти постоянно. Те ни позволяват да използваме мобилни телефони, интернет, Wi-Fi мрежи, GPS навигация, микровълнови печки. Трудно е да си представим живота без тези устройства. Струва си да знаете какви са свойствата на микровълните и дали те могат да бъдат вредни за здравето. В тази статия ще разгледаме тези проблеми.
Микровълните са електромагнитни вълни с диапазон между инфрачервени и радиовълни. Микровълновото лъчение понякога се нарича радиовълни с най-висока честота и най-къса дължина на вълната.Микровълновото лъчение, което изпълва Вселената, така нареченото космическо микровълново фоново лъчение, е най-старият остатък от най-ранните етапи от еволюцията на Вселената.
Както всички електромагнитни вълни, микровълните се разпространяват във вакуум със същата скорост=3108 m/s. Електромагнитната вълна се характеризира с:
- честота f, т.е. брой пълни промени на магнитните и електрическите полета за секунда, изразени в херци (Hz) - микровълните имат честота в диапазона 300 MHz - 300 GHz
- дължина на вълната λ, т.е. разстояние между съседни точки, където електрическото и магнитното поле имат еднаква фаза - микровълните имат дължина на вълната от 10-3 m до 1 m (от 1 mm до 1 m).
Тези величини са свързани: колкото по-висока е честотата, толкова по-къса е дължината на вълната: f=c / λ .
Енергията на радиационен квант, фотон, е право пропорционална на честотата и обратно пропорционална на дължината на вълната: E=hf=hc / λ, където h е константата на Планк, h=4,14 10-15eV s=6,63 10-34 J s .
Фотонната енергия на микровълновото лъчение е ниска. Най-високата енергия на микровълнов фотон е няколкостотин пъти по-малка от енергията на фотон във видимата светлина и няколкостотин хиляди пъти по-малка от енергията на фотоните, които могат да йонизират атоми и да повредят химически молекули. Тук си струва да се отбележи, че съобщенията, които се появяват в интернет за опасностите от микровълните, които уж причиняват рак на мозъка и други ужасни последици, са неоснователни. Техните автори просто объркаха нискоенергийното микровълново лъчение с високоенергийното йонизиращо лъчение, като далечните ултравиолетови лъчи, рентгенови лъчи и гама лъчи. Ако видимата светлина не ни вреди, то още повече микровълновото излъчване.
Свойства
Микровълните, особено тези с по-висока честота и по-къса дължина на вълната, се разпространяват в пространството подобно на видимата светлина. Вълните се движат почти по права линия и са подложени на същите явления като светлината: те се отразяват, предават се през някои материали и се поглъщат от други.
Микровълните се отразяват от метални повърхности. Металният корпус създава непроницаема граница за тях. Следователно, микровълнова фурна (фиг. 1.) за затопляне на храна има метална конструкция, а стъкленият прозорец на вратата е затворен с метална мрежа. Това предотвратява достигането на микровълновата радиация до външната повърхност на инструмента.
Фигура 1. Микровълнова фурна
Електромагнитните вълни се отразяват и разпръскват, когато срещнат промяна в диелектричните или магнитните свойства на средата, в която се разпространяват. Може да бъде твърдо тяло, течност или въздух - най-общо среда, в която се разпространява радиацията. Електрическите проводници са материали, които отразяват особено силно микровълновото лъчение. Следователно металите или въглеродните влакна правят радара изключително подходящо устройство за откриване на самолети или кораби (фиг.2.).
Ориз. 2. Далекообхватен радар, който е параболична антена, която може да се върти, за да наблюдава активността близо до хоризонта
Материалите, съдържащи диполни молекули, като водните молекули, абсорбират микровълновите вълни. Променливото електрическо поле, свързано с разпространяващото се микровълново лъчение, завърта молекулите, които са диполи, подреждайки ги според посоката и отката на това поле. Движещите се диполни частици предават кинетична енергия на други околни частици - в резултат на това температурата на материала се повишава. Енергията на микровълновото лъчение се преобразува във вътрешна енергия на средата. Друг начин за абсорбиране на микровълнова радиация се отнася до материали, съдържащи йони. Под въздействието на променливо електрическо поле йоните започват да се движат и се сблъскват с други частици, което води до пренос на топлинна енергия.
За справка. Диполна молекула [полярна молекула] е молекула, в която положителните и отрицателните заряди са изместени един спрямо друг, така че молекулата е електрически дипол (има ненулев диполен момент).
Материали, които не съдържат диполни частици и йони, пропускат микровълново лъчение. Например стъклото, керамиката, пластмасата и хартията са прозрачни за микровълните и не абсорбират тяхната енергия. Защо се случва това? Микровълновите фотони имат твърде малко енергия, за да взаимодействат с атоми и молекули. Те не могат да разрушат химически молекули или да избият електрони от атомите, така че не губят енергия.
И така, има материали, които абсорбират микровълнова радиация, излъчвана например от радара, споменат в статията. Те се използват при проектирането на военна техника. Такива обекти не са напълно невидими за електромагнитното излъчване, само тяхната форма и покритие от микровълнов абсорбиращ материал причиняват отразената радиация да бъде изключително слаба и да не се откроява на фоновия шум, което ги прави трудни за откриване.
Важно е да запомните, че микровълновото лъчение не е йонизиращо лъчение.
Земната атмосфера е прозрачна за микровълново лъчение с дължина на вълната от 1 см до няколко метра. В тези ленти работят предаватели и приемници на телекомуникационни спътници. Микровълновото лъчение се използва и в мобилната телефония, радарите и други устройства, където липсата на абсорбция на радиация във въздуха е важна.