ریزموج چیست؟ – ویژگی ها و کاربرد آن

ریزموج یا امواج مایکروویو (Microwave) از انواع امواج الکترومغناطیسی هستند که طول موجی کوتاه و بسامد بسیار بالایی دارند. علی رغم این که این امواج دارای برد کوتاهی (در حدود چند متر) می باشند ولی قدرت نفوذ بالایی دارند. استفاده از پیشوند میکرو یا مایکرو ربطی به قرار گرفتن طول موج این امواج در منطقه میکرون ندارد. بلکه بدین معنی است که در برابر امواج بکار رفته در انتشار رادیویی ناچیز بوده و طول موج کوتاه تری نسبت به آن ها دارند. در این مقاله نشریه جهان شیمی فیزیک به معرفی ریزموج، ویژگی ها و کاربردهای آن می پردازیم.

منابع ریزموج ها

منبع طبیعی ریزموج ها

خورشید و بعضی از اجرام سماوی به عنوان یکی از منابع طبیعی ریزموج ها شناخته می شوند.

منابع مصنوعی ریزموج ها

از وسایلی مانند لامپ های خلا کلیسترون و مگنترون می توان امواج مایکروویو تصنعی ایجاد کرد.

طول موج و بسامد ریزموج ها

هرچند در برخی منابع بسامد این امواج بین ۳۰۰ مگاهرتز تا ۳۰۰ گیگاهرتز ذکر شده است که شامل باندهای UHF  وEHF امواج رادیویی نیز هستند، ولی نمی توان آن را به عنوان یک استاندار جهانی پذیرفت. زیرا برخی ماخذ بسامدهای ۱ تا ۱۰۰ گیگاهرتز را به عنوان امواج مایکروویو تعیین کرده اند. ولی آنچه نکته مشخص اینست که همه این تعاریف باند بسامدیSHF را که بین ۳ گیگاهرتز تا ۳۰ گیگاهرتز است را دربر می گیرند. طول موج این امواج ۱میلی متر تا ۱ متر است.

منطقه بندی ریزموج ها

براساس استاندارد جهانی مناطق ریزموج ها توسط  IEEE به چندین نواحی مختلف تقسیم می شوند که در ذیل به آن ها اشاره ای خواهیم داشت.

باند L

این باند در محدوده بسامدی ۱ الی ۲ گیگا هرتز و با طول موج ۱۵ سانتی متر تا ۳۰ سانتی متر و در امور نظامی، رادیو و… کاربرد دارد.

باند S

در محدوده بسامدی ۲ الی ۴ گیگاهرتز و به طول موج ۷.۵ سانتی متر تا ۱۵ سانتی متر است. در انواع رادارها، تلفن های همراه، مایکروویوها و … مورد استفاده قرار می گیرد.

باند C

محدوده فرکانسی این باند ۴ تا ۸ گیگاهرتز واقع شده است و طول موج آن از ۳.۷۵ سانتی متر تا ۷.۵ سانتی متر ادامه دارد. این منطقه از ریزموج در مخابرات رادیویی با مسافت های طولانی کاربرد دارد.

باند X

محدوده بسامدی این باند بین ۸ الی ۱۲ گیگاهرتز است. طول موج آن ۲۵ میلی متر تا ۳۷.۵ میلی متر است و در رادار، مخابرات فضایی و ماهواره ای و … کاربرد دارد.

باند Ku

از ۱۲ تا ۱۸ گیگاهرتز مربوط به محدوده بسامدی این باند است. طول موج آن از ۱۶.۷ میلی متر تا ۲۵ میلی متر بوده و بیشترین کاربرد آن در مخابرات ماهواره ای و طیف سنجی است.

باند  K

این باند، محدوده بسامدی از ۱۸تا ۲۶.۵ گیگاهرتز است که با طول موجی بین ۱۱.۳ میلی متر تا ۱۶.۷ میلی متر است. این منطقه از ریزموج در ارتباطات ماهواره ای، در رادار و … کاربرد دارد.

باند Ka

منطقه بسامدی ۲۶.۵ الی ۴۰ گیگاهرتز برای این باند در نظر گرفته شده است. طول موج آن نیز بین ۵ میلی متر تا ۱۱.۳ میلی متر بوده و در طیف سنجی و … کاربری دارد.

باند Q

مناطق فرکانسی این باند نیز بین ۳۳ الی ۵۰ گیگاهرتز بوده و طول موج آن بین ۶ میلی متر الی ۹ میلی متر است. مهم ترین کاربرد آن در اخترشناسی رادیویی، ارتباطات رادیویی و … است.

باند U

این باند مربوط به محدوده های بسامدی بین ۴۰ تا ۶۰ گیگاهرتز بوده و طول موج های ۵ میلی متر تا ۷.۵ میلی متر است.

باند V

منطقه فرکانسی باند V از ۵۰ الی ۷۵ گیگاهرتز بوده و طول موجی بین ۴ میلی متر الی ۶ میلی متر ادامه دارد. طیف سنجی و رادار میلیمتری از جمله کاربردهای مربوط به آنست.

باند W

این باند بین ۷۵ الی ۱۱۰ گیگاهرتزی واقع است. طول موجی بین ۲.۷ میلی متر تا ۴ میلی متر دارد و در ارتباطات ماهواره ای و انواع رادار و … می توان از آن بهره گیری کرد.

باند F

۹۰ الی ۱۴۰ گیگاهرتز محدوده باند F است. طول موج آن از ۲.۱ میلی متر تا ۳.۳ میلی متر ادامه دارد و در رادار مدرن و تلویزیون های ماهواره ای کاربرد دارد.

باند D

اما آخرین باند با محدوده بسامدی ۱۱۰ الی ۱۷۰ گیگاهرتز واقع شده است و باند D نام دارد. طول موج های آن بین ۱.۸ میلی متر تا ۲.۷ میلی متر است. عمده کاربرد آن در مخابرات EHF است.

جذب، بازتاب و انتشار ریزموج ها

ریزموج ها می توانند در تماس با مواد مختلف جذب، بازتاب و انتشار یابند. فلزها قابلیت این را دارند که این امواج را به طور کامل بازتاب کنند ولی ریزموج ها از غیر فلزهایی از قبیل شیشه و پلاستیک می توانند رد شوند. اما بدن ما انسان ها ریزموج ها را به خود جذب می کند.

در برخی از مواد سرعت اتلاف انرژی کمتر از سرعت جذب آن می باشد که این امر موجب افزایش حرارت آن ماده می شود. ریزموج ها به هنگام تماس با مواد می توانند باعث بی ثباتی در قطب های منفی و مثبت آن شوند. این عمل می تواند موجب ایجاد نوسان شده که منجر به افزایش دمای ماده می شود.

اختلاف بین امواج رادیویی و ریزموج ها

هر دوی امواج رادیویی و ریز موج ها عضوی از خانواده طیف الکترومغناطیسی هستند و هر دوی آن ها طول موج بلند دارند. عمده کاربرد امواج رادیویی در عرصه ارتباطات است در صورتی که ریزموج ها در صنعت و اخترشناسی مورد استفاده قرار می گیرند. در امواج رادیویی امکان ارتباط راه دور وجود دارد، در صورتی که در امواج مایکروویو چنین امکانی وجود ندارد.

امواج رادیویی دارای طول موجی بلندتر از ریزموج ها هستند. ولی ریزموج ها بسامدی بالاتر از امواج رادیویی دارند و در نتیجه دارای انرژی بیشتری نسبت به این امواج (رادیویی) هستند.

امواج مایکروویو تک سویه و در یک جهت منتشر می شوند ولی امواج رادیویی قابلیت انتشار در تمامی جهات را دارند. ریزموج ها برد کمتری نسبت به امواج رادیویی دارند.

البته ذکر این نکته حائز اهمیت است که امواج مایکروویو خود جزء کوچکی از امواج رادیویی هستند، به عبارتی ساده تر ریزموج ها امواج رادیویی با بسامد بالا هستند.

کاربرد ریزموج ها

در دنیای امروزی امواج الکترومغناطیسی نقش انکارناپذیری در زندگی بشری می توانند ایفا کنند. ریزموج ها نیز این قاعده مستثنی نیستند. عمده کاربرد این امواج در امور مخابرات رادار، داروسازی، صنعت تغذیه (گرمایش و خشک کردن فرآورده های غذایی، پختن غذا و …)، پژوهش های مربوط به فیزیک، اندازه گیری های صنعتی و … است.

در مایکروفرها

به علت داشتن سه ویژگی برجسته زیر، استفاده از این انرژی در مایکروفرها رایج است. اول این که توسط فلز بازتاب می شوند. دوم این که می توانند از شیشه، پلاستیک، کاغذ رد شوند و در نهایت غذا می تواند آن ها را به خود جذب کند.

تاثیر ریزموج ها بر سلامت انسان

انسان همواره در معرض خطر استفاده دراز مدت از تشعشعات این امواج قرار گرفته است. نخستین مطالعات مربوط به تهدیدات ریزموج ها را عصب شناسی آمریکایی در سال ۱۹۶۱ بیان کرد. او علائمی چون زنگ زدن گوش، سرگیجه، حالت تهوع، شکم درد و … را از عوارض این امواج می داند. حتی برخی دانشمندان دیگر پا را فراتر گذاشته و با انتشار مقالاتی از آسیب های مغزی، افسردگی، مشکلات قلبی و تنفسی، آرتروز و پوکی استخوان و … برشمردند.

تاثیر مایکروویوها

عدم اتفاق نظر در مورد مزایا و معایب این امواج باعث شده است که سازمان جهانی بهداشت و همچنین سازمان غذا و داروی آمریکا در نهایت اعلام کنند اجازه استفاده از این وسیله را چنانچه اصول ایمنی رعایت شود، داده است. با این حال عده ای نیز عقیده دارند استفاده طولانی مدت از این امواج می تواند سلامتی انسان ها را مورد تهدید قرار دهد. آن ها بر این باورند گرما برای عدسی چشم مضر است، عدم رعایت احتیاط باعث ایجاد صدمات جبران ناپذیری در چشم می شود.

همچنین این امواج می تواند باعث از بین رفتن مواد مغذی و ویتامین های غذا شده و ارزش غذایی آن را بکاهد.