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微波
本詞條是多義詞，共2個義項
波長在0.1毫米~1米間的電磁波
微波指波長在0.1毫米~1米之間，即對應頻率在300MHz-3000GHz內的電磁波，是無線電波中一個有限頻帶的簡稱。微波頻率比一般的無線電波頻率高，因此也被稱為“超高頻電磁波”。作為一種電磁波，微波具有波粒二象性，通常呈現(xiàn)出穿透、反射、吸收等三個基本特性。對于玻璃、塑料和瓷器，微波幾乎是穿越而不被吸收的。對于水和食物，就會吸收微波而使自身發(fā)熱。而對于金屬類物品，則會反射微波。
微波在空氣中傳播損耗很大，傳輸距離短，但機動性好，工作頻寬大，除了應用于5G移動通信的毫米波技術之外，微波傳輸多在金屬波導和介質波導中進行。
內容簡介
產品簡介
微波天線
從電子學和物理學的觀點看，微波這段電磁譜具有一些不同于其他波段的特點。
電子學方面：微波的特點主要表現(xiàn)在其波長比地球上很多物體和實驗室中常用器件的尺寸相對要小很多，或在同一量級。這和人們早已熟悉的普通無線電波不同，因為普通無線電波的波長遠大于地球上一般物體的尺寸。當波長遠小于物體（如飛機、船只、火箭、建筑物等）的尺寸時，微波的特點和幾何光學相似。利用這個特點，可利用微波波段制成高方向性的系統(tǒng)，譬如拋物面反射器。當波長和實驗室中的無線電設備等物體尺寸有相同量級時，微波的特點又與聲波相近，例如微波波導類似于聲學中的傳聲筒；諧振腔類似于共鳴箱等。波長和物體尺寸在同一量級的特點，提供了一系列典型的電磁場邊值問題。
物理學方面：分子、原子與核系統(tǒng)所表現(xiàn)的許多共振現(xiàn)象都發(fā)生在微波范圍，因而微波為探索物質的基本特性提供了有效的研究手段。這些特點使得微波的產生、放大、發(fā)射、接收、傳輸、控制和測量等一系列技術都與其他波段電磁波不同。
波長簡介
微波的頻率在300MHz-300GHz之間，波長在1mm到10米之間，是分米波、厘米波、毫米波與亞毫米波、米波的統(tǒng)稱。微波頻率比一般的無線電波頻率高，所以也被稱為“超高頻無線電波”。微波作為一種電磁波具有波粒二象性。微波量子的能量為1.99E-25～1.99E-22焦耳。在雷達和常規(guī)微波技術中，常用拉丁字母代表更細的波段劃分。
產生原理
引證解釋
1.微小的波浪。漢劉向《新序·雜事二》：“引纖繳，揚微波，折清風而殞。”唐許渾《泛五云溪》詩：“急瀨鳴車軸，微波漾釣筒。”宋朱熹《喜晴》詩：“沖颷動高柳，淥水澹微波。”峻青《秋色賦·海娘娘》：“每當晴朗的早晨或是靜謐的月夜，海上風平浪靜，微波不興。”
2.猶余波。漢司馬相如《封禪文》：“俾萬世得激清流，揚微波，蜚英聲，騰茂實。”南朝梁鍾嶸《詩品》卷上：“永嘉時，貴黃老，稍尚虛談。于時篇什，理過其辭，淡乎寡味，爰及江表，微波尚傳。”卷盦《<蔽廬叢志>序》：“景叢志而仰止，羗寄意於微波。”
3.指女子的眼波。三國魏曹植《洛神賦》：“無良媒以接懽兮，托微波而通辭。”清黃遵憲《都踴歌》：“中有人兮通微波，荷荷！貽我釵鸞兮餽我翠螺，荷荷！”高旭《贈沉孝則》詩：“惆悵佳人留片影，愿將心事托微波。”
4.物理學名詞。指波長較短的電磁波。如：無線電通信中指波長在0.1毫米至1米之間的電磁波。
設計工業(yè)微波裝置
發(fā)展歷程
技術發(fā)展
第二次世界大戰(zhàn)中，微波技術得到飛躍發(fā)展。因戰(zhàn)爭需要，微波研究的焦點集中在雷達方面，由此而帶動了微波元件和器件、高功率微波管、微波電路和微波測量等技術的研究和發(fā)展。微波技術已成為一門無論在理論和技術上都相當成熟的學科，又是不斷向縱深發(fā)展的學科。
微波振蕩源的固體化以及微波系統(tǒng)的集成化是現(xiàn)代微波技術發(fā)展的兩個重要方向。固態(tài)微波器件在功率和頻率方面的進展，使得很多微波系統(tǒng)中常規(guī)的微波電子管或將為固體源所取代。固態(tài)微波源的發(fā)展也促進了微波集成電路的研究。微波的最重要應用是雷達和通信。
頻率不斷向更高范圍推進，仍然是微波研究和發(fā)展的一個主要趨勢。60年代激光的研究和發(fā)展，已越過亞毫米波和紅外之間的間隙而深入到可見光的電磁頻譜。利用常規(guī)微波技術和量子電子學方法，已能產生從微波到光的整個電磁頻譜的輻射功率。但在毫米波－紅外間隙中的某些頻率和頻段上，還不能獲得足夠用于實際系統(tǒng)的相干輻射功率。
性質特征
微波的三個基本性質為穿透、反射和吸收。對于玻璃、塑料和瓷器，微波幾乎是穿越而不被吸收。對于水和食物等就會吸收微波而使自身發(fā)熱。而對金屬類東西，則會反射微波。
穿透性
模擬的有限宇宙微波背景輻射圖象
似光性和似聲性
微波波長很短，比地球上的飛機，艦船，汽車建筑物等物體尺寸相對要小得多，或者在同一量級上。這使得微波的特點與幾何光學相似，即所謂的似光性。因此使用微波工作，能使電路元件尺寸減小；使系統(tǒng)更加緊湊；可以制成體積小，波束窄方向性很強，增益很高的天線系統(tǒng)，接受來自地面或空間各種物體反射回來的微弱信號，從而確定物體方位和距離，分析目標特征。
由于微波波長與實驗室中無線設備等物體尺寸有相同的量級，使得微波的特點又與聲波相似，即所謂的似聲性。例如微波波導類似于聲學中的傳聲筒；喇叭天線和縫隙天線類似與聲學喇叭，蕭與笛；微波諧振腔類似于聲學共鳴腔。
非電離性
微波的量子能量還不夠大，不足與改變物質分子的內部結構或破壞分子之間的鍵。再有物理學之道，分子原子核原子核在外加電磁場的周期力作用下所呈現(xiàn)的許多共振現(xiàn)象都發(fā)生在微波范圍，因而微波為探索物質的內部結構和基本特性提供了有效的研究手段。另一方面，利用這一特性，還可以制作許多微波器件。
信息性
由于微波頻率很高，所以在不大的相對帶寬下，其可用的頻帶很寬，可達數(shù)百甚至上千兆赫茲。這是低頻無線電波無法比擬的。這意味著微波的信息容量大，所以現(xiàn)代多路通信系統(tǒng)，包括衛(wèi)星通信系統(tǒng)，幾乎無例外都是工作在微波波段。另外，微波信號還可以提供相位信息，極化信息，多普勒頻率信息。這在目標檢測，遙感目標特征分析等應用中十分重要。
選擇性加熱
物質吸收微波的能力，主要由其介質損耗因數(shù)來決定。介質損耗因數(shù)大的物質對微波的吸收能力就強，相反，介質損耗因數(shù)小的物質吸收微波的能力也弱。由于各物質的損耗因數(shù)存在差異，微波加熱就表現(xiàn)出選擇性加熱的特點。物質不同，產生的熱效果也不同。水分子屬極性分子，介電常數(shù)較大，其介質損耗因數(shù)也很大，對微波具有強吸收能力。而蛋白質、碳水化合物等的介電常數(shù)相對較小，其對微波的吸收能力比水小得多。因此，對于食品來說，含水量的多少對微波加熱效果影響很大。
熱慣性小
微波對介質材料是瞬時加熱升溫，能耗也很低。另一方面，微波的輸出功率隨時可調，介質溫升可無惰性的隨之改變，不存在“余熱”現(xiàn)象，極有利于自動控制和連續(xù)化生產的需要。
物理效應
熱效應
微波爐
如果生物體組織吸收的微波能量較少，它可借助自身的熱調節(jié)系統(tǒng)通過血循環(huán)將吸收的微波能量(熱量)散發(fā)至全身或體外，如果微波功率很強，生物組織吸收的微波能量多于生物體所能散發(fā)的能量，則引起該部位體溫升高。局部組織溫度升高將產生一系列生理反應，如使局部血管擴張，并通過熱調節(jié)系統(tǒng)使血循環(huán)加速，組織代謝增強，白細胞吞噬作用增強，促進病理產物的吸收和消散等。
非熱效應
微波的非熱效應是指除熱效應以外的其他效應，如電效應、磁效應及化學效應等，在微波電磁場的作用下，生物體內的一些分子將會產生變形和振動，使細胞膜功能受到影響，使細胞膜內外液體的電狀況發(fā)生變化，引起生物作用的改變，進而可影響中樞神經系統(tǒng)等。微波干擾生物電(如心電、腦電、肌電、神經傳導電位、細胞活動膜電位等)的節(jié)律，會導致心臟活動、腦神經活動及內分泌活動等一系列障礙。對微波的非熱效應，人們還了解得不是很多。當生物體受強功率微波照射時，熱效應是主要的(一般認為，功率密度在10
者多產生微熱效應，且頻率越高產生熱效應的閾強度越低)；長期的低功率密度(1以下)微波輻射主要引起非熱效應，
殺菌效應
應用介紹
技術應用
微波傳感器
從理論上說，微波可以充當一種武器，打擊任何電子系統(tǒng)，讓汽車、飛機和核電站陷入癱瘓。此外，微波武器還能在不導致傷亡傷亡的情況人產生灼痛感，可用于驅散人群。
應用領域
微波在雷達科技、ADS射線武器、微波爐、等離子發(fā)生器、無線網(wǎng)絡系統(tǒng)（如手機網(wǎng)絡、藍牙、衛(wèi)星電視及WLAN技術等）、傳感器系統(tǒng)上均有廣泛的應用。
在技術領域協(xié)定使用的四個頻率分別為800MHz、2.45GHz、5.8GHz和13GHz。微波爐使用2.45GHz，此頻率亦被作為ISM波段，使用在航空通訊領域。
微波萃取
利用微波能來提高萃取率的一種最新發(fā)展起來的新技術。它的原理是在微波場中，吸收微波能力的差異使得基體物質的某些區(qū)域或萃取體系中的某些組分被選擇性加熱，從而使得被萃取物質從基體或體系中分離，進入到介電常數(shù)較小、微波吸收能力相對差的萃取劑中；微波萃取具有設備簡單、適用范圍廣、萃取效率高、重現(xiàn)性好、節(jié)省時間、節(jié)省試劑、污染小等特點。目前，除主要用于環(huán)境樣品預處理外，還用于生化、食品、工業(yè)分析和天然產物提取等領域。在國內，微波萃取技術用于中草藥提取這方面的研究報道還比較少。
微波萃取的機理可從以下3個方面來分析：①微波輻射過程是高頻電磁波穿透萃取介質到達物料內部的微管束和腺胞系統(tǒng)的過程。由于吸收了微波能，細胞內部的溫度將迅速上升，從而使細胞內部的壓力超過細胞壁膨脹所能承受的能力，結果細胞破裂，其內的有效成分自由流出，并在較低的溫度下溶解于萃取介質中。通過進一步的過濾和分離，即可獲得所需的萃取物。②微波所產生的電磁場可加速被萃取組分的分子由固體內部向固液界面擴散的速率。例如，以水作溶劑時，在微波場的作用下，水分子由高速轉動狀態(tài)轉變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)，這是一種高能量的不穩(wěn)定狀態(tài)。此時水分子或者汽化以加強萃取組分的驅動力，或者釋放出自身多余的能量回到基態(tài)，所釋放出的能量將傳遞給其他物質的分子，以加速其熱運動，從而縮短萃取組分的分子由固體內部擴散至固液界面的時間，結果使萃取速率提高數(shù)倍，并能降低萃取溫度，最大限度地保證萃取物的質量。③由于微波的頻率與分子轉動的頻率相關連，因此微波能是一種由離子遷移和偶極子轉動而引起分子運動的非離子化輻射能，當它作用于分子時，可促進分子的轉動運動，若分子具有一定的極性，即可在微波場的作用下產生瞬時極化，并以24．5億次/s的速度作極性變換運動，從而產生鍵的振動、撕裂和粒子間的摩擦和碰撞，并迅速生成大量的熱能，促使細胞破裂，使細胞液溢出并擴散至溶劑中。在微波萃取中，吸收微波能力的差異可使基體物質的某些區(qū)域或萃取體系中的某些組分被選擇性加熱，從而使被萃取物質從基體或體系中分離，進入到具有較小介電常數(shù)、微波吸收能力相對較差的萃取溶劑中。
微波加熱
原理
微波是頻率在300兆赫到300千兆赫的電波，被加熱介質物料中的水分子是極性分子。它在快速變化的高頻電磁場作用下，其極性取向將隨著外電場的變化而變化。造成分子的相互摩擦運動的效應，此時微波場的場能轉化為介質內的熱能，使物料溫度升高，產生熱化和膨化等一系列物化過程而達到微波加熱干燥的目的。
對食物安全性的影響
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加熱食物的溫度超過120℃，比如在煎炸薯條、薯片等的時候，氨基酸和碳水化合物反應可能產生丙烯酰胺類疑似致癌物；超過200℃，比如煎炸烹調魚肉時，蛋白質可能產生雜環(huán)胺類致癌物；超過300℃，比如烤羊肉串等肉類烹調不當發(fā)生焦糊時，食物中的脂肪會大量產生苯并芘類致癌物。微波加熱主要是加熱食物中的水，只要正常使用，水分沒有被蒸干，食物溫度會低于100℃，不會產生致癌物。
微波加熱注意事項
有膜或有外殼的食物不宜微波加熱，容易爆出。
酸奶和其他含有活菌的食品不宜用微波加熱，因為會殺死有益菌，降低保健價值。
在使用微波加熱時，應保持50厘米以上距離，當微波爐停止工作時再打開拿取食品。微波爐工作時，不要用眼睛直視。
微波波長
微波的頻率在300MHz-300GHz之間，波長在1毫米到1米之間，是分米波、厘米波與毫米波的統(tǒng)稱。微波頻率比一般的無線電波頻率高，通常也稱為“超高頻無線電波”。微波作為一種電磁波也具有波粒二象性。微波量子的能量為199×l0～1．99×10焦耳。
微波產生
微波能通常由直流電或50Hz交流電通過一特殊的器件來獲得。可以產生微波的器件有許多種，但主要分為兩大類：半導體器件和電真空器件。電真空器件是利用電子在真空中運動來完成能量變換的器件，或稱之為電子管。在電真空器件中能產生大功率微波能量的有磁控管、多腔速調管、微波三、四極管、行波管等。在微波加熱領域特別是工業(yè)應用中使用的主要是磁控管及速調管。
加熱原理
微波是頻率在300MHz到300GHz的電波，被加熱介質物料中的水分子是極性分子。它在快速變化的高頻電磁場（微波）作用下，其極性取向將隨著外電場的變化而變化。造成水分子的自旋運動的效應，此時微波場的場能轉化為介質內的熱能，使物料溫度升高，產生熱化等一系列物化過程而達到微波加熱干燥的目的。
參考資料
[1]
術語在線—權威的術語知識服務平臺 · 權威的術語知識服務平臺[引用日期2021-12-29]
[2]
美軍研制微波武器可讓目標癱瘓產生灼痛感_科學探索_科技時代_新浪網(wǎng) · 新浪網(wǎng)[引用日期2021-12-29]
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光纜
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波長在0.1毫米~1米間的電磁波
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