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微波是指频率为30 MHz-300 GHz的电磁波,是无线电波中一个有限频带的简称,波长在10 m(不含10 m)到1 mm之间,微波频率比一般的无线电波频率高,通常也称为超高频电磁波,微波由于具有穿透、反射、吸收三个特性,在生活中有许多的应用。
雷达
雷达是英文radar的音译,意为无线电检测和测距,雷达的种类很多,各种雷达的具体用途和结构不尽相同,但基本形式是一致的。包括五个基本组成部分:发射机、发射天线、接收机、接收天线以及显示器,还有电源设备、数据录取设备、抗干扰设备等辅助设备。
1.雷达的发明
我们知道蝙蝠利用喉部发出的超声波,通过障碍物如虫、飞蛾的反射,再被耳朵接收,从而发现目标,这种方法称做回声定位,20世纪初,人们开始依据这一原理探索利用电磁波探测目标,1934年,英国科学家瓦特在对地球大气层进行无线电回波信号研究时,偶然发现荧光屏上有一串明亮的光点,经过反复试验,证实了这些光点正是实验室附近某幢大楼的反射回波信号,这个意外的发现,使他萌发了利用无线电回波探测移动目标的设想,1935年,瓦特和其他英国电气工程师研制出第一部用于探测飞机的雷达,虽然探测距离只有几十千米,但却开辟了利用电磁波探测和定位的道路。
第二次世界大战给刚刚诞生的雷达事业提供了良好的发展机会,大战开始阶段,雷达作为一种新型预警系统用来预报敌机的入侵,当时在德国飞机狂轰滥炸的威胁下,英国政府根据瓦特的建议在沿海地带建起了许多雷达站,用来预报来犯敌机的数量、航向和距离,这是雷达首次投入使用,而随后太平洋战争爆发,著名的“珍珠港”事件给美国人上了沉重的一课,使他们从轻视雷达神奇作用的迷梦中惊醒过来。
2.雷达的工作原理
图2所示是电磁波定位的原理图,由发射机产生的高频电磁波,经发射天线按特定方向辐射到空间,若电磁波在空间传播时遇到目标,一部分高频电磁波被反射回来,被天线获取,转送到接收机,进行放大、检波等处理后,送到雷达终端设备,观察人员通过显示器判断有无目标、目标的性质及目标存在的方位、距离、移动速度等,以明辨敌我,及时作出应对。
3.雷达的应用
在战争中逐渐成长起来的雷达,不断接受战争的洗礼,因此越发变得成熟完美,雷达在军事方面的应用主要用于预警系统,即利用各种雷达构成一个雷达网,对覆盖的空域进行严密监视,承担预警任务,例如美国所实施的NMD导弹防御系统,雷达不仅在国防军事方面有着重要的作用,在国民经济的各个领域也有广泛应用,如现代化的机场利用雷达来管理和调度,航海雷达可以帮助避免触礁等,雷达也应用于天气和灾害预报,在宇宙航行方面,雷达已被用于测量火箭、人造卫星和飞船的位置和速度等轨道参数,可以说,雷达已成为我们日常生活中不可缺少的组成部分。
微波炉
1.微波炉的发明
微波炉的发明者是美国的斯本塞,1940年9月,英国科学家带着一种能够高效产生大功率微波的磁控管样品访问美国雷声公司时,与才华横溢的斯本塞一见如故,相见恨晚,在他的努力下,英国和雷声公司共同研究制造的磁控管获得成功,在一个偶然的机会,斯本塞萌生了发明微波炉的念头。
1945年,斯本塞观察到微波能使周围的物体发热,有一次,他走过一个微波发射器时,身体有热感,不久他发现装在口袋内的糖果被微波熔化,还有一次,他把一袋玉米粒放在波导喇叭口前,观察玉米粒的变化,他发现玉米粒与放在火堆前一样,第二天,他又将一个鸡蛋放在喇叭口前,结果鸡蛋受热突然爆炸,溅了他一身,这些现象坚定了他的微波能使物体发热的论点,雷声公司受斯本塞实验的启发,决定与他一同研制能用微波烹饪的炉子,几个星期后,一台简易的炉子制成了,斯本塞用姜饼做试验,他先把姜饼切成片,然后放在炉内烹饪,在烹饪时他屡次变化磁控管的功率以选择最适宜的温度,经过若干次试验,食品的香味飘满了整个房间,1947年,雷声公司推出了第一台家用微波炉,可是这种微波炉成本太高,寿命太短,从而影响了微波炉的推广,1965年,乔治·福斯特对微波炉进行大胆改造,与斯本塞一起设计了一种耐用且价格低廉的微波炉,1967年,微波炉新闻发布会兼展销会在芝加哥举行,获得了巨大成功,从此,微波炉逐渐走入千家万户。
2.微波炉的工作原理
微波炉是用微波来煮饭烧菜的,微波炉实际上就是一台产生微波的振荡器,为了不干扰雷达和其他通信系统,微波炉的工作频率多选用915 MHz或2450MHz,磁控管发射出的微波在微波炉内振荡,当微波辐射到食品上时,直达食物内部5 em深,并且使食物中所含的水分子和它一起用相同的频率振荡,从而引起分子与分子互相摩擦生热,振荡频率愈高,振幅愈大,分子间摩擦愈剧烈,产生的热量也就愈多,这些热量被食物吸收,食物就被“煮”熟了,这就是微波炉加热的原理。
微波炉内产生的微波很有“个性”:微波一碰到金属就发生反射,金属根本没有办法吸收或传导它:微波可以穿过玻璃、陶瓷、塑料等绝缘材料,且不会消耗能量;含有水分的食物,微波不但能透过,其能量还会被吸收,另外,用普通炉灶煮食物时,热量总是从食物外部逐渐进入食物内部的,而用微波炉烹饪,热量则是直接深入食物内部。所以烹饪速度比其他炉灶快4至10倍,热效率高达80%以上。
需要注意的是,微波炉只能蒸煮,不能烤,也许有同学注意到,在微波炉内烤馒头时,不仅没有“外焦里嫩”,有时反而出现“里焦外嫩”,加热馒头的时间稍微长一点,馒头的芯就会变硬变焦,这是为什么呢?主要是因为磁控管发出的微波并非均匀地分布在微波炉中。而是“聚焦”于炉中的某一位置,也就是说,这里的微波强度是其他部位的上百倍,这个聚集位置大约在转盘中心的上部几厘米处。呈蘑菇形,如果你把一个大馒头放在这里加热,你会发现,馒头表面还没烫手。馒头的心已经烤干了,形成一个蘑菇状的里心,为了避免食物不能均匀加热,微波炉内设一个转盘,开机时,它就自动地不停旋转,使食物被均匀加热。
责任编辑 程哲
雷达
雷达是英文radar的音译,意为无线电检测和测距,雷达的种类很多,各种雷达的具体用途和结构不尽相同,但基本形式是一致的。包括五个基本组成部分:发射机、发射天线、接收机、接收天线以及显示器,还有电源设备、数据录取设备、抗干扰设备等辅助设备。
1.雷达的发明
我们知道蝙蝠利用喉部发出的超声波,通过障碍物如虫、飞蛾的反射,再被耳朵接收,从而发现目标,这种方法称做回声定位,20世纪初,人们开始依据这一原理探索利用电磁波探测目标,1934年,英国科学家瓦特在对地球大气层进行无线电回波信号研究时,偶然发现荧光屏上有一串明亮的光点,经过反复试验,证实了这些光点正是实验室附近某幢大楼的反射回波信号,这个意外的发现,使他萌发了利用无线电回波探测移动目标的设想,1935年,瓦特和其他英国电气工程师研制出第一部用于探测飞机的雷达,虽然探测距离只有几十千米,但却开辟了利用电磁波探测和定位的道路。
第二次世界大战给刚刚诞生的雷达事业提供了良好的发展机会,大战开始阶段,雷达作为一种新型预警系统用来预报敌机的入侵,当时在德国飞机狂轰滥炸的威胁下,英国政府根据瓦特的建议在沿海地带建起了许多雷达站,用来预报来犯敌机的数量、航向和距离,这是雷达首次投入使用,而随后太平洋战争爆发,著名的“珍珠港”事件给美国人上了沉重的一课,使他们从轻视雷达神奇作用的迷梦中惊醒过来。
2.雷达的工作原理
图2所示是电磁波定位的原理图,由发射机产生的高频电磁波,经发射天线按特定方向辐射到空间,若电磁波在空间传播时遇到目标,一部分高频电磁波被反射回来,被天线获取,转送到接收机,进行放大、检波等处理后,送到雷达终端设备,观察人员通过显示器判断有无目标、目标的性质及目标存在的方位、距离、移动速度等,以明辨敌我,及时作出应对。
3.雷达的应用
在战争中逐渐成长起来的雷达,不断接受战争的洗礼,因此越发变得成熟完美,雷达在军事方面的应用主要用于预警系统,即利用各种雷达构成一个雷达网,对覆盖的空域进行严密监视,承担预警任务,例如美国所实施的NMD导弹防御系统,雷达不仅在国防军事方面有着重要的作用,在国民经济的各个领域也有广泛应用,如现代化的机场利用雷达来管理和调度,航海雷达可以帮助避免触礁等,雷达也应用于天气和灾害预报,在宇宙航行方面,雷达已被用于测量火箭、人造卫星和飞船的位置和速度等轨道参数,可以说,雷达已成为我们日常生活中不可缺少的组成部分。
微波炉
1.微波炉的发明
微波炉的发明者是美国的斯本塞,1940年9月,英国科学家带着一种能够高效产生大功率微波的磁控管样品访问美国雷声公司时,与才华横溢的斯本塞一见如故,相见恨晚,在他的努力下,英国和雷声公司共同研究制造的磁控管获得成功,在一个偶然的机会,斯本塞萌生了发明微波炉的念头。
1945年,斯本塞观察到微波能使周围的物体发热,有一次,他走过一个微波发射器时,身体有热感,不久他发现装在口袋内的糖果被微波熔化,还有一次,他把一袋玉米粒放在波导喇叭口前,观察玉米粒的变化,他发现玉米粒与放在火堆前一样,第二天,他又将一个鸡蛋放在喇叭口前,结果鸡蛋受热突然爆炸,溅了他一身,这些现象坚定了他的微波能使物体发热的论点,雷声公司受斯本塞实验的启发,决定与他一同研制能用微波烹饪的炉子,几个星期后,一台简易的炉子制成了,斯本塞用姜饼做试验,他先把姜饼切成片,然后放在炉内烹饪,在烹饪时他屡次变化磁控管的功率以选择最适宜的温度,经过若干次试验,食品的香味飘满了整个房间,1947年,雷声公司推出了第一台家用微波炉,可是这种微波炉成本太高,寿命太短,从而影响了微波炉的推广,1965年,乔治·福斯特对微波炉进行大胆改造,与斯本塞一起设计了一种耐用且价格低廉的微波炉,1967年,微波炉新闻发布会兼展销会在芝加哥举行,获得了巨大成功,从此,微波炉逐渐走入千家万户。
2.微波炉的工作原理
微波炉是用微波来煮饭烧菜的,微波炉实际上就是一台产生微波的振荡器,为了不干扰雷达和其他通信系统,微波炉的工作频率多选用915 MHz或2450MHz,磁控管发射出的微波在微波炉内振荡,当微波辐射到食品上时,直达食物内部5 em深,并且使食物中所含的水分子和它一起用相同的频率振荡,从而引起分子与分子互相摩擦生热,振荡频率愈高,振幅愈大,分子间摩擦愈剧烈,产生的热量也就愈多,这些热量被食物吸收,食物就被“煮”熟了,这就是微波炉加热的原理。
微波炉内产生的微波很有“个性”:微波一碰到金属就发生反射,金属根本没有办法吸收或传导它:微波可以穿过玻璃、陶瓷、塑料等绝缘材料,且不会消耗能量;含有水分的食物,微波不但能透过,其能量还会被吸收,另外,用普通炉灶煮食物时,热量总是从食物外部逐渐进入食物内部的,而用微波炉烹饪,热量则是直接深入食物内部。所以烹饪速度比其他炉灶快4至10倍,热效率高达80%以上。
需要注意的是,微波炉只能蒸煮,不能烤,也许有同学注意到,在微波炉内烤馒头时,不仅没有“外焦里嫩”,有时反而出现“里焦外嫩”,加热馒头的时间稍微长一点,馒头的芯就会变硬变焦,这是为什么呢?主要是因为磁控管发出的微波并非均匀地分布在微波炉中。而是“聚焦”于炉中的某一位置,也就是说,这里的微波强度是其他部位的上百倍,这个聚集位置大约在转盘中心的上部几厘米处。呈蘑菇形,如果你把一个大馒头放在这里加热,你会发现,馒头表面还没烫手。馒头的心已经烤干了,形成一个蘑菇状的里心,为了避免食物不能均匀加热,微波炉内设一个转盘,开机时,它就自动地不停旋转,使食物被均匀加热。
责任编辑 程哲