2020年國家公務(wù)員考試常識(shí)積累:微波
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【微波定義】
微波是指頻率為300MHz~300GHz的電磁波,是無線電波中一個(gè)有限頻帶的簡稱,即波長在1毫米~1米之間的電磁波,是分米波、厘米波、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"超高頻電磁波"。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1 99×l0 ~ 1.99×10焦耳。
【微波性質(zhì)】
微波的基本性質(zhì)通常呈現(xiàn)為穿透、反射、吸收三個(gè)特性。對(duì)于玻璃、塑料和瓷器,微波幾乎是穿越而不被吸收。對(duì)于水和食物等就會(huì)吸收微波而使自身發(fā)熱。而對(duì)金屬類東西,則會(huì)反射微波。
從電子學(xué)和物理學(xué)觀點(diǎn)來看,微波這段電磁頻譜具有不同于其他波段的如下重要特點(diǎn):穿透性、選擇性加熱、熱慣性小、似光性和似聲性、非電離性以及信息性。
(1)穿透性
微波比其它用于輻射加熱的電磁波,如紅外線、遠(yuǎn)紅外線等波長更長,因此具有更好的穿透性。微波透入介質(zhì)時(shí),由于微波能與介質(zhì)發(fā)生一定的相互作用,以微波頻率2450兆赫茲,使介質(zhì)的分子每秒產(chǎn)生24億五千萬次的震動(dòng),介質(zhì)的分子間互相產(chǎn)生摩擦,引起的介質(zhì)溫度的升高,使介質(zhì)材料內(nèi)部、外部幾乎同時(shí)加熱升溫,形成體熱源狀態(tài),大大縮短了常規(guī)加熱中的熱傳導(dǎo)時(shí)間,且在條件為介質(zhì)損耗因數(shù)與介質(zhì)溫度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系時(shí),物料內(nèi)外加熱均勻一致。
(2)選擇性加熱
物質(zhì)吸收微波的能力,主要由其介質(zhì)損耗因數(shù)來決定。介質(zhì)損耗因數(shù)大的物質(zhì)對(duì)微波的吸收能力就強(qiáng),相反,介質(zhì)損耗因數(shù)小的物質(zhì)吸收微波的能力也弱。由于各物質(zhì)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(diǎn)。物質(zhì)不同,產(chǎn)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(zhì)損耗因數(shù)也很大,對(duì)微波具有強(qiáng)吸收能力。而蛋白質(zhì)、碳水化合物等的介電常數(shù)相對(duì)較小,其對(duì)微波的吸收能力比水小得多。因此,對(duì)于食品來說,含水量的多少對(duì)微波加熱效果影響很大。
(3)熱慣性小
微波對(duì)介質(zhì)材料是瞬時(shí)加熱升溫,升溫速度快。另一方面,微波的輸出功率隨時(shí)可調(diào),介質(zhì)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(dòng)控制和連續(xù)化生產(chǎn)的需要。
(4)似光性和似聲性
微波波長很短,比地球上的一般物體(如飛機(jī),艦船,汽車建筑物等)尺寸相對(duì)要小得多,或在同一量級(jí)上。使得微波的特點(diǎn)與幾何光學(xué)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(qiáng),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(hào),從而確定物體方位和距離,分析目標(biāo)特征。
由于微波波長與物體(實(shí)驗(yàn)室中無線設(shè)備)的尺寸有相同的量級(jí),使得微波的特點(diǎn)又與聲波相似,即所謂的似聲性。例如微波波導(dǎo)類似于聲學(xué)中的傳聲筒;喇叭天線和縫隙天線類似與聲學(xué)喇叭,蕭與笛;微波諧振腔類似于聲學(xué)共鳴腔
(5)非電離性
微波的量子能量還不夠大,不足與改變物質(zhì)分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)或破壞分子之間的鍵(部分物質(zhì)除外:如微波可對(duì)廢棄橡膠進(jìn)行再生,就是通過微波改變廢棄橡膠的分子鍵)。再有物理學(xué)之道,分子原子核在外加電磁場(chǎng)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(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)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
(6)信息性
由于微波頻率很高,所以在不大的相對(duì)帶寬下,其可用的頻帶很寬,可達(dá)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(hào)還可以提供相位信息,極化信息,多普勒頻率信息。這在目標(biāo)檢測(cè),遙感目標(biāo)特征分析等應(yīng)用中十分重要。因此微波通信容量大、質(zhì)量好、傳輸距離遠(yuǎn)。
【產(chǎn)生方式】
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??梢援a(chǎn)生微波的器件有許多種,但主要分為兩大類:半導(dǎo)體器件和電真空器件。電真空器件是利用電子在真空中運(yùn)動(dòng)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(chǎn)生大功率微波能量的有磁控管、多腔速調(diào)管、微波三、四極管、行波管等。在微波加熱領(lǐng)域特別是工業(yè)應(yīng)用中使用的主要是磁控管及速調(diào)管。
【真題演練】
?。?016·寧夏)下列關(guān)于微波的說法正確的是:
A.微波的頻率比一般無線電波的頻率低
B.含水量多少對(duì)微波加熱效果沒有影響
C.微波會(huì)被玻璃、塑料和瓷器等物體反射
D.微波通信容量大、質(zhì)量好、傳輸距離遠(yuǎn)
正確答案:D
【解析】本題考查微波相關(guān)知識(shí)。
在微波長段的電磁波所對(duì)應(yīng)的頻率范圍是300MHz(0.3GHz)—300GHz,這就意味著微波通信設(shè)備的通頻帶可以做得很寬,通訊容量比較大。微波通信質(zhì)量好,抗干擾能力強(qiáng),并可傳至很遠(yuǎn)的距離,是國家通信網(wǎng)的一種重要通信手段,也普遍適用于各種專用通信網(wǎng)。
因此,選擇D選項(xiàng)。
A項(xiàng):微波是無線電波中一個(gè)有限頻帶的簡稱,是分米波、厘米波、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“超高頻電磁波”。
B項(xiàng):微波爐加熱食物的原理,簡單來說就是當(dāng)微波輻射到食品上時(shí),食品中含有一定量的水分,而水是由極性分子組成的,極性分子的取向會(huì)隨微波場(chǎng)的變化而變動(dòng),由于食品中水的極性分子的這種運(yùn)動(dòng),以及相鄰分子間的相互作用,產(chǎn)生了類似摩擦的現(xiàn)象,使水溫升高,因此,食品的溫度也就上升了。由此可知,食品中含水量的多少對(duì)微波加熱效果會(huì)有比較大的影響。
C項(xiàng):對(duì)于玻璃、塑料和瓷器,微波幾乎是穿越而不被吸收,而金屬類東西,則會(huì)反射微波。