電子レンジ – 定義

マイクロ波は、赤外線と放送波の中間の波長を持つ電磁波です。マイクロ波という用語は、これらの波が第二次世界大戦中にレーダーで使用された VHF 帯の波長よりも短いという事実に由来しています。

マイクロ波の波長は、およそ 30 センチメートル (1 GHz) から 1 ミリメートル (300 GHz) の範囲です。ただし、遠赤外線、マイクロ波、および UHF 電波の境界は非常に任意であり、研究分野によって異なります。マイクロ波はUHF（1GHz～3GHz）、SHF（3GHz～30GHz）、EHF（30GHz～300GHz）の端をカバーします。

マイクロ波などの電磁波の存在は、1884 年にジェームズ クラーク マクスウェルによって彼の有名なマクスウェル方程式から予測されました。 1888 年、ハインリヒ ルドルフ ヘルツは、電波を発生する装置を構築することによって、電磁波の存在を初めて実証しました。

用途

• 電子レンジは、食品を加熱するために、約 2.4 ギガヘルツの周波数のマイクロ波発生器としてマグネトロンを使用します。
• メーザーは、マイクロ波周波数で動作することを除いて、レーザーに似たデバイスです。

• マイクロ波は、この周波数が地球の大気を容易に通過し、より高い波長では干渉が少ないため、衛星通信にも使用されます。 (これは特に GPS の場合に当てはまります)

• レーダーは、遠方の物体の距離、速度、その他の特性を検出するためにマイクロ波放射も使用します。

• Wi-Fi 、 Bluetooth 、DECT などのローカル エリア ネットワークの無線伝送プロトコルでも 2.4 ギガヘルツ帯域のマイクロ波が使用されますが、一部の変種では通信に 5 ギガヘルツ帯域が使用されます。

• Wimaxのような大規模なネットワークでは、周波数が高くなります。

• ケーブルテレビ、同軸ケーブルのインターネットアクセス、およびテレビ放送では、一部の低いマイクロ波周波数が使用されます。

• ローカルのワイヤレスビデオ送信機 (赤ちゃんの監視、有線アンテナなしで寝室でテレビを見るなど) は電子レンジを使用します。

• 携帯電話はマイクロ波に依存しています。

• マイクロ波はエネルギーを長距離に伝送するために使用でき、第一次世界大戦後、この可能性を調べる研究が行われました。

• 1970 年代から 1980 年代初頭にかけて、 NASA は、捕らえられたエネルギーをマイクロ波として地表に向け直す、大型の太陽電池パネルを備えた太陽光発電衛星システム (SPS) の利用の可能性の研究に取り組みました。

• 電子レンジは 1990 年代の終わりから化学実験室に登場しました (マイクロ波支援合成)。化学反応では、マイクロ波はイオンと双極子モーメントを持つほとんどの分子を直接活性化します。マイクロ波と分子の間のエネルギー伝達は非常に高速 (ナノ秒オーダー) であるため、反応物または溶媒分子は完全に緩和して (10 分の 1 マイクロ秒オーダー)、熱平衡に達することができません。したがって、これにより非平衡状態が生じ、その結果、分子の瞬間温度( Ti ) が生じます。この温度は直接測定できませんが、測定温度 (溶媒の温度Ts ) よりもはるかに高くなります。マイクロ波支援合成は有機化学で最初に応用され、特定の反応は従来の加熱 (オイルバス、ホットプレートなど) よりもマイクロ波加熱の方が 1,000 倍速いことが判明しました。 2000 年以降、マイクロ波加熱による材料およびナノマテリアルの合成の分野でも研究が増加しています。

マイクロ波周波数帯域

マイクロ波スペクトルは、およそ 0.3 ～ 1000 ギガヘルツの周波数範囲に対して定義されています。最も一般的なアプリケーションでは、1 ～ 40 ギガヘルツの範囲が使用されます。

さまざまなマイクロ波周波数帯域は、以下の表で定義されています。

歴史

以下の人々が、現代のマイクロ波応用に適用できる電磁気理論の開発に関与しました。

• マイケル・ファラデー
• ジェームズ・クラーク・マクスウェル
• ハインリヒ・ヘルツ
• ニコラ・テスラ
• グリエルモ・マルコーニ
• サミュエル・モース
• ウィリアム・トムソン卿（ケルビン卿）
• オリバー・ヘヴィサイド
• レイリー卿
• オリバー ロッジ

電子レンジと健康

マイクロ波を使用する技術は、一定の出力を超えると危険になる可能性があります。 GSM アンテナの作業を行う通信技術者が、アンテナが非アクティブ化されている場合にのみアンテナに近づくのはこのためです。電子レンジが波を逃がしてはいけない理由もここにあります。

低線量の場合、携帯電話と同様に、特定の研究で有害性が示されています。しかし、これらの研究はほとんどの専門家の支持を得ていません（電磁汚染に関する記事を参照）。