Wenn Sie den Begriff „Mikrowelle“ hören, was ist das erste, was Ihnen in den Sinn kommt? Wenn Sie wie die meisten Menschen sind, denken Sie wahrscheinlich an den Mikrowellenherd in Ihrer Küche. Aber wussten Sie, dass der Begriff so viel mehr umfasst?
Mikrowellen beziehen sich auf bestimmte Arten von elektromagnetischen Wellen und zeichnen sich durch lange Wellenlängen zwischen 0,04 und 12 Zoll und kurze Frequenzen von bis zu 300 GHz aus. Mikrowellen eignen sich am besten für die Übertragung von Signalen, die eine große Bandbreite benötigen.
Sie sind im elektromagnetischen Spektrum zwischen Radiowellen und Infrarot angesiedelt und haben eine breite Palette praktischer Anwendungen in den Bereichen Kochen, Kommunikation und Radar. Dieser Artikel erforscht 10 überraschende Anwendungen von Mikrowellen, die Sie verblüffen werden!
Obwohl veraltet, hat mir dieses Erklärvideo sehr gut gefallen:
Inhalt
1. Drahtlose Übertragung über große Entfernungen
Die meisten drahtlosen Übertragungssysteme basieren auf der Mikrowellentechnik. Sie eignen sich für die Übertragung von Signalen über große Entfernungen, solange keine Hindernisse oder Gebäude dazwischen liegen, die den Strahl abschwächen, blockieren, absorbieren oder reflektieren könnten.
Solange sich Sender und Empfänger in Sichtweite zueinander befinden, können Mikrowellenantennen kommunizieren. Aus diesem Grund werden die Antennen in der Regel auf hohen, freistehenden Masten positioniert.
Ein Nachteil der Mikrowellen ist jedoch, dass die Masten nicht zu weit voneinander entfernt aufgestellt werden können, da das Terrain der Erde eine große Rolle dabei spielt, wie effektiv ihre Übertragung ist. Die Krümmung der Erde oder das Vorhandensein von Hügeln können die Strahlen behindern.
2. Satellitenkommunikation
Haben Sie sich schon einmal gefragt, wie Astronauten im Weltraum mit ihren Familien zu Hause kommunizieren können, während sie unzählige Monate in der Umlaufbahn der Erde verbringen? Sie tun es über Mikrowellen.
Satelliten können mit Hilfe von Mikrowellen Signale zur Erde übertragen. Im Gegensatz zu anderen Wellen im elektromagnetischen Spektrum können sie die Atmosphäre durch die Ionosphäre umgehen, um Informationen weiterzuleiten.
Beispiele für die Satellitenkommunikation mit Mikrowellen sind die Übertragung von Radio- und Fernsehprogrammen, die Überwachung der Erde für Wetterinformationen und internationale Telefonate. Um das Beugungspotenzial der Welle zu reduzieren, muss die Mikrowellen-Wellenlänge kleiner sein als der Durchmesser der Schüssel. Die Satellitenschüssel muss außerdem aus Metall bestehen, da metallische Oberflächen ebenfalls dazu beitragen, Mikrowellen zu reflektieren.
3. Handy-Kommunikation
Mikrowellen werden als Medium zur Übertragung von Informationen zwischen mobilen Geräten verwendet. Wenn Sie eine Nachricht, einen Sprachanruf, einen Videoclip oder ein Foto senden, werden diese Informationen in Signale umgewandelt, die dann über Mikrowellen an den nächstgelegenen Mobilfunkmast gesendet werden. An diesem Punkt wird das Signal an das vorgesehene Zielgerät übertragen.
Diese Signale werden als kleine, kontinuierliche Informationsbursts in sehr kurzer Zeit gesendet. Das Beste daran ist, dass sie keine Kabelverbindungen zwischen den kommunizierenden Geräten benötigen, um dies zu ermöglichen.
Mobilfunkteilnehmer haben außerdem Zugriff auf eine Vielzahl von Kanälen, was die Kapazität des Netzwerks für die ständig wachsende Anzahl von Teilnehmern erhöht, ohne dass die Gefahr von Störungen besteht. Also, wenn Sie das nächste Mal einen Anruf auf Ihrem Handy erhalten, denken Sie daran: Microwaves made it happen.
4. Wi-Fi
Haben Sie sich schon einmal gefragt, warum Ihr Smartphone die Wi-Fi-Verbindung verliert, wenn Sie die Mikrowelle benutzen? Das ist kein Zufall. Es liegt daran, dass beide Geräte dasselbe sind. Sie arbeiten auf denselben Frequenzbändern des elektromagnetischen Spektrums.
Wi-Fi ist die Abkürzung für Wireless Fidelity und bezieht sich auf die Fähigkeit von Wi-Fi-Mikrowellen, auf verschiedenen Frequenzen zu arbeiten. Technisch gesehen bezieht sich das Wort „Mikrowelle“ auf eine Klasse von Wellen, die im Mikrowellenbereich des elektromagnetischen Spektrums arbeiten.
Zum Beispiel werden Wi-Fi-Signale von Laptops normalerweise bei 2,4 GHz übertragen. Diese Frequenz fällt in den Mikrowellenbereich des Spektrums, der zwischen 300 MHz und 300 GHz liegt.
5. Global Positioning System (GPS)
Es ist schwer vorstellbar, wie die Menschheit in der Ära vor Smartphones ohne GPS überleben konnte. Vorbei sind die Zeiten, in denen es einfacher war, Zähne zu ziehen, als eine Wegbeschreibung zu einem Ort zu bekommen, an dem man noch nie zuvor war.
GPS ist eine bemerkenswerte Technologie, die Satelliten nutzt, die die Erde umkreisen, um Mikrowellensignale auszusenden und die genaue Position eines sich bewegenden oder stationären Objekts zu bestimmen, zusätzlich zur Bestimmung seiner Geschwindigkeit.
Das System wird vom US-Verteidigungsministerium kontrolliert und betrieben und hat eine große Bandbreite an Anwendungen sowohl für die allgemeine Öffentlichkeit als auch für das Militär. Die über Mikrowellensignale übertragenen Informationen enthalten sowohl Daten über die Reichweite der Satelliten als auch Navigationsmeldungen.
6. Radar
Haben Sie sich schon einmal gefragt, wie die Radarpistole der Polizei funktioniert, um die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs zu berechnen? Die Antwort darauf liegt in Mikrowellen. Das Gerät sendet kurze Bursts von Mikrowellen aus. Wenn diese ausgesendeten Wellen auf das Fahrzeug treffen, werden sie reflektiert und vom Empfänger der Waffe erkannt. Daraus wird schließlich die Geschwindigkeit des Fahrzeugs berechnet, basierend auf der von den Mikrowellen zurückgelegten Strecke und der Zeit, die für den Empfang des reflektierten Signals benötigt wurde.
Die Anwendung des Radio Detection and Ranging – Radar – Systems ist nicht nur auf Radarpistolen beschränkt. Es wird häufig eingesetzt, um Informationen über den Winkel, die Entfernung oder die Geschwindigkeit von Objekten in der Luft, auf dem Meer oder im Gelände zu erhalten. So kann es Schiffe auf dem Meer, Lenkraketen, Luft- und Raumfahrzeuge, Gelände usw. erkennen.
Es wurde ursprünglich während des Zweiten Weltkriegs entwickelt. Mikrowellen werden im Radar verwendet, weil sie als einzelner Strahl in eine bestimmte Richtung gesendet werden können. Objekte werden erkannt, wenn der geradlinige Weg des Mikrowellenstrahls behindert wird.
7. Mikrowellenherde
Oh, wie hätte der Steinzeitmensch den Komfort geliebt, den moderne Mikrowellenherde bieten. Es ist kein Zufall, dass sie „Mikrowellen“ heißen, schließlich nutzen sie die Mikrowellentechnologie, um Ihr Essen zu erwärmen.
Diese Elektronik wurde in den 1970er Jahren sehr populär, als diese scheinbar magische Kiste Essen erwärmen und sogar ohne sichtbare Wärmequelle kochen konnte. Es war umwerfend. Heute jedoch sind die Informationen darüber, wie Mikrowellen funktionieren, für jedermann zugänglich.
Wenn Sie Lebensmittel in die Kammer legen, hüpfen Mikrowellen durch den Ofen und erhitzen das Essen durch Strahlung. Die Strahlen regen die Moleküle in den Lebensmitteln an, wodurch diese erhitzt werden. Da sich Mikrowellen nur in eine Richtung ausbreiten, muss der Teller mit den Lebensmitteln gedreht werden, damit jeder Teil davon erhitzt wird.
8. Bluetooth
Wussten Sie, dass sich Bluetooth und Ihr Mikrowellenherd den gleichen Frequenzbereich im Spektrum teilen? Beide arbeiten bei etwa 2,4 und 2,48 GHz. Aus diesem Grund wird Bluetooth als Mikrowelle klassifiziert.
Es nutzt Mikrowellensignale mit kurzer Reichweite, um zwei Geräte zu verbinden, wodurch die Verwendung von unansehnlichen Kabeln und Drähten überflüssig wird. Es verwendet eine Technik, die als Spread Spectrum Frequency Hopping bekannt ist, bei der die Signale schnell die Träger über viele verschiedene Frequenzkanäle wechseln.
Die Reihenfolge, in der dies geschieht, ist normalerweise zufällig, aber sowohl dem Empfänger als auch dem Sender bekannt. Dadurch werden Interferenzen mit anderen Geräten ausgeschlossen.
Fragen Sie sich, ob der Bluetooth-Kopfhörer sicher ist, wenn Sie ihn den ganzen Tag im Ohr haben? Lesen Sie hier mehr.
9. Medizinische Anwendungen
Wenn Sie dachten, dass nur Röntgenstrahlen ihre Anwendungen im medizinischen Bereich haben, dann irren Sie sich. Mikrowellen werden jetzt in zahlreichen medizinischen Anwendungen eingesetzt. Einige davon sind:
- Kardiologie
- Onkologie
- Rhizotomie
- Kosmetische Behandlungen
- Gynäkologie
- Zahnärztliche Behandlungen
- Otolaryngologie
- Ophthalmologie
Mikrowellen erzeugen Wärme. Diese Eigenschaft hat man sich zunutze gemacht, um eine gezielte dielektrische thermische Austrocknung von menschlichem Gewebe zu erreichen. Dieser Prozess wird als Mikrowellenablation bezeichnet.
Damit wurde eine neue Art der Krebsbekämpfung eingeführt, insbesondere für Patienten, die schlechte Operationskandidaten sind. Das Beste daran ist, dass es minimal-invasiv ist, was die Genesungszeit deutlich beschleunigt. Die Mikrowellenablation hat an Popularität gewonnen bei der Behandlung von unerwünschten Massen wie Lungentumoren, Prostatakrebs und Tumoren in der Leber.
10. Militärische Waffen
Das Pentagon hat vor kurzem seine neueste Lösung für die Bedrohung durch Drohnen vorgestellt: Die High-Powered-Microwave (HPM)-Waffe. Ihre Funktionsweise ist ziemlich einfach.
Wenn feindliche Drohnen entdeckt werden, würde die HPM in den Himmel gerichtet und mehrere Stöße von Mikrowellenstrahlung freigesetzt. Diese Aktion würde im Wesentlichen den Himmel absuchen und alle Drohnen in seinem Weg braten. Dies ist eine effektivere Anti-Drohnen-Strategie als Störsender, Geschütze oder andere kinetische Waffen.
Einer der Vorteile der Verwendung von Mikrowellenstrahlung zur Beseitigung von Drohnenbedrohungen ist, dass sie nicht von Wetterbedingungen oder anderen Sichtbehinderungen abhängig ist. Solange das HPM eingeschaltet ist, wird es weiterhin Mikrowellenstrahlen aussenden, um alle Drohnen in seinem Weg zu neutralisieren.
Mikrowellen machen die Welt rund
Als die Mikrowellentechnologie zum ersten Mal im Zweiten Weltkrieg zur Entwicklung von Radarsystemen eingesetzt wurde, konnte sich niemand vorstellen, dass sie in der Nachkriegszeit so viele erstaunliche Anwendungen finden würde. Heute wird fast alles um uns herum mit Mikrowellen betrieben. Von der Erleichterung der zellularen Kommunikation bis hin zu einer schnellen, einfachen und bequemen Lösung für die Erwärmung von Lebensmitteln.
Ungeachtet der Verwendungszwecke ist eine Sache sicher: Es ist schwer, sich ein Leben ohne sie vorzustellen. Es gäbe keine Möglichkeit, mit Freunden oder Verwandten in Übersee zu kommunizieren oder das übrig gebliebene Pizzastück aufzuwärmen.
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