微波應用...趕!!

微波是指波長介於紅外線和特高頻（UHF）之間的射頻電磁波。微波的波長範圍大約在 30cm 至 1mm 之間，所對應的頻率範圍是 300 MHz 至300 GHz。
微波被用在加熱。微波爐利用高功率的微波對食物加熱。（注：一種通常的誤解認為微波爐使用的頻率為水分子的共振頻率。而實際上使用的頻率大概是水分子共振頻率的十分之一。）
微波也被用在通信技術、雷達、無線電天文學觀測等用途。




電磁波譜

無線電波 | 微波 | 紅外線 | 可見光 | 紫外線 | X射線 | 伽馬射線

微波
▓微波(microwave ) 與可見光一樣， 皆為電磁波。其頻譜範圍介於無線電波與紅外線之間，頻率之數量級約在109 ~ 1012 Hz間，波長之數量級則約10-2 ~ 10 cm。
▓微波與可見光之傳播速度在真空或空氣中皆為300,000公里/秒或約186,000哩/秒，在介質中則較慢。
▓微波為一種非離子化之輻射，攜帶有能量，且其能量通常隨傳播之距離衰減。

微波科技之應用：由家中廚房至宇宙之邊際！
▓軍事上之應用
▓工業及民生方面之應用
▓醫學上之應用
▓科學及太空研究上之應用
依功能分則微波科技之應用可分為加熱、雷達、通
訊、物理及太空研究等。

2. 軍事上之應用(1)
▓第二次世界大戰(1939 ~ 1945)期間，由於武器及防禦之需求，促使微波科技有很大之發展。
▓軍事上之主要應用在於雷達(Radar)探測，而通訊也是很重要的一部分。
▓雷達之工作原理簡單說為對待測物發射無線電波並接收其回波，計算電波所經時間及其相關資訊可得知待測物之距離及其他特性。
▓雷達之主要用途：偵測、導航、欺敵。
▓無線電波之傳播不分晝夜，且可穿過雲層、霧氣等，故軍事上利用雷達偵測可於夜間及不良之天候下「看見」或早期發現敵方船艦或其他飛行攻擊武器。
▓配備於軍艦上之雷達可偵測敵艦及潛水艇，而海軍雷達之另一重要用途為商船之護航，它可以用來協助護航艦
▓同在二戰期間，產生大功率雷達波(波長約10 cm)之磁控管(magnetron)及傳播微波用之導波管(waveguide)也被發展出來。群維持其所需之艦隊隊形。
▓二戰之後微波科技繼續在軍事上扮演著重要的角色，例如：1. 美蘇冷戰時期所建立之長程早期雷達預警系統。
3. 電子反制與欺敵。
對敵方雷達發射干擾訊號或錯誤訊息，使其誤判。
4. GPS全球定位系統(global positioning system) 。
為美國軍方依其戰略考量及需要建立，其架構包含三部分：• 地面使用者部份(接收機)• 太空部份(即24顆GPS衛星組成之衛星系)• 地面監控站部份
5. 相位陣列雷達(phased-array antenna)，被動式(無源)
雷達等技術之發展，使偵測及反制進入新的境界。
3. 工業及民生方面之應用
微波在工業及民生方面有很多之應用:
加熱、乾燥、解凍、殺菌保鮮
除蟲、育種
萃取、提純
環境去污
測速、測距、測向、測高、防撞
通訊
微波與傳
統加熱方式比較：特點：
1. 加熱均勻：微波滲透產品內部，使其各部份同時均一
加熱，加熱度均勻，用於製造業可提昇產
品品質。
2. 乾燥迅速：在數秒鐘內即可達到高溫，大幅縮短乾燥
時間。
3. 熱效率高：微波直接加熱產品，避免容器導致熱的
損失，降低設備投資。
4. 便於控制：在微波加熱系列中，適電升溫，斷電停
止，控制十分方便。
5. 加熱設備佔地面積小：加熱效率高，作業時間大
幅縮短，加熱設備佔地面積縮小。
6. 改善作業環境：無環境燥熱及噪音問題。
7. 加熱過程自動化、省力化。
適用產業：橡膠工業、食品工業、窯業、陶瓷工
業、化學工業、木材、紙工業、纖維工業、印刷、
其他。
4. 醫學上之應用(1)
微波科技在醫學上之應用主要基於其兩個特點：
․ 產生激熱(intense heat)之能力；
․ 適於無線通訊(非直接之醫療作為，而是醫療作為之輔助) 。
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5. 科學及太空研究上之應用(1)
▓除了軍事及商業用途外，微波在科學研究方面
也有很多之應用。科學家及工程師們利用微波
來監視我們所在之星球乃至宇宙之環境。
▓此方面之微波系統可分為主動式與被動式兩
種，雷達即屬於前者。
▓遙測(remote sensing)即為主動式微波系統之常見應用實例。例如以synthetic aperture radars(SARs)組成之遙測系統可以精確的產生數百甚至數千平方英哩大之地表影像，經由適當的分析、解釋，科學家們可由此得知地表之植物密度、濕氣、地形…等資訊，並據此預測天氣及農穫量…等。
▓特別設計之雷達也可用來量測海
浪高度及海平面之風速等。
▓任何溫度高於絕對零度(-273o
C)之物體皆會輻射微波(強度
通常很弱)，藉由輻射計(屬於
被動式微波系統)量測可監視
特定物體之狀況。地球上空之
臭氧層厚度監視即利用此原理
進行。
▓若把輻射計設計成對天空探測，則成為一電
波望遠鏡(radiotelescope )，目前世界上有數
十座此種電波望遠鏡，它可作為太空輻射源
探測及研究之工具。

微波是電磁波的一個頻段，波長在1毫米和1米之間，我們首先從電磁波的發展史談起，再討論電磁波的學理和主要頻段，然後談談微波的各種應用，並挑幾個與台灣有關的應用來做說明，最後介紹微波爐及微波加熱的原理。

電磁波的學理

電磁波發展史中最重要的兩個人是法拉第和馬克士威爾，這兩人都堪稱物理學家的前十名，他們最主要的貢獻就是我們要談的。法拉第出生於 1791 年，他在 1831 年經由實驗發現了「法拉第定律」：隨時間變化的磁場會產生電場。例如把磁鐵通過線圈，線圈上就會感應出電壓及電流。法拉第定律之所以重要，是因為在這之前只知道一種方法可以產生電場，就是電荷，而法拉第發現了另一種產生電場的方法。