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Microonde

Che cosa sono le microonde?

Le microonde sono onde elettromagnetiche aventi lunghezza d'onda intorno al centimetro e occupanti nello spettro elettromagnetico una regione limitata rispettivamente dalle onde radio (dalla parte delle lunghezze d'onda maggiori) e dall'infrarosso (dalla parte di quelle minori).

Lo spettro delle microonde è definito solitamente nell'intervallo di frequenza compreso tra 1 GHz (= 109 Hz) e 1000 GHz (= 1012 Hz) ma tale suddivisione è solo convenzionale e variabile anche a seconda dei diversi campi di studio.

spettro elettromagnetico

Spettro elettromagnetico.

Storia

Lo sviluppo storico della conoscenza delle proprietà delle microonde è soltanto un aspetto particolare dell'evoluzione graduale della conoscenza delle proprietà delle onde elettromagnetiche, iniziata su basi teoriche da J. C. Maxwell nel 1864.

La conferma sperimentale dell'esistenza delle microonde si deve invece a H. Hertz che, nel 1888, nei suoi esperimenti, adoperò onde elettromagnetiche smorzate nella regione del decimetro e del metro.

Propagazione delle microonde

Nell'atmosfera al di sopra della superficie terrestre le microonde si propagano in linea retta fino a che non raggiungono la superficie del suolo e non incontrano qualche ostacolo materiale il quale produce diffusione delle onde per riflessione, rifrazione e diffusione, con eventuale perdita di energia.

Le onde dirette verso l'alta atmosfera sono generalmente poco influenzate dalle caratteristiche della troposfera e della stratosfera mentre subiscono profondamente l'influenza della ionosfera; in genere le microonde con incidenza prossima alla verticale non sono riflesse dalla ionosfera mentre possono essere riflesse quando siano dirette verso l'orizzonte.

In genere l'attenuazione delle microonde nell'atmosfera è bassa ma in qualche circostanza può diventare elevata in modo selettivo per qualche banda di frequenza.

Per esempio l'assorbimento da parte di vapore acqueo (nubi, nebbia) è selettivamente elevato nella banda K (lunghezza d'onda intorno a 1 cm) e quello da parte dell'ossigeno è elevato per le onde della banda K/2 (lunghezza d'onda intorno a 0,5 cm).

La conoscenza di questi fenomeni ha grande importanza per la scelta delle bande da adoperare nelle comunicazioni.

Impieghi delle microonde

L'impiego delle microonde avviene in particolare nelle comunicazioni soprattutto per la grande disponibilità di frequenze che presenta questo campo.

Le microonde inoltre riescono ad attraversano la ionosfera e quindi possono essere utilizzate per le comunicazioni con i satelliti.

Le microonde sono quindi alla base delle telecomunicazioni dei nostri smartphone e maggiore è la frequenza dell'onda maggiore sarà la quantità di dati che il segnale può trasportare. Le varie sigle che identificano le bande di trasmissione come 3G, 4G, 5G non sono altro che ben specifiche porzioni di frequenze sempre maggiori capaci di garantire trasmissioni di grandi quantità di dati.

Le microonde sono anche lo stesso tipo di onde su cui si basano i sistemi di rilevamento radar in quanto esse sono ben riflesse dalle superfici metalliche.

L'invenzione del radar durante la seconda guerra mondiale ad opera degli inglesi ha garantito una svolta all'andamento degli eventi bellici del periodo.

Anche il forno a microonde funziona con le microonde ed esattamente perché le microonde sono in grado di far vibrare le molecole polari, come quelle dell'acqua, presenti nei cibi e in questo modo creare un'eccitazione termica e quindi un trasferimento di energia nel cibo che lo riscalda.

Per produrre microonde si usano dispositivi a stato solido come nei nostri smartphone o particolari valvole come il magnetron dei forni a microonde.

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