Микровълновата фурна - приятел или враг в кухнята

"За" и "против" нейното използване

Направили сте прекрасен избор: микровълновата фурна (наричана още микровълнова печка) е добро допълнение към техниката във всяка кухня. Опознавайки я по-добре, вие ще можете да използвате пълноценно вашия нов уред за затопляне на вече приготвени ястия, за размразяване на продукти, а и за приготвяне на нови ястия.

Очевидното предимство на микровълновата печка в сравнение с другите е, че тя пести време и енергия, а и дава възможност ястията да се приготвят в същите съдове, в които се сервират. Но от друга страна възниква въпросът доколко безопасна за здравословното състояние на човека е храната, приготвена на микровълнова фурна и променя ли се нейният състав?

Сър Пърси Спенсър е член на Американската академия за наука и изкуства, на Института за радиоинженери, има степен Д-р хонорис кауза към Техническия университет на Масачузетс, автор е на над 150 различни патента и е награден с най-високото отличие на Щатската флота. Без съмнение той е един от най-големите откриватели на нашето време.

Роден на 19 юли 1894 год. в Холандия, Пърси Спенсър загубва рано своите родители и едва 12-годишен започва работа. През 1920 год. постъпва на работа в Raytheon Company, където случайно открива по-ефективен способ за производство на магнетрони за радари. Достига до извода, че тези магнетрони загряват храната и водата сравнително бързо и могат да бъдат използвани за термична обработка на продуктите.

През 1946 год. на пазара е пусната първата микровълнова печка с размери 1 м на 1.2 м, с тегло 120 кг и цена 5 000 $. Само няколко години по-късно - през 1967 год., фирмата, пуснала в производство първата микровълнова печка, започва да предлага такива, но вече с портативни размери и цена само 500 $.

Днес микровълновите фурни изпреварват по продажби газовите уреди и все повече домакини, убедени в достойнствата на тези електроуреди, ги превръщат от луксозни вещи в необходимост и част от ежедневието благодарение на тяхната икономичност и практичност.
Какво знаем за микровълните?

Характерно за микровълните е, че те притежават различна способност за проникване през различните материали и вещества. Което е от първостепенно значение при избора на съдове за готвене в микровълновата печка.

Тези вълни преминават през съдове от стъкло, порцелан, керамика, през материали от типа на аркопал, картон, хартия, почти без загуба на енергия и без да ги нагряват. Но подложени на продължителна термична обработка, те се затоплят, защото горещата храна отдава топлина на съда, в която е поставена.

Което означава, че готварските ръкавици и кърпата трябва винаги да бъдат под ръка на домакинята. Микровълните обаче не могат да проникват през метал, защото се отразяват от неговата повърхност. Ястията, поставени в метален съд във фурната, остават студени.

В същото време фактът, че микровълните се отразяват от някои материали, има своите предимства: защитава от прегряване някои чувствителни детайли. Изключение правят алуминиевите съдове за дълбоко замразяване.

Те могат да се поставят в печката, но само ако предварително е махнат капакът и тяхната височина не превишава 3 см. Освен това тези съдове в никакъв случай не бива да докосват стените на печката. Съдове от оловен кристал, порцелан с метални кантове или украшения също не могат да бъдат използвани.

Важно е съдовете, които се използват, да нямат пукнатини, защото в печката могат окончателно да се счупят. Причината за това е водата, която остава в пукнатините при измиването - тя се нагрява и буквално взривява съда.

Микровълновата печка е идеален помощник при:

* Затопляне - предварително приготвените ястия, храната в чините и напитките идеално се затоплят с помощта на микровълните. Това е особено ценно, когато трябва бързо да се претопли храната. Необходимо е съдовете да бъдат добре захлупени, за да може ястието да се затопли бързо и равномерно. Ако нямате подходящ капак, можете да използвате чиния или пергаментова хартия. Не поставяйте капак, когато претопляте панирани блюда или други, на които има препечена коричка, за да можете да я запазите. При затопляне на голям обем храна трябва периодично да я обръщате. Микровълните са особено полезни при разтопяване на масло, шоколад, желатин или различни глазури.

* Размразяване - в микровълновата печка можете да размразявате и да затопляте или да размразявате и да готвите едновременно. Отделната позиция за размразяване дава възможност да се създаде подходящ режим за обработка на продуктите, само е необходимо те да бъдат добре разпределени. Кулинарните специалисти съветват да не размразявате продуктите докрай. Краят на процеса на размразяване може да приключи извън фурната.

* Приготвяне на ястия - съществуват редица кулинарни издания, които предлагат бързи и лесно приготвящи се гозби, които, освен че пестят време, са и доста вкусни. Необходимо е само да бъде съобразено времето за приготвянето на продуктите, за да не бъдат сурови след това.

Внимание: микровълните могат да бъдат опасни!

"Микровълновите печки могат да бъдат опасни за здравословното състояние на човека и особено за децата" - твърди американско издание, позовавайки се на факта, че всяка микровълнова фурна създава микровълни, които "бомбардират" молекулите на храната, а създаващото се трептене ги принуждава да се загряват.

Това от своя страна води до промяна в състава на храната. Опасността при децата се крие в това, че някои аминокиселини, които влизат в състава на млякото, се преобразуват в d-изомери, за които се смята, че са невро- и нефротоксични. Голяма част от децата се хранят с адаптирано мляко, което губи и малкото си ценни съставки при микровълнова обработка (според изследване, проведено в САЩ през 1992 год.).

Учени твърдят, че приемът на храна, подложена на микровълново лъчение нанася вреда на организма, изразяваща се в по-висок холестерол и нисък хемоглобин, спрямо същата храна, приготвена чрез друга термична обработка. От друга страна, микоровълните, които излъчва магнетронът, са с честота 2 450 MHz, което в честотния спектър попада в радарния обхват на UHF телевизионните канали, т. е. те са далече от опасните йонизиращи лъчения.

Опасността идва от повишаващия температурата ефект, който в определени случаи може да бъде критичен за някои човешки тъкани (напр. очи, стомах, пикочен мехур и тестиси). Все пак не може с абсолютна категоричност да се определят допустимите нива на облъчване с микровълни и кога те се превъращат в биологичен риск.
Някои научни доказателства...

* Изследване, проведено през 1992 год. (Raum & Zelt), твърди, че въвеждането на енергия и молекули в човешкото тяло, към които то не е привикнало, оказва по-скоро вреда, отколкото полза. Това е така, защото храната, подложена на микровълнова обработка, съдържа енергия и молекули, които не са присъщи за храната, подложена на друга термична обработка.

* Dr. Hans Ulrich Hertel (1991 год.) заедно с учени от университета в Луизиана публикуват изследване, според което готвенето в микровълнова фурна е с много по-голям риск за здравето на човека, отколкото използването на обикновена готварска печка. Той твърди, че тези уреди денатурализират храната, като оказват канцерогенен ефект върху кръвоносната система на човека.

* В своята книга "Ефекти от готвенето в микровълнова фурна върху здравето"д-р Лита Лий твърди, че от всяка микровълнова фурна изтича електромагнитно лъчение, което уврежда храната и преобразува вече готовите субстанции в опасни органични продукти.

При друго изследване, проведено в Русия, са получени следните резултати:

* Микровълновото облъчване на месо води до образуването на известни канцерогени;
* Мляко в комбинация със зърнена закуска, приготвено в такава фурна, води до преобразуването на аминокиселините във вредни продукти;
* Размразяването на замразени плодове е свързано с преобразуване на глюкозата в канцерогенни съставки;
* Канцерогенни свободни радикали се формират често и в кореноплодни зеленчуци, подложени на микровълново лъчение.

Руските учени също доказват подчертано структурно деградиране на тестваните храни, което води до понижаване на питателната им стойност от 60 до 90%. Факт, свързан с понижено количество на витамините В, С и Е, както и други полезни съставки.

Вярно е, че съществуват достатъчно противоречиви теории "за" или "против" използването на микровълновата фурна, но не бива да забравяме, че все пак живеем в 21 век - време на високи технологии и стандарти. Тези уреди са устроени така, че почти не излъчват микровълни извън защитния си кожух.

Да, вярно е и че променят състава на обработваните продукти, но, реално погледнато, всички други кулинарни методи за приготвяне на храна го правят. И ако все пак сте решили да не се лишавате от този универсален уред, ето няколко полезни съвета:

* Не пускайте печката празна;
* Не използвайте уреда, ако вратичката е повредена;
* Винаги стойте на поне 30 см от работещата микровълнова фурна;
* При приготвяне на ястия във фурната не използвайте живачни термометри;
* Ограничете използването на сол, тъй като този уред засилва вкуса на ястието;
* Намалете и количеството мазнина, защото микровълновата печка притежава способността да готви с мазнината на самите продукти, което пък от своя страна означава, че значително можете да намалите количеството калории за деня;
* Редуцирайте използването на алуминиево фолио. За предпочитане е да си набавите специално фолио за микровълнова печка;
* Бъдете внимателни, за да не постигнете ефекта на "гърмящата вода" или "яйцето бомба".

Несъмнено всеки, използващ често този уред, е попадал в ситуация, при която е прекалявал със затоплянето на чаша чай или кафе и тя експлодира. Ако използваме обикновен котлон, най-долният слой се загрява най-бързо, след което при разбъркване течността се темперира. При микровълновата фурна обаче почти целият обем се загрява равномерно, не се образува пара и течността експлодира дори при незначително разклащане.

Това може да бъде изключително опасно и да доведе до поне втора степен изгаряне. От друга страна, ако се опитате да сварите яйце в микровълновата фурна, непременно трябва да отчетете факта, че 95% от съдържанието на яйцето е вода.

За да не попадате в ситуация, при която съществува реален риск сериозно да се нараните или да се наложи да почиствате дълго време полуопечен белтък и жълтък, си осигурете ръководство за експлоатация, в което можете да намерите подробни препоръки с времената за оптимално загряване на различните продукти.

Ирена Стефанова
==============================
bb-team.org

Пуснато на: Пон Яну 25, 2010 12:34 pm Заглавие :

Микровълни

За илюстрацията на вълните се използва ситуацията, когато в спокойна вода хвърлим малко камъче. На мястото на падането, водата се разклаща и образува концентрични окръжности , напречни вълни разпространяващи се с еднаква скорост във всички посоки.

Електромагнетизмът започва с феномена, който произтича, когато през електрически проводник протече ток. Електрическия поток произвежда енергия извън проводника.

Микровълните, в печките, както и светлината преминават през стъкло и някой материали и проникват в други, предизвикват засилено трептене на молекулите им, което от своя страна причинява повишаване на температурата.

Водата е едно от най-добре абсорбиращите микровълните вещества и затова продуктите съдържащи най-много влага се готвят най-бързо в микровълнова печка.

Не е истина, че микровълните загряват храната отвътре навън равномерно, при размразяване или печене винаги има области с различна температура.

Възможно е при готвене на месо например да има част , която да не е изпечена добре, което е опасно, защото ако това месо е заразено с бактерии, те не са унищожени напълно, както се гарантира от печенето в нормална готварска печка.

Поради тази причина микровълновата обработка на храни не е намерила приложение в консервната промишленост.

Микровълните са подобни на светлината електромагнитни вълни без електричен заряд, движещи се праволинейно без да се влияят от магнитни полета. Открити са от американския радиоинженер Карл Гуте Янски през 1931 г.

Микровълните имат дължина на вълната от порядъка на сантиметри и честота от порядъка на гигахерци и принадлежат към групата на излъчване, наречена радиовълни и са най-малките в тази група.

Тъй като микровълните са много по-дълги в сравнение със светлинните вълни, те имат по-малка енергия и се детектират по-трудно. Точността, с която може да бъде определено положението на източника на вълни намалява с увеличаването на дължината на вълната. Затова е по-трудно да се определи мястото на един източник на микровълни, отколкото на светлинния.

Съществуването на микровълни в космоса показва, че звездите излъчват във всички дължини на вълните. Земната атмосфера пропуска светлинните и микровълните, но спира други електромагнитни вълни. Затова с помощта на спътници, обикалящи около Земята, извън нейната атмосфера се изследва пълния обхват на идващото от космоса излъчване. С помощта на такава апаратура учените успяха да детектират ултравиолетовите, рентгеновите и лъчите с много малка дължина – гама-лъчите.

Микровълните намират приложение в предаването на информация от едно място до друго, тъй като те могат да проникват през мъгла, дъжд, сняг и дим. По-дългите микровълни, с дължина на вълната 12 см. и честота 2.45 GHz се използват за затоплянето на храната в микровълновите фурни.
===========================
pishtov.com

Пуснато на: Пон Яну 25, 2010 12:52 pm Заглавие :

Физика на микровълновите фурни

Из историята

Историята на готвенето с микровълни е обвеяна с легенди. Тя започва през 1945 г. с едно откритие на Пърси Спенсър – човек, прочут с ненаситното си любопитство по отношение на всичко и герой от Втората световна война, работил по усъвършенстване на радарите.

Един ден, работейки с мощен магнетронен генератор в микровълновия диапазан, той почувствал странно усещане, когато минал близо до магнетрона и забелязал, че блокчето шоколад в джоба му се е стопило. Слез това той направил няколко бързи опита с царевица за пуканки и демонстрирал готварските ефекти на микровълните.

На следващия ден Спенсър решил да сложи до изхода на магнетрона едно яйце. В един отчет се казва, че “той и колегите му наблюдавали как яйцето започва да трепти и да се тресе. Един по-любопитен от тях се приближил, за да види по-добре какво става, и точно тогава яйцето експлодирало, пръскайки горещ жълтък по неговото очудено лице.”

Година по-късно компанията, в която работел Спенсър, показала модел на микровълнова фурна. Първите търговски модели били с размер на хладилник, стрували между 2000 $ и 3000 $ и магнетронът им се охлаждал с течаща вода. Съвременните по-малки, по-безопасни, по-надеждни и по евтини (на цена под 500 $) модели с въздушно охлаждане на магнетрона се появяват едва през 1967 г.

Днес, освен за приготвяне на храна, микровълновите фурни се използват в много и различни производства – за пастьоризация на зеленчуци, сушене при производство на хартия и текстил, за топлинна обработка на фармацевтични продукти, за вулканизация на каучук и еластомери и т. н.

Физика на микровълновата фурна

Както е известно, диапазонът на микровълните включва електромагнитни вълни с честоти от 300 MHz (λ = 1 m) до 300 GHz (λ = 1 mm). Домашните микровълнови фурни работят на честоти около 2,45 GHz, т. е. λ = 12,23 cm. Вълните се генерират от магнетрон и по вълновод постъпват в камерата, в която ще се поставя храната.

Камерата е с форма на паралелепипед и стените й са метални. От вътрешната страна на стъклената вратичка на фурната, както и пред гнездото, в което е поместена осветителната крушка, са поставени метални решетки, чиито отвори са вногократно по-малки от дължината на вълната, така че камерата фактически представлява един Фарадеев кафез.

В повечето микровълнови фурни храната се поставя върху въртяща се поставка, а по-скъпите модели са снабдени и с въртящ се рефлектор, разположен на тавана на камерата.

Попадащите върху металните стени микровълни се отразяват от тях така, както светлината се отразява от огледало. Дълбочината на проникване на вълните с дължина λ = 12,23 cm в алуминий, например, е само 1,2 μm.

Фиг. 1

Попадналите в камерата микровълни се отразяват от стените й и образуват стоящи вълни, в резултат на което полето в камерата се оказва нехомогенно – нула във възлите на вълните и максимално във върховете им.

Това би довело до неравномерно нагряване на поставената в камерата храна – появяват се т. нар. “горещи точки”, чието положение с течение на времето се променя, тъй като свойствата на загрявания продукт (а заедно с тях и скоростта на вълните в него) се променят с температурата. За да се избегне това се използва въртящата се поставка.

При наличие на въртящ се рефлектор пък се променят условията за възникване на стоящи вълни, т. е. в средно (честотата на въртене на рефлектора е неизмеримо по-малка от честотата на вълната) полето в камерата се хомогенизира.

Нагряване на храната в микровълновата фурна

Абсорбция на микровълните от водата. В микровълновите фурни по-голямата част от електромагнитната енергия се поглъща от молекулите на водата, които представляват електрични диполи. При ниски честоти на електричното поле диполите лесно следват промените на полето и тяхната ориентация се променя синхронно (във фаза) с полето.

При по-високи честоти инертността на молекулите и взаимодействията им с техните съседи затрудняват преориентацията на диполите и те изостават от променящото се поле. Накрая, при много високи честоти (1 – 10 THz) молекулите не могат повече да реагират на толкова бързи промени на полето.

В областта на гигахерцовите честоти изоставането на диполите по фаза спрямо електричното поле е причина за абсорбцията на енергия от полето – явление, известно като диелектрични загуби.

За изясняване на явлението на макроскопично равнище ще припомним, че простопериодичните функции на времето с кръгова честота ω се представят във вида Aeiωt, където А = аеiα е комплексната амплитуда на функцията, а α – фазовата й константа. С подобна функция се описва например и електричното поле Е, и поляризацията Р на средата, дължаща се на преориентацията на диполите.

Поради изоставането на поляризацията от променящото се поле обаче, фазовата константа на Р вече е не α, а друго число. И тъй като електричната индукция D на полето е сбор от ε0Е и Р, а от друга страна D = εε0E, то вече относителната електрична проницаемост ε на средата се оказва комплексно число: ε = ε1 + iε2.

Доказва се, че абсорбираната от диелектрика мощност е право пропорционална на имаигинерната част ε2 на електричната проницаемост и се описва с формулата:

(1)

,

където V е обемът на диелектрика, а Еeff – ефективната стойност на електричното поле.

Съществен за разбиране на процесите е фактът, че както реалната, така и имагинерната част на електричната проницаемост зависят съществено от кръговата честота ω на полето. Кривите на фиг.2 представляват графики на зависимостите ε1 = ε1(ω) и ε2 = ε2(ω) за водата при различни температури в интервала 0 ºС – 100 ºС.

фиг. 2. (от Chaplin M. South Bank Univ., London: www.lsbu.ac.uk/water/microwave.html

От фигурата се вижда например, че при 20 ºС графиката на ε1 започва при ниските честоти от статичната си стойност около 80, в гигахерцовия диапазон намалява и при оптически честоти става равно на около 1,78. Този факт обяснява и защо показателят на пречупване на водата е приблизително 1,33. Наистина, като вземем предвид формулата на Максуел и факта че магнитната проницаемост на водата е приблизително μ0, за показатела на пречупването й получаваме:

(2)

.

От същите графики се вижда, че ε2, от което зависи ефективното преобразуване на електромагнитната енергия във вътрешна енергия (т. е. повишението на температурата) има добре изразен максимум за честоти около 20 GHz. Доколкото обикновено храната се загрява от стайна температура (около 20 ºС) до 100 ºС, от фиг. 2 би следвало да се заключи, че честотата в микровълновите фурни би следвало да бъде между 20 и 100 GHz. Всъщност честотата се определя от съвсем друг критерий.

Дълбочина на проникването на микровълните във водата. На фиг.3 са показани графиките на зависимостта на реалната част на показателя на пречупване и на коефициента на абсорпция α на водата в зависимост от честотата за честоти от микровълновия диапазон (0,1 GHz) до областта на ултравиолетовите лъчи (1016 Hz). Вижда се, че коефициентът на абсорбция на водата расте значително чак до инфрачервената област, където стойностите му могат да достигнат до α > 103 cm-1. Тъй като дълбочината на проникване δ, т. е.

фиг. 3. (от Jackson J.D. 1975 Classical Electrodynamics,2nd edn (N. Y.: Wiley)

разстоянието, на което полето на вълната намалява е = 2,7182... пъти, е обратно пропорционална на α, това означава, че енергията на полето се поглъща в един слой, не по-дебел от 10-3 cm, т. е. от порядъка на 10 μm. (От графиката се вижда още, че между вибрационните възбуждения в инфрачервената област и електронните възбуждения в ултравиолетовата област коефициентът на абсорпция на водата има дълбок максимум, където α < 10-3 cm, което означава, че за видимата светлина дълбочината на проникване е от порядъка на 103 cm, т. е. около 10 m – факт, който обяснява прозрачността на водата.

Видът на графиката на α обяснява защо микровълновите фурни не работят на честоти в диапазона 20 – 100 GHz, където според фиг.2 преобразуването на енергията е най-ефективно. Наистина, размерите на храната, която искаме да обработим топлинно във фурната, са от порядъка на сантиметри.

Ако я облъчим с вълни от този диапазон, ще се загрее само един тънък слой с дебелина от порядъка на само няколко μm, който поради малката топлопроводност на храната ще прегори, а вътрешността й ще остане сурова. Изборът на по-ниската работна честота от 2,45 GHz осигурява по-равномерно нагряване на храната в целия й обем.

Често задавани въпроси

Зависи ли скоростта на нагряване от вида на храната? Казаното по-горе се отнася до чиста вода. Разбира се, водата е основният фактор, от който зависи загряването на храната. Ако обаче храната съдържа например сол, натриевите и хлорните йони също взаимодействат с вълните. Приетата от тях енергия йоните предават чрез удари на съседите си и по такъв начин ускоряват загряването.

Зависимостта на имагинерната част на електричната проницаемост на различни храни от процентното съдържание на вода в тях, а от там и ефективността на загряването, може да се оцени от вида на долната крива на фиг.4.

фиг. 4. (от Bengtsson N. E. and Ohlsson Th. 1974 Proc. IEEE 62 44-55.

Може ли лед да се топи в микровълнова фурна?

За честота 2,45 GHz имагинерната част на електричната проницаемост на леда е три до четири порядъка по-малка, отколкото на течната вода и в съответствие с формула (1) толкова пъти по-слаб е и ефектът на нагряване.

Това се дължи на факта, че водните молекули в леда имат фиксирани положения и връзките със съседите им затрудняват диполите да следват промените на полето. Ето защо за загряване на леден къс с 1 ºС е необходимо много повече време, отколкото за такова повишение на температурата на същото количество вода.

Въпреки това размразяването на лед във фурната е много по-бързо, отколкото ако бъде оставен при стайна температура. За целта микровълновата фурна работи в особен режим – тя периодично се включва за кратко време, след което се изключва за по-дълъг интервал и т. н..

Ако случайно на определено място част от леда се разтопи, когато фурната се включи, получената при топенето вода ще се загрее значително. По времето, когато фурната е изключена, приетото от водата количество топлина чрез топлопроводност се предава на околния лед, стопява нова част от него, при следващото включване вече се нагрява повече вода и т. н.

Могат ли микровълните да излязат от фурната?

Както бе отбелязано, за микровълните микровълновата фурна представлява Фарадеев кафез, така че практически те не могат да я напуснат. За повечето фурни равнището на радиация до повърхността им е около 1 % от допустимата граница от 5 mV/cm2. С отдалечаване от фурната интензитетът на радиацията бързо намалява, така че обикновено радиационната доза е далеч под 1/1000 от максималната допустима доза.

Тъй като повечето модели микровълнови фурни имат бутон, който едновременно изключва генерирането на вълните и отваря вратичката, може да възникне подозрението, че при натискане на този бутон навън може да излезе опасна радиация. За да се оцени тази опасност трябва да се има предвид, че затихването на полето на вълните след изключване на магнетрона става по експоненциален закон:

(3)

,

където Q е коефициентът на доброкачественост на фурната. За празна фурна той е от порядъка на 104, което гарантира, че полето намалява 1000 пъти за по-малко от 4,5 μs. Наличието на храна във фурната намалява коефициента на доброкачественост поне сто пъти, така че времето за 1000-кратното затихване намалява до 45 ns. Очевидно е, че никой не е в състояние да отворе вратичката толкова бързо.

Възможно ли е микровълните да променят химическия състав на храната? Някои хора допускат, че обработената в микровълнова фурна храна не е здравословна, тъй като облъчването й с микровълни предизвиква в нея химични реакции. За да предизвикат химични реакции, обаче, квантите на микровълните трябва да притежават енергия от порядъка на 1 eV.

Всъщност тяхната енергия е само 10-5 еV. Освен това може да се пресметне, че броят на фотоните в една обикновена микровълнова фурна е на порядъци по-малък от необходимия, за да протече много фотонна дисоциация или йонизация. Следователно загряването на храна в микровълнова фурна не променя химичния й състав.
=====================================
physica.hit

Пуснато на: Пон Яну 25, 2010 1:06 pm Заглавие :

Микровълните са електромагнитни вълни с дължина на вълната по-дълга от тази на инфрачервената светлина, но по-къса от тази на радиовълните.

Микровълните, известни още като радио вълни със свръх висока честота (СВЧ радио вълни), имат дължина на вълната приблизително в диапазона от 30 cm (честота = 1GHz) до 1 mm (300 GHz). Все пак, границите между долната граница на инфрачервената светлина, микровълните и УКВ радио вълните са условни и се приемат различно в различни области.

Съществуването на електромагнитни вълни, горната част от чиито спектър се нарича микровълни, е предречено от Джеймс Клерк Максуел през 1864 г. с известните уравнения на Максуел. През 1888 Хейнрих Херц е първият, който демонстрира съществуването на електромагнитни вълни, построявайки апарат, излъчващ радио вълни.

Забележка: над 300 GHz поглъщането на електромагнитното излъчване от земната атмосфера е толкова голямо, че тя е практически непроницаема за електомагнитното излъчване с тези честоти. За още по-високите честоти, атмосферата става отново прозрачна, в така наречените инфрачервен и оптичен честотни обхвати.
Генериране

Микровълните могат да бъдат генерирани с помощта на различни устройства, които най-общо се класифицират в две категории: полупроводникови устройства и вакуумни устройства. Полупроводниковите устройства се произвеждат от полупроводници като силиций или галиев арсенид, и включват полеви транзистори (FET), биполярни транзистори (BJT), диоди на Гън и лавинни диоди. Има разработени различни специализирани версии на обикновените транзистори, работещи с по-висока скорост, които е възможно да бъдат използвани за високочестотни приложения.

Вакуумните устройства, или иначе казано, устройствата с радиолампи, работят на принципа на насочено движение на електрони във вакуум под влиянието на управляващо електрично или магнитно полета. Радиолампите за свръх висока честота ca Mагнетрон, Клистрон, ЛБВ (лампа с бягаща вълна) и

вакуумни устройства. Полупроводниковите устройства се произвеждат от полупроводници като силиций или галиев арсенид, и включват полеви транзистори (FET), биполярни транзистори (BJT), диоди на Гън и лавинни диоди. Има разработени различни специализирани версии на обикновените транзистори, работещи с по-висока скорост, които е възможно да бъдат използвани за високочестотни приложения.

Вакуумните устройства, или иначе казано, устройствата с радиолампи, работят на принципа на насочено движение на електрони във вакуум под влиянието на управляващо електрично или магнитно полета. Радиолампите за свръх висока честота ca Mагнетрон, Клистрон, ЛБВ (лампа с бягаща вълна) и Жиротрон.

Интегралните схеми за СВЧ обхвата, наречени MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuit) се произвеждат най-често върху галиево арсенидни пластини.
Употреба

В микровълновата печка се използва магнетронен генератор за произвеждане на микровълни с честота около 2,45 GHz с цел Готвене на Храна. Микровълните готвят храната, като карат молекулите на водата в продуктите да вибрират. Вибрацията произвежда Топлина, която затопля храната. Като вземем предвид че органичната материя е съставена главно от вода, храната се приготвя много лесно по този метод.

Микровълните се използват в предаванията на комуникационните спътници (сателити), защото те преминават лесно през земната атмосфера с по-малко взаимодействие за разлика от вълните с по-ниска честота. Освен това, микровълните имат по-широка честотна лента отколкото радиовълните от останалата част на спектъра.

Радарите откриват местоположението, скоростта и други характеристики на отдалечени тела посредством насочено излъчване на радиовълни, от УКВ или СВЧ обхватите и приемане на отразените от тези тела вълни.

Безжични LAN протоколи, като Bluetooth и IEEE802.11g и b спецификациите, също използват микровълни в 2,4 GHz индустриалния обхват (устройствата, излъчващи в тези обхвати не се нуждаят от специално разрешение, например гореспоменатите микровълнови печки), а протоколът IEEE802.11a използва 5 GHz индустриален обхват. В много страни (без САЩ) е разрешено безжичното излъчване на Интернет на далечни разстояния (до 25 km) в обхвата 3,5 -4 GHz.

Кабелната телевизия и интернет достъпът през коаксиален кабел, а също и ефирната телевизия използват долния край на СВЧ обхвата. Микровълните могат да бъдат използвани за прехвърляне на енергия на дълги разстояния. След Втората Световна война са провеждани изследвания за проверка на тази възможност. През седемдесетте и осемдесетте години на двадесети векИнтегралните схеми за СВЧ обхвата, наречени MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuit) се произвеждат най-често върху галиево арсенидни пластини.

Употреба

В микровълновата печка се използва магнетронен генератор за произвеждане на микровълни с честота около 2,45 GHz с цел Готвене на Храна. Микровълните готвят храната, като карат молекулите на водата в продуктите да вибрират. Вибрацията произвежда Топлина, която затопля храната. Като вземем предвид че органичната материя е съставена главно от вода, храната се приготвя много лесно по този метод.

Микровълните се използват в предаванията на комуникационните спътници (сателити), защото те преминават лесно през земната атмосфера с по-малко взаимодействие за разлика от вълните с по-ниска честота. Освен това, микровълните имат по-широка честотна лента отколкото радиовълните от останалата част на спектъра.

Радарите откриват местоположението, скоростта и други характеристики на отдалечени тела посредством насочено излъчване на радиовълни, от УКВ или СВЧ обхватите и приемане на отразените от тези тела вълни.

Безжични LAN протоколи, като Bluetooth и IEEE802.11g и b спецификациите, също използват микровълни в 2,4 GHz индустриалния обхват (устройствата, излъчващи в тези обхвати не се нуждаят от специално разрешение, например гореспоменатите микровълнови печки), а протоколът IEEE802.11a използва 5 GHz индустриален обхват. В много страни (без САЩ) е разрешено безжичното излъчване на Интернет на далечни разстояния (до 25 km) в обхвата 3,5 -4 GHz.

Кабелната телевизия и интернет достъпът през коаксиален кабел, а също и ефирната телевизия използват долния край на СВЧ обхвата. Микровълните могат да бъдат използвани за прехвърляне на енергия на дълги разстояния. След Втората Световна война са провеждани изследвания за проверка на тази възможност. През седемдесетте и осемдесетте години на двадесети век НАСА проучва възможността спътници, снабдени със слънчеви батерии, да произвеждат енергия, и да я изпращат на Земята посредством микровълни.

Мазерът е устройство, подобно на лазера, но произвеждащо микровълни, а не светлина.

Приноси

Следните личности са допринесли за развитието на теорията на електромагнетизма, която е основата на днешното приложение на микровълните:

* Майкъл Фарадей,
* Джеймс Клерк Максуел,
* Хайнрих Херц,
* Александър Попов,
* Никола Тесла,
* Гулиелмо Маркони,
* Самуел Морз,
* Сър Уилям Томсън (лорд Келвин),
* Оливър Хевисайд,
* Лорд Рейлей и
* Оливър Лодж.

Вълни свръхвисокочестотни - радиочестотни електромагнитни вълни с дължина на вълната от 1 mm до 10 m (с честота от 300 MHz до 300 GHz); делят се на милиметрови (ENF), сантиметрови и дециметрови (SHF); = микровълни.

Понятието "микровълни" е добре познато във физиката.

Микровълните помагат при варене и печене, микровълни излъчват също така и радарните системи на летищата. Ултракъсите вълни на радиото и телевизията също са микровълни. Но докато споменатите вълни са измерими, то микровълните, които предизвиквали рак, са други: те можели да се уловят само с вълшебната пръчица или вилка. Те били толкова слаби, че не могли да се регистрират от съществуващите измервателни уреди.

За илюстрацията на вълните се използва ситуацията, когато в спокойна вода хвърлим малко камъче. На мястото на падането, водата се разклаща и образува концентрични окръжности , напречни вълни разпространяващи се с еднаква скорост във всички посоки.

Електромагнетизмът започва с феномена, който произтича, когато през електрически проводник протече ток. Електрическия поток произвежда енергия извън проводника.

Микровълните, в печките, както и светлината преминават през стъкло и някой материали и проникват в други , предизвикват засилено трептене на молекулите им, което от своя страна причинява повишаване на температурата.

Водата е едно от най-добре абсорбиращите микровълните вещества и затова продуктите съдържащи най-много влага се готвят най-бързо в микровълнова печка.

Не е истина, че микровълните загряват храната отвътре навън равномерно, при размразяване или печене винаги има области с различна температура. Възможно е при готвене на месо например да има част, която да не е изпечена добре, което е опасно, защото ако това месо е заразено с бактерии, те не са унищожени напълно, както се гарантира от печенето в нормална готварска печка.

Поради тази причина микровълновата обработка на храни не е намерила приложение в консервната промишленост.

Микровълните са подобни на светлината електромагнитни вълни без електричен заряд, движещи се праволинейно без да се влияят от магнитни полета. Открити са от американския радиоинженер Карл Гуте Янски през 1931 г. Микровълните имат дължина на вълната от порядъка на сантиметри и честота от порядъка на гигахерци и принадлежат към групата на излъчване, наречена радиовълни и са най-малките в тази група.

Карл Гуте Янски

Тъй като микровълните са много по-дълги в сравнение със светлинните вълни, те имат по-малка енергия и се детектират по-трудно. Точността, с която може да бъде определено положението на източника на вълни намалява с увеличаването на дължината на вълната. Затова е по-трудно да се определи мястото на един източник на микровълни, отколкото на светлинния.

Съществуването на микровълни в космоса показва, че звездите излъчват във всички дължини на вълните. Земната атмосфера пропуска светлинните и микровълните, но спира други електромагнитни вълни. Затова с помощта на спътници, обикалящи около Земята, извън нейната атмосфера се изследва пълния обхват на идващото от космоса излъчване. С помощта на такава апаратура учените успяха да детектират ултравиолетовите, рентгеновите и лъчите с много малка дължина гама-лъчите.

Микровълните намират приложение в предаването на информация от едно място до друго, тъй като те могат да проникват през мъгла, дъжд, сняг и дим. По-дългите микровълни, с дължина на вълната 12 см. и честота 2.45 GHz се използват за затоплянето на храната в микровълновите фурни.

Първата микровълнова печка пробвали с пуканки

Над 300 милиона домакинства в света правят манджи с радарни пещи

Както повечето съвременни изобретения микровълновата печка е страничен продукт на друга технология. През 1946 г. д-р Пърси Спенсър работи в лабораторията на "Рейтиън корпорейшън" в Бостън върху проект за разработка на радари. Само няколко години по-рано - през 1940 г., във Великобритания са направени първите свръхвисокочестотни (СВЧ) радиолокационни станции. Той изпитвал сърцевината на тези радари - генератор на СВЧ-трептения в сантиметровия диапазон, наречен магнетрон.

При експериментите изследователят Спенсър забелязва нещо необичайно - шоколадовият бонбон, който носел в джоба си, се разтопил. Той веднага праща свой подчинен да купи царевица за пуканки. Поставя царевичните зърна до магнетрона и се отдалечава.

Пуска захранването и с изследователски блясък в очите наблюдава как зърната цвърчат, пукат се и се пръскат из цялата лаборатория.
На следващата сутрин Спенсър решава да сложи яйце до магнетрона. Пристига, оборудван с чайник, изрязан отстрани, за да "пусне" през дупката вълните от магнетрона. Слага яйцето в чайника с махнат капак и пуска захранването. Негов колега полюбопитства да види какво ще стане.

Пред очите на двамата яйцето започва да се тресе и клати. Бързото повишаване на температурата в яйцето предизвикало огромно вътрешно налягане. Колегата на Спенсър силно се заинтригува. Приближава и поглежда през горния отвор на чайника, когато яйцето експлодира и изпръсква смаяното му лице с горещ жълтък.

Спенсър веднага прави логичния научен извод - стопеният шоколад, пуканките, а след това и взривеното яйце са резултат от въздействието на енергията в микровълните.

Но след като едно яйце може да бъде сготвено толкова бързо, защо и други храни да не могат? Спенсър започва да експериментира, като поставя магнетрона в затворена метална кутия. Така се създавала наситеност на електромагнитните вълни, които се отразяват от стените и не се губи енергия. С тези опити започва революция в готвенето, довела до създаването на микровълновата печка. След години това ще е бизнес за милиарди.

Инженерите в "Рейтиън" веднага започват да работят върху идеята на Спенсър, като доусъвършенстват конструкцията с цел устройството да намери практическо приложение. В края на 1946 г. "Рейтиън" предлага патент за използване на микровълните за готвене. За тестване в ресторант в Бостън се поставя прототип за затопляне на храна.

С времето хранителната индустрия започва да признава потенциалa и гъвкавостта на микровълните и започват да се търсят нови сфери за употребата им. Производителите вече използват микровълни за изсушаване на картофения чипс, за печене на кафе и фъстъци. Местото се размразява бързо и се правят полуфабрикати. Дори отстраняването на черупките на стридите вече е по-лесно.

В периода 1952-1955 г. компанията за бяла техника "Тапан" пуска на пазара първите модели за домакинството, които струват $1295. Те са високи около 60 см и работят на 220 волта. През 1965 г. "Рейтън" купува "Амана рефриджирейшън" и след 2 години пуска микровълнова печка на цена 500 долара. Тя е по-компактна, по-безопасна и по-удобна за работа от предишните модели.

Развитието на технологиите по-късно прави тези печки необходими за кухнята на всеки дом. Но за да стане това, трябвало да бъдат превъзмогнати много митове и страхове, които съпътствали новите "радарни печки". До 70-те години на XX век все повече хора разбират, че предимствата им са повече от рисковете, сред които в никакъв случай не са били раздухваните слухове, че радиацията им може да доведе до заболявания, слепота или безплодие.

След отпадането на страховете все повече американци оборудват кухните си с тези печки. През 1975 г. продажбата им в САЩ за пръв път надминава броя на купените газови печки. Статистиката за следващата година показа, че 17% от домакинствата в Япония готвят с микровълнови печки. В САЩ с такива уреди са оборудване 14% от домовете, или 9 милиона. Само за 2-3 години техният брой ще нарасне до 52 милиона.

Това съвпада с драстична промяна в навиците на готвене в САЩ, най-вече заради стремежа към пестене на енергия. Още тогава броят на микровълновите печки надминава този на миялните машини.
В наши дни това е огромна индустрия, произвеждаща "радарни печки" в дизайн и цвят за всяка кухня, както и за почти всеки джоб. Смята се, че в момента над 300 милиона домакинства по света разполагат с микровълнови печки.

Основи на спътниковите връзки

Принципът на осъществяване на връзка посредством сателитни спътници е доста опростена. Спътниковите системи за връзка предават сигнали от наземни приемопредаватели към спътникови ретранслатори (приемопредаватели намиращи се на самите спътници). Ретранслаторът приема сигналът от наземната станция в микровълновия диапазон, усилва го и го връща обратно към земята. Предаването от земята към спътника се нарича възходящ сигнал, а от спътника - нисходящ.

Параболичните антени при наземната станция са насочени към спътника, а уплътнените сигнали, съдържащи стотици канали постъпват в спътника във вид на свръхвисокочестотни вълни /микровълни/. Тези сигнали се пренасочват към отдалечения терминал. Благодарение на радиочестотното оборудване за модулация и демодулация на радиочестотния сигнал информацията може да се предава по всички мрежи.

Принципът за относителността - все още валиден

Увереността ни, че физичните явления протичат по един и същ начин във всички инерциални отправни системи, почива върху обобщаване и екстраполиране на резултатите от многобройни опити. Някои от обобщенията на Стандартния модел във физиката на частиците обаче предполагат нарушаване на принципа на Айнщайн за относителността, поради което повишаването на точността на опитите за проверката му е от особено значение за утвърждаването или отхвърлянето на тези модели.

В статията на J. A. Lipa et al. 2003 Phys. Rev. Lett. 90 060403 учени от Станфордския университет съобщават опитни резултати, които силно стесняват възможностите за нарушаване на принципа pа относителността. Те наблюдават електромагнитни микровълни в два цилиндрични резонатора - единият хоризонтален, а другият - вертикален.

Ако принципът за относителността не е строго изпълнен, орбиталното движение на Земята около Слънцето би следвало да влияе по различен начин върху вълните в двата резонатора. За четири от параметрите, чиито стойности биха били различни в двата случая при нарушаване на принципа, учените установяват, че са еднакви с точност 10-13, а за три други параметра - с точност 10-9.

Предвижда се точността на опитите да бъде увеличена в планираните за 2008 г. опити на Международната космическа станция.

Ще предават електрически ток без далекопроводи

Учени от френския Национален център за космически изследвания, използвайки технология от микровълновите фурни, са успели да предадат електроенергия на разстояние по въздуха, съобщи Би Би Си.

Разработката ще позволи електрическият ток да се транспортира без да се използват жиците на далекопроводите и без подземни кабели. Първо постоянният ток от мрежата се преобразува в микровълни с помощта на магнетрон. Същият магнетрон се използва и в микровълновите фурни, само че в случая той ще работи на други честоти. Чрез този метод за първи път ще бъде електрифицирано селище на о. Реюнион в Индийския океан, което се намира дъното на каньон с дълбочина километър.

Микровълни размразяват крилете на самолетите

Учени от Института за високотехнологични импулсни и микровълнови технологии в Карлсруе и Германският център за въздушни и космически пътувания създадоха нова система за микровълново нагряване за размразяване на крилете на самолетите, предава ДПА. Новата система е по-бърза, по-ефективна и с по-малък разход на енергия от традиционните методи за разледяване на самолетните криле, като системи с горещ въздух, електрическо загряване или различни видове антифриз.

Според авиоинженерите системите с горещ въздух не осигуряват достатъчно топъл въздух за новите самолетни механизми. От друга страна, икономичните самолети с малък разход на гориво и лека конструкция се подсилват с въглеродна нишка, която пречи на топлината да премине към замръзналите криле. Микровълните обаче са в състояние да преминат през покрития с въглеродна нишка материал и не нарушават функционирането на бордовата електроника.

Добре ли е да използваме микровълнови фурни?

Микровълните, които излъчва магнетрона са с честота 2450 MHz. В честотния спектър, това е в радарния обхват над UHF телевизионните канали, много по ниско от светлинния диапазон, т.е. те са много далеч от опасните йонизиращи лъчения.

Ако се говори за опасност, можем да обърнем внимание единствено на повишаващия температурата ефект, който се явява критичен за някои човешки тъкани, например очите, тестисите, стомаха, пикочния мехур.

Не може да каже с категоричност кои са пределно допустимите нива на облъчване с микровълни и какви нива представляват биологичен риск.

Стандартът за микровълновите печки гласи: На разстояние 5 см от работещата микровълнова фурна излъчването не трябва да надхвърля 5 mW/cm-2 , но няма единно мнение по въпроса това достатъчно ли е или не.
=======================================
referati.org