Исследование СВЧ излучений

Кияновський О.М. к.х.н., доцент 
Даниленко А.Е., Решетникова М.О. ст. I к ПЦБ

Сверхвысокочастотное  (СВЧ) излучение  - электромагнитные волны  длиной от 0,001 м до 1 м - широко используют в радиолокации, радионавигации, спутниковом телевидении, мобильной телефонии и т.д. 

Первоначально задача создания мощного генератора СВЧ излучения связана с радиолокацией, с необходимостью «видеть» на экране радара малые по размерам предметы, такие, например, как перископы подводных лодок. Чем меньше длина волны, тем более малые тела различает радар.

При длине волны 3 см частота n=1010 Гц, а период Т=10-10 с.

Для генератора таких волн электрические лампы непригодны, ведь при скорости 107 м/с электроны за время 10-10 с пройдут путь всего лишь 1 мм.

Радиоволны сантиметрового диапазона генерируются с помощью клистронов и магнетронов. В клистронах волны создаются приблизительно так, как звуки в органной трубе или свистке.

 Большие мощности получают с помощью магнетронов (рис. 1).

В них между катодом и анодом  существует высокое напряжение ( > 3 кВ). Магнитное поле перпендикулярно скорости электронов и заставляет их вращаться по окружности (индукция магнитного поля перпендикулярна плоскости рисунка, показано точками).

Двигающиеся с ускорением электроны излучают электромагнитные волны в СВЧ диапазоне.  

В быту широко используется СВЧ излучение в микроволновых печах. Мы использовали такую печь для изучения свойств СВЧ излучений. Мощности магнетрона можно оценить по нагреву воды. Для данного образца она была близка к 800 Вт. Наличие СВЧ излучения легко обнаружить с помощью свечения газа в неоновой лампе. Эта же неоновая лампа позволяет «видеть» выход излучения наружу. Оказывается, что  перфорированный металлический лист в дверце и несколько слоев пластмассы не пропускают СВЧ излучения. Слой диэлектрика оказался толщиной около 3 см, что соответствует ?  длины волны. Как известно, в этом случае в результате интерференции гасится  излучение. По нагреву различных материалов можно судить о поглощении ими микроволн, об особенностях строения молекул вещества. Так что обыкновенная бытовая микроволновая печь может многое рассказать о свойствах СВЧ излучений.