How big is Mikrolaine lainepikkus?

Mikrolained on raadiolained raadiospektri kõrgsageduslikus otsas, lainepikkusega umbes 1 millimeetrist 1 meetrini. Sellel saidil on näidatud mikrolaine, mille lainepikkus on 1 sentimeeter. See on 10 korda suurem lühima mikrolaine lainepikkusest ja sajandik pikima omast, seega riba lühema otsa pool.

Lainepikkus

Mikrolained on nagu valguski elektromagnetlained: elektri- ja magnetenergia lained, mis liiguvad koos läbi ruumi. Laine lainepikkus on kaugus ühest harjast järgmiseni. Laine sagedus on harjade arv, mis läbivad ühe punkti sekundis, mõõdetuna hertsides. Mida lühem on lainepikkus, seda suurem on sagedus.

1-sentimeetrise lainepikkusega mikrolaine sagedus on umbes 30 gigahertsi, seega läbib punkti igas sekundis umbes 30 miljardit harja. USA töökohaohutuse amet Occupational Safety and Health Administration (OSHA) määratleb mikrolainetena sagedused 300 megahertsist (300 miljonit harja sekundis) kuni 300 gigahertsini. Need sagedused vastavad lainepikkustele 1 meetrist kuni 1 millimeetrini.

Rahvusvaheline Telekommunikatsiooniliit (ITU), mis kooskõlastab raadiokasutust kogu maailmas, nimetab raadiosagedusalasid nende lainepikkuse järgi. See nimetab sagedusi 3–30 gigahertsi „sentimeeterlaineteks“ ja sagedusi 30–300 gigahertsi „millimeeterlaineteks“. Sagedusel 29,98 gigahertsi asub 1-sentimeetrine laine sentimeeterlainete riba kõige ülemises otsas.

Suuruste võrdlused

• Kaks 1-sentimeetrist lainet, otsakuti ritta pandud, ulatuksid veidi rohkem kui USA sendi laiuseni; sendi läbimõõt on 19 millimeetrit.
• Tavalise klaaskuulikese läbimõõt on 1,6 sentimeetrit, seega on see umbes 1,6 lainepikkuse laiune.
• Mikrolaineahjud kasutavad umbes 12 sentimeetri pikkuseid laineid, mis on 12 korda pikemad kui 1-sentimeetrine laine.
• Nähtava valguse pikimad lained, punane valgus, on umbes 700 nanomeetri pikkused. Nanomeeter on meetri miljardik, seega on 1-sentimeetrine mikrolaine umbes 14 000 korda pikem.

Milleks mikrolaineid kasutatakse

Mikrolaineahi tekitab laineid elektronlambiga, mida nimetatakse magnetroniks. Lained põrkavad tagasi ahju metallseintelt ning läbivad klaasi, paberit ja plasti, kuid toit neelab need. Lained panevad toidus olevad veemolekulid võnkuma ja see liikumine tekitab soojuse, mille tõttu toit valmib.

Mikrolained edastavad ka telefoni- ja televisioonisignaale ning radar kasutab neid kiiresti sõitvate autode tuvastamiseks. Doppleri ilmaradar kasutab neid tormide jälgimiseks ning enamik sidesatelliite saadab nende abil signaale maapinnale. Kosmosesides nimetatakse sagedusi 27,5–30 gigahertsi, mille lainepikkus on 1,0–1,1 sentimeetrit, 30-gigahertsiseks sagedusalaks.

Mikrolained varajasest universumist

1965. aastal mõõtsid Bell Telephone Laboratoriesi töötajad Arno Penzias ja Robert Wilson USA New Jersey osariigis Holmdelis 6-meetrise sarvantenniga raadiomüra. Lainepikkusel 7,35 sentimeetrit, mis on umbes seitse korda pikem kui sellel saidil näidatud laine, registreerisid nad rohkem müra, kui nad suutsid seletada. Müra tuli taevas igast suunast ühtlaselt.

Princetoni ülikooli füüsikute kaasnev artikkel pakkus seletuse. Müra oli kosmiline mikrolainetaustkiirgus: valgus, mis vabanes, kui universum oli umbes 380 000 aastat vana, ning täidab kogu universumit. Penzias ja Wilson jagasid 1978. aasta Nobeli füüsikapreemiat „kosmilise mikrolainetaustkiirguse avastamise eest“.

Allikad

• Microwaves. NASA Science, 2023.
• Anatomy of an Electromagnetic Wave. NASA Science, 2023.
• What are the Energy Range Definitions for the Various Types of Electromagnetic Radiation?. NASA High Energy Astrophysics Science Archive Research Center, 2021.
• Visible Light. NASA Science, 2023.
• Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.
• Radiofrequency and Microwave Radiation. Occupational Safety and Health Administration.
• Recommendation ITU-R V.431-8: Nomenclature of the frequency and wavelength bands used in telecommunications. International Telecommunication Union, 2015.
• Microwave Oven Radiation. US Food and Drug Administration, 2023.
• Coin Specifications. United States Mint, 2026.
• Tournament Rules. National Marbles Tournament.
• A Measurement of Excess Antenna Temperature at 4080 Mc/s. Penzias and Wilson, The Astrophysical Journal, 1965.
• The Nobel Prize in Physics 1978. Nobel Prize Outreach.