Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
คลื่นไฟฟ้าแม่เหล็ก (คลื่นไมโครเวฟ (ประโยชน์คลื่นไมโครเวฟ…
คลื่นไฟฟ้าแม่เหล็ก
คลื่นไมโครเวฟ
เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Wave) ความถี่สูงชนิดหนึ่งที่สายตาไม่สามารถมองเห็นได้ แต่สามารถวัดได้โดยใช้เครื่องมือเฉพาะเท่านั้น และเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเช่นเดียวกันคลื่นแสงอัลตราไวโอเลต (Ultraviolet) คลื่นรังสีเอ๊กซ์ และคลื่นรังสีแกมมา เป็นต้น แต่มีความถี่คลื่นน้อยกว่า
advertisement
คลื่นไมโครเวฟมีความยาวคลื่นในช่วง 1 mm ถึง 1 m มีความถี่ของช่วงคลื่นในช่วง 300 MHz ถึง 300 GHz ซึ่งมีความถี่คลื่นสูงสุดประมาณ 2,450 ล้านรอบ/วินาที โดยมีใช้ทางอุตสาหกรรมที่ความถี่ในช่วง 915 – 2,450 MHz ส่วนคลื่นความถี่ไมโครเวฟที่เหลือจะสงวนไว้ใช้ในการวิจัยและงานอื่นๆ
-
ประโยชน์คลื่นไมโครเวฟ
-
-
ใช้ในทางการแพทย์ สำหรับการฆ่าเชื้อ หรือการรักษาโดยการใช้ความร้อน โดยความมีช่วงความยาวคลื่นที่ยาวกว่าคลื่นไมโครเวฟที่ใช้ปรุงอาหารหรือมีความถี่คลื่นน้อยกว่านั่นเอง เพราะการรักษาอาการป่วยของมนุษย์จะต้องใช้ความร้อนในขนาดที่ร่างกายทนได้ ห้ามการใช้ความร้อนสูง เช่น การรักษาอาการปวดเมื่อยของกล้ามเนื้อหรือข้อ โดยใช้คลื่นไมโครเวฟความถี่ต่ำที่ให้ความร้อนเพียงอุ่นๆ ส่วนการรักษา และทำลายเซลล์มะเร็งในร่างกาย แพทย์จะใช้คลื่นไมโครเวฟที่มีความถี่สูงขึ้นมาเล็กน้อย
ใช้เป็นแหล่งกระตุ้นให้เกิดความร้อนภายในอาหารหรือใช้ประกอบอาหารให้สุก หรือที่นิยมเรียกว่า เตาไมโครเวฟ รวมถึง ใช้เป็นแหล่งให้ความร้อนในกระบวนการผลิตทางอุตสาหกรรม โดยใช้คลื่นความถี่ในช่วง 915 – 2,450 MHz
-
-
การถ่ายเทความร้อนของคลื่นไมโครเวฟ
ตัวคลื่นไมโครเวฟเองไม่ได้เป็นตัวให้ความร้อน แต่ความร้อนที่เกิดขึ้นในวัสดุนั้นเกิดจากการดูดซับคลื่นไมโครเวฟแล้วเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อน โมเลกุลมีขั้วในผลิตภัณฑ์อาหารซึ่งก็ คือ น้ำ ส่วนที่เกิดปฎิสัมพันธ์กับคลื่นไมโครเวฟ (interaction)
การเกิดความร้อนจากคลื่นไมโครเวฟ
ไมโครเวฟทำให้อาหารสุกได้ เนื่องจากอาหารมีการดูดซับพลังงานคลื่นไว้ และคลื่นไมโครเวฟทำให้โมเลกุลของน้ำในอาหารสั่นสะเทือน และชนกับโมเลกุลอื่นๆจนเกิดเป็นพลังงานจลน์ และพลังงานจลน์ที่เกิดขึ้นนี้ จะค่อยๆเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อนแทน
-
รังสีอัลตราไวโอเลต
รังสีอัลตราไวโอเลต หรือรังสียูวี (UV) นอกจากจะช่วยกระตุ้นให้ร่างกายผลิตวิตามินดีแล้ว ยังนำมาใช้รักษาโรคหลายชนิด เช่น ด่างขาว สะเก็ดเงิน โรคกระดูกอ่อนในเด็ก เป็นต้น อย่างไรก็ตาม หากได้รับรังสียูวีติดต่อกันเป็นเวลานานโดยไม่ป้องกัน อาจส่งผลกระทบต่อร่างกายส่วนต่าง ๆ เช่น ผิวหนัง ดวงตา ระบบภูมิคุ้มกัน เป็นต้น
รังสียูวีแบ่งออกเป็น 3 ชนิดหลัก ๆ ตามความยาวคลื่นที่ต่างกัน คือ รังสียูวีเอ (UVA) รังสียูวีบี (UVB) และรังสียูวีซี (UVC)
รังสียูวีเอ (UVA) มีความยาวคลื่นอยู่ในช่วง 320-400 นาโนเมตร และไม่ถูกดูดซับจากชั้นบรรยากาศที่ห่อหุ้มโลก คนเราจึงได้รับรังสีชนิดนี้มากกว่าชนิดอื่น ๆ
รังสียูวีบี (UVB) มีความยาวคลื่นอยู่ในช่วง 290-320 นาโนเมตร ชั้นบรรยากาศที่ห่อหุ้มโลกดูดซับรังสีชนิดนี้ไม่ได้ทั้งหมด ทำให้มีบางส่วนตกลงมายังพื้นโลก
รังสียูวีซี (UVC) มีความยาวคลื่นอยู่ในช่วง 220-290 นาโนเมตร ชั้นบรรยากาศโลกสามารถดูดซับรังสียูวีซีจากธรรมชาติไว้ได้ทั้งหมด รังสีชนิดนี้จึงไม่ตกลงมายังพื้นโลก
-
-
-
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เกิดจากการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic disturbance) โดยการทำให้สนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็กมีการเปลี่ยนแปลง เมื่อสนามไฟฟ้ามีการเปลี่ยนแปลงจะเหนี่ยวนำให้เกิดสนามแม่เหล็ก หรือถ้าสนามแม่เหล็กมีการเปลี่ยนแปลงก็จะเหนี่ยวนำให้เกิดสนามไฟฟ้า
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นคลื่นตามขวาง ประกอบด้วยสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่มีการสั่นในแนวตั้งฉากกัน และอยู่บนระนาบตั้งฉากกับทิศการเคลื่อนที่ของคลื่น
-
สเปกตรัม (Spectrum) ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะประกอบด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่และความยาวคลื่นแตกต่างกัน ซึ่งครอบคลุมตั้งแต่ คลื่นแสงที่ตามองเห็น อัลตราไวโอเลต อินฟราเรด คลื่นวิทยุ โทรทัศน์ ไมโครเวฟ รังสีเอกซ์ รังสีแกมมา
-
-
รังสีเอกซ์
รังสีเอกซ์เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่งเช่นเดียวกับคลื่นไมโครเวฟ อินฟราเรด แสงขาว อัลตราไวโอเลต และรังสีแกมมา โดยรังสีเอกซ์เป็นรังสีที่มีพลังงานสูง มีสมบัติบางประการเหมือนคลื่น และสมบัติบางประการเหมือนอนุภาค มีความยาวคลื่นอยู่ในช่วง 0.01-10 นาโนเมตร ซึ่งเป็นความยาวคลื่นที่อยู่ระหว่างรังสีอัลตราไวโอเลตกับรังสีแกมมา และมีความถี่อยู่ในช่วง 3x1016 ถึง 3x1019 Hz
ประเภทของรังสีเอกซ์
- ฮาร์ดเอกซเรย์ (Hard x-rays) เป็นรังสีเอกซ์ที่มีพลังงานสูง มากกว่า 5-10 keV จึงมีอำนาจในการทะลุทะลวงสูง มักถูกนำมาใช้ทางการแพทย์ เช่น การเอกซเรย์กระดูก เนื่องจากมันมีอำนาจทะลุทะลวงเนื้อเยื่อแต่ไม่สามารถผ่านกระดูกได้ และรักษาความปลอดภัยในสนามบิน เช่น การตรวจหาวัตถุต้องสงสัย
- ซอฟต์เอกซเรย์ (Soft x-rays) เป็นรังสีเอกซ์ที่มีพลังงานต่ำกว่าฮาร์ดเอกซเรย์ จึงมีอำนาจทะลุทะลวงน้ำได้ลึกประมาณ 1 ไมโครเมตรเท่านั้น
การค้นพบรังสีเอกซ์
นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน วิลเฮล์ม คอนราด เรินต์เกน (Wilhelm Conrad Roentgen) ค้นพบรังสีเอกซ์โดยบังเอิญในปี 1895 จากการศึกษารังสีแคโทดภายในหลอดสุญญากาศ เขาตั้งข้อสังเกตว่ามีรังสีชนิดหนึ่งที่มองไม่เห็นและมีอำนาจทะลุทะลวงสูง และเรียกมันว่า รังสีเอกซ์
ประโยชน์ของรังสีเอกซ์
ความเสียสละของนักวิทยาศาสตร์นำมาซึ่งการค้นพบที่เป็นประโยชน์ของมวลมนุษยชาติ โดยเฉพาะประโยชน์ทางการแพทย์ เพราะภายหลังมีการนำรังสีเอกซ์มาใช้ในการวินิจฉัยทางการแพทย์ เช่น การตรวจหามะเร็งปอด นิ่วในไต การถ่ายภาพโครงสร้างกระดูกและฟัน ตลอดจนนำมาใช้ในการรักษา
-
คลื่นวิทยุ
1.ระบบเอเอ็ม (AM) หมายถึงระบบการผสมคลื่นที่เมื่อผสมกันแล้วทำให้ความสูงของคลื่นวิทยุเปลี่ยนแปลงไปตามคลื่นเสียง จึงเรียกว่าการผสมทางความสูงของคลื่น (Amplitude Modulation) หรือ AM วิทยุ AM ให้คุณภาพของเสียงไม่ดีนัก เพราะเกิดการรบกวน ได้ง่าย เช่น ถูกรบกวนจากสถานีข้างเคียง เครื่องใช้ไฟฟ้า และที่สำคัญคือการรบกวนจากธรรมชาติ ได้แก่ เวลาฝนตก ฟ้าแลบ ฟ้าผ่า สภาพอากาศที่แปรปรวนมากๆ จะทำให้เสียงขาดหายเป็นช่วงๆ การส่งวิทยุ AM แบ่งความถี่การใช้งานออกเป็นช่วงคลื่น (Band) ต่างๆ
-
1.2 MW (Medium Wave) ความถี่ 535 -1605 KHz เป็นความถี่ของวิทยุ AM ส่วนใหญ่ที่ใช้ในประเทศไทย จำนวนกว่า 200 สถานี กระจายอยู่ทั่วประเทศ โดยทั่วไปส่งได้ไกลประมาณ 200 กิโลเมตร
1.3 SW (Shot Wave) ความถี่ 3 -30 MHz คุณภาพเสียงไม่ดี แต่ส่งไปได้ไกลมากนับพันกิโลเมตร จึงสามารถส่งกระจายเสียงได้ถึงข้ามทวีป
2.ระบบ เอฟเอ็ม (FM) เป็นการผสมคลื่นทางความถี่ (Frequency Modulation) คือคลื่นวิทยุที่ผสมกับคลื่นเสียงแล้ว จะมีความถี่ไม่สม่ำเสมอ เปลี่ยนแปลงไปตามคลื่นเสียง แต่ความสูงของคลื่นยังคงเดิม วิทยุ FM ส่งด้วยความถี่ 88 -108 MHz ในประเทศไทยมีจำนวนกว่า 100 สถานี กระจายอยู่ตามจังหวัดต่างๆ ทั่วประเทศ ให้คุณภาพเสียงดีเยี่ยม ไม่เกิดสัญญาณรบกวนจากสภาพอากาศแปรปรวน แต่ส่งได้ในระยะประมาณไม่เกินประมาณ 150 กิโลเมตร ปัจจุบันนิยมส่งในแบบ สเตอริโอ ที่เรียกว่าระบบ FM Sterio Multiplex ซึ่งเครื่องรับวิทยุสามารถแยกสัญญาณแอกเป็น 2 ข้าง คือ สัญญาณสำหรับลำโพงด้านซ้าย (L) และ สัญญาณสำหรับลำโพงขวา (R)
คลื่นโทรทัศน์
คลื่นโทรทัศน์มีความถี่ประมาณ 10ยกกำลัง8 เฮิรตซ์ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่สูงขนาดนี้จะไม่สะท้อนที่ชั้นไอโอโนสเฟียร์ แต่จะทะลุผ่านชั้นบรรยากาศไปนอกโลก ดังนั้นในการส่งคลื่นโทรทัศน์ไปไกลๆ จะต้องใช้สถานีถ่ายทอดคลื่นเป็นระยะๆ เพื่อรับคลื่นโทรทัศน์จากสถานีส่งซึ่งมาในแนวเส้นตรง แล้วขยายให้สัญญาณแรงขึ้นก่อนที่จะส่งไปยังสถานีที่อยู่ถัดไป เพราะสัญญาณเดินทางเป็นเส้นตรง ดังนั้นสัญญาณจะไปได้ไกลสุดเพียงประมาณ 80 กิโลเมตร บนผิวโลกเท่านั้น ทั้งนี้เพราะผิวโลกโค้ง หรืออาจใช้คลื่นไมโครเวฟนำสัญญาณจากสถานีส่งไปยังดาวเทียมซึ่งโคจรอยู่ในวงโคจรที่ตำแหน่งหยุดนิ่งเมื่อเทียบกับตำแหน่งหนึ่งๆ บนผิวโลก นั่นคือดาวเทียมมีความเร็วเชิงมุมเดียวกับความเร็วในการหมุนรอบตัวเองของโลก จากนั้นดาวเทียมจะส่งคลื่นต่อไปยังสถานีรับที่อยู่ไกลๆได้
เพราะคลื่นโทรทัศน์ที่มีความยาวคลื่นสั้น ไม่สามารถเลี้ยวเบนอ้อมผ่านสิ่งกีดขวางขนาดใหญ่ได้ ดังนั้นเมื่อคลื่นโทรทัศน์กระทบรถยนต์หรือเครื่องบิน จะเกิดปรากฏการณ์แทรกสอดกับคลื่นที่ส่งมาจากสถานีแล้วเข้ากับเครื่องรับสัญญาณพร้อมกัน ทำให้เกิดภาพซ้อนในจอภาพ ฉะนั้นเพื่อให้ได้ภาพคมชัดเจน ปัจจุบันจึงนิยมใช้ระบบส่งสัญญาณโทรทัศน์ตามสาย
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
