“マイクロ波”という言葉を聞いたときに最初に頭に浮かぶのは何ですか？”まあ、それはあなたが再加熱や食品を調理するために最近使用している可能性があります電子レンジでなければなりません。 電子レンジは確かにマイクロ波放射の最も人気のあるアプリケーションですが、料理はマイクロ波が良い唯一のものだと思う場合は、広く私たちの日常生活の中でその重要性を過小評価しています。 私達がマイクロ波の他の使用を論議する前に、私達が言葉”マイクロ波によって何を意味するか最初に理解しようか。「私たちの周りに存在するものを見ることを可能にする可視光は、いくつかの他のタイプの放射線を含む電磁スペクトルの一部です。 本質的に、すべてのEM放射は、異なる周波数および波長を有する光の速度で（自由空間でのみ）移動する横方向の電気および磁気波である。 マイクロ波は、その波長が{10}^{-3}から{10}^{-1}メートルの範囲の間にあるようなEM放射であり、したがって”マイクロ波”という名前である。”対応する周波数は、の範囲の間にあります{3}{×}{10}^{9} – {3}{×}{10}^{11} Hzは、マイクロ波がよりエネルギッシュであることを意味し、したがって、これらは遠い範囲に少ない減衰と信号を運ぶために、より適しています。 このような寸法は、時間の経過とともにいくつかの用途でマイクロ波を使用可能にした。 のは、電子レンジのいくつかの用途を見てみましょう:

1. 無線通信

無線通信は、マイクロ波技術の最も優れた驚異の一つです。 マイクロ波が世界中のデータをどのように送信するのに役立つかを理解しようとしましょう。 あなたの携帯電話（またはラップトップ、タブレット、等のような他の無線装置を使用する時はいつでも。）、インターネットまたは音声通話のいずれかのために、それは目に見えないマイクロ波放射の形で情報を送信または受信する。 これらのマイクロ波は、セルアンテナによってピックアップされ、宛先アンテナに向かって送信され、最終的にエンドユーザーに送信されます。 世界のモバイル伝送の半分以上は、安全なマイクロ波ネットワークリンクを介して行われます。 費用対効果は、マイクロ波をEMスペクトル間の無線通信のための好ましい選択肢とする最も顕著な特徴の一つである。 マイクロ波は、はるかに迅速にインストールするには、生成するために安価であり、ケーブル伝送とほぼ同じくらい安全です。 低減衰のため、マイクロ波は空気、煙、雨、または霜を効率的に通過することができますが、マイクロ波は視線技術であるため、その範囲は地球の曲率に この問題は、伝送プロセスに光ファイバを組み込むことによって発生します。 光ファイバは、地球の曲率のためにマイクロ波が不十分な地域や、山が障害を引き起こす可能性のある地域にデータを送信するのに役立ちます。 短距離距離（数キロ）では、マイクロ波リンクは、何百万人もの人々が同時にFacebookの投稿をアップロードするのに十分な容量のギガビットを提供することがで ここでは、あなたの日常生活の中で遭遇する可能性がありますいくつかのマイクロ波ベースの通信技術のリストです。

• GSM、2Gから4G。

• ワイヤレスブロードバンドシステム（Wi-Fi)

• ワイヤレスローカルエリアネットワーク(WLAN)

• 屋外の放送伝達（例えばニュースバン)

• 銅/光ファイバー回線を必要とせずに、遠隔地および地域の電話交換機を主要な交換機にリンクします

• 航空機通信アドレッシングおよび報告システム（ACARS)

• 衛星ディッシュアンテナ

• 宇宙船通信システム

2. ナビ

何世紀にもわたって、人類は地質学的位置とナビゲーションの彼らの認識に精度をもたらすためにいくつかの方法を開発してきました。 衛星ナビゲーションシステム（satnavs）のおかげで、人間はもはや非おなじみの地形を介してそれらを導くために星に依存していません。 私たちの多くは、地球上の私たちの位置を見つける全地球測位システム（GPS）に精通しています。 これは、衛星、地上局、および受信機を含む三部構成のシステムです。 GPSは、固有の周波数、波長、振幅、位相、またはこれらのパラメータのいくつかの組み合わせを有する各信号でマイクロ波を使用する。 これらの衛星から放出されたマイクロ波信号は、それらが互いにどれだけ離れているか（少なくとも三つの衛星）を計算するために使用され、また、それらが測定されている場所のデバイスからも計算される。 このプロセスはTrilaterationとして知られています。 今日では、米国のGPS、インドのNAVIC、ロシアのGLONASS、中国のBieDuoナビゲーションシステム、欧州連合のガリレオなどのようないくつかの地域satnavシステムがあります。

3. レーダー

マイクロ波技術は、第二次世界大戦の初め以来、いくつかの軍事用途の不可欠な部分となっています。 実際、マイクロ波技術は第二次世界大戦の流れを変えたものとして広く考えられており、特にマイクロ波技術を組み込んだ装置はレーダー（無線検出と測距）であった。 これは、電波ビームが経路内の障害物から跳ね返った後に放出され、記憶される放射位置技術である。 第二次世界大戦以前は、航空機、船舶、その他の砲兵船の検出に3-30MHzの周波数の短波電波が使用されていました。 空軍技術の進歩により、これらの周波数は防衛のためにそれほど効率的ではありませんでした。 長距離マイクロ波は第二次世界大戦のずっと前に発見されていたが、その世代に必要なツールは、アメリカの物理学者アルバート-ハルが最初にキャビティ-マグネトロンを発見した1920年まで利用できなかった。 ハルマグネトロンはラジオ受信機の増幅器として，また低周波発振器として試験した。 これは、15kHzの周波数で20kWの電力を生成することが判明しました。 第二次世界大戦中、ジョン-ランドールとハリー-ブートはハルのコンセプトに基づいて現代のキャビティ-マグネトロンを構築し、センチメートルバンド-レーダーを生み出した。 今日では、彼の技術は、気象予報業務のための気象学者によって、またドップラー効果を測定することにより、過走行車のチェックを維持するために、法執行機関によって、航空機の位置、海上交通ナビゲーションを含む様々な産業のいくつかのセクターで使用されています。

4. 分光法

分光法は、主に物質とEM放射の相互作用に基づく分析技術です。 分子の構造や挙動を理解するための最も重要なツールの一つです。 原子および分子は、それらがEM放射と相互作用するときにそれらの状態を変化させる。 この変化は、光子の放出として観察され、研究中の原子または分子の特定の特性のいくつかの変化を引き起こす。 マイクロ波を分光法に用いることは、主に分子内の回転エネルギー準位の遷移に関係しているが、マイクロ波分光法を用いて調べることができるのは、回転時に変化する恒久的な双極子を持つ分子のみである。 これは、この双極子に垂直であり、分子の質量中心を通過する軸の周りに分子にトルクを付与するために、光子の振動場のために分子全体に電荷差がなければならないためである。 マイクロ波分光法は、マイクロ波領域の光子を利用して、分子の量子回転エネルギー準位間の遷移を引き起こす。 マイクロ波周波数を組み込んだ最も広く使用されている分光技術の1つは、

ESRまたはEPRです。: 電子スピン共鳴は、電子常磁性共鳴としても知られており、不対電子を有する分子を研究するために使用される分光法である。 このような電子に磁場が印加されると、電子の双極子モーメントにトルクを発揮する（電子の双極子モーメントは、電子の固有角運動量、または電子の”スピン”から生じる）。 このトルクにより、主量子数nに関連する鋭いスペクトル線が、スピン量子数に関連する複数の密接に間隔をあけられた線に分裂し、空間内の電子の向きを指定する（ゼーマン効果）。 このような系にマイクロ波を印加すると、マイクロ波光子が電子に吸収され、二つのスピン量子状態間の遷移を引き起こし、共鳴条件を満たす。 これは、磁場と共鳴が起こる周波数を測定することによってランデのg因子の決定に役立ち、不対電子を含む原子または分子軌道の性質に関する情報を与える。

5. 電波天文学

人類文明の黎明期から、私たちの祖先は夜空に存在する小さな輝く物体に魅了され、現在は天体（星、惑星、衛星、小惑星など）として分類されています。). マイクロ波技術のおかげで、私たちは現在だけでなく、私たちの宇宙の過去にも、私たちの理解の範囲を広げることができます。 私たちのほとんどは、ディッシュアンテナを介して来る特定の信号がないときに我々はアナログテレビの画面上に表示される静的、またはノイズ（黒と白のピクセルがランダムに踊っている）に精通しています。 大気中で発生する可能性のあるすべての干渉を考慮する上で、この静的なアカウントがスペクトルのマイクロ波領域に該当する電磁波である信号 これらのマイクロ波の源は何ですか？ まあ、それはあなたを驚かせるかもしれませんが、その静的なもののいくつかは、私たちの新しく生まれた宇宙の絵です。

私たちの宇宙の起源について私たちが持っている最高の理解は、ビッグバン理論によるものです。 138億年前にビッグバンが発生したとき、宇宙全体が膨大な量のエネルギーの塊として存在しました。 約400,000年後、それは数千度の温度を持つ高温で高密度の過給プラズマの球でした。 すべての熱いものが光を発するのと同じように、このスーパーホットイオンプラズマもEM放射を放出していたし、中性原子が形成するには温度が高すぎたので、これらのEM放射は電子に遭遇して跳ね返る前に非常に遠くに移動することができなかった。 この温度が≤3000Kマーク以下に冷却されると、中性原子が形成され始め、以前に捕捉されたEM放射が宇宙に至るまで拡大することができました。 EM放射の波長は、膨張する宇宙を通過するにつれて変化します（宇宙論的赤方偏移）。 130億年の膨張を考えると、その捕捉された光は現在、宇宙マイクロ波背景放射（宇宙で最も古い光）として宇宙のどこにでも存在しています。 2003年、ウィルキンソンのマイクロ波異方性探査機(WMAP)は、宇宙マイクロ波背景放射(CMB)の小さなゆらぎのパターンをマッピングし、マイクロ波空の最初の微分解能(0.2度)の全天マップを作成した。 ビッグバン理論の証拠とされる宇宙マイクロ波背景放射の発見は、電波天文学によってなされた。 電波望遠鏡は、自然発生するマイクロ波放射を受信することに加えて、太陽系の惑星からマイクロ波をバウンスしたり、月までの距離を決定したり、雲の覆いを通って金星の目に見えない表面をマッピングしたりするために、アクティブレーダー実験に使用されてきました。

6. マイクロ波アブレーション

マイクロ波は本質的に非イオン化であるという観点から、医薬品用途に安全に使用することができます。 彼らはそれに害を引き起こすことなく、組織に浸透するのに十分なエネルギーを持っています。 医学の分野のマイクロウェーブの最も顕著な適用の1つはマイクロウェーブ切除です（切除は外科かより少なく侵略的な技術によってティッシュの取 良性腫瘍および癌の処置で助けるのはinterventionalのレントゲン写真術の形態です。 このプロセスでは、マイクロ波エネルギーが不必要なティッシュを乾燥させるために集中させた誘電性の暖房を作成するのに使用されています。 適用の共通の医学区域は腫瘍学、心臓学、gynecology、rhizotomy、耳鼻咽喉科（ENT）、眼科学、化粧品の処置および歯科処置を含んでいます。 低侵襲性であるため、外科的候補が乏しい癌患者もマイクロ波切除の恩恵を受けることができます。 もう一つの重要な要因は、腫瘍の大きさに応じて決定することができる頻度の利用可能性である; 但し、条件を扱うのにマイクロウェーブを使用している間処置の間にティッシュの変更の誘電性の特性を考慮に入れることは重大です。 これらの測定のどの不正確でも悪い処置に終って不十分な力で起因する潜在性か不注意に深刻で忍耐強い傷害を引き起こす余分な力があります。

7. 電子レンジ

電子レンジは、上記のレーダー技術の副産物としてよく知られています。 1920年代から電波の加熱特性に科学界は精通していましたが、独学のアメリカ人エンジニアであるパーシー・スペンサーが誤って高出力マイクロ波ビームの熱効果を発見したのは1945年までではありませんでした。 8月1945年、スペンサーはレイセオン社の下でマイクロ波調理プロセスとオーブンの特許を取得した。 電子レンジの働きの詳細な説明のために、親切に電子レンジの働き主義を参照して下さい。