Mikrowellen
Elektromagnetische Wellen werden Mikrowellen genannt, wenn ihre Wellenlängen zwischen 1 cm und 10 cm sind. Das entspricht Frequenzen von 300 GHz bis 3 GHz. Sie bilden den Frequenzbereich unterhalb der Infrarotstrahlung und oberhalb der konventionellen Radiofrequenzen. Auch Dezimeterwellen werden gelegentlich dazu gezählt und Millimeterwellen.
Inhaltsverzeichnis
Spezifische Eigenschaften
Einerseits können Mikrowellen – wie Radiowellen – auch undurchsichtige, nicht-metallische Feststoffe durchdringen, andererseits sind sie, ähnlich wie Lichtwellen auch, schon sehr bündelungsfähig. Sie befolgen noch die Gesetzmäßigkeiten der Theorie der Maxwell'schen Gleichungen innerhalb der klassischen Elektrodynamik, allerdings treten bei kurzen Mikrowellen schon die Quanteneffekte der Emission und Absorption durch Materie auf. Welche Stoffe in welcher Tiefe durchdrungen werden können, hängt in hohem Maße von der Wellenlänge ab.
Anwendungsgebiete
- Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung per Luftschnittstelle AKA Mobilfunk, W-LAN und Bluetooth
- Ferndatenübertragung von und zu künstlichen Satelliten und Raumsonden
- Messen und Orten auch über größere Entfernungen per Radar
- Erhitzen von Werkstücken, Nahrung im geschlossenen Mikrowellenherd
- Fernerhitzung von Personen und anderen Lebewesen durch Mikrowellenwaffen
- Therapeutischer Einsatz bei Entzündungen per Diathermie
- Stoffanalyse per Mikrowellenspektrometer
- Erforschung von Molekülstrukturen und Quanteneffekten per Mikrowellenspektroskopie
Absorption und Wärmeerzeugung
Alle Strahlen bzw. Wellen, die auf Materie stoßen, von denen sie absorbiert werden, werden dadurch in Wärme umgewandelt. Das Besondere an Mikrowellen ist, daß sie, je nach Frequenz und Material unterschiedlich tief in Materie eindringen können, bevor ihre ganze Energie in Wärme umgewandelt wird. So kann man mittels Mikrowellen bestimmter Frequenzen ganz spezifische Werkzeuge und Waffen bauen, um auf kurze oder längere Distanz genau definierte Wärmewirkungen zu erzeugen. In einem Mikrowellenherd wird die Energie einer Frequenz von ca. 2,4 GHz gebündelt, um wenige Zentimeter tief in das Gargut einzudringen und möglichst gleichmäßig zu erhitzen. Der Vorteil ist ein hoher Wirkungsgrad und geringere Neigung zur Verkohlung der Oberfläche (anbrennen). Bei einer Frequenz von 2.450 MHz dringen die Wellen ca. 1,5 cm in Muskelgewebe und bis zu 4 cm in Fettgewebe ein.[1] Der Grund für diesen Unterschied liegt im unterschiedlichen Wassergehalt. Im Wesentlichen wird diese Frequenz von Wasser absorbiert, weil das Wassermolekül elektrisch gesehen ein Dipol ist und die zu dieser Wellenlänge passende Größe aufweist, um in Schwingung versetzt werden zu können, die dann ihrerseits in die sogenannte brownsche Bewegung umgesetzt wird, also in Wärme.
Mit einer Mikrowellen-Kanone mit höherer Frequenz kann die Hautoberfläche einer Person ganzseitig in Sekundenbruchteilen so stark erhitzt werden, daß extreme Schmerzreaktionen – wie bei Verbrennungen – ausgelöst werden. Mit großflächiger Langzeitexposition mittels niederfrequenter Mikrowellen geringer Intensität können große Personengruppen gesundheitlich und genetisch geschädigt werden, ohne daß dies unmittelbar für diese Personen spürbar ist (→ Genozid).
