คลื่นไมโครเวฟ

คลื่นไมโครเวฟ Microwave จัดทำโดย นายภูมิ ตรีพงษ์ เลขที่ 6 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6/1

คำนำ สมุดเล่มเล็กเล่มนี้จัดทำขึ้นเพื่อเป้นส่วนหนึ่งของรายวิชาฟิสิกส์เพื่อมห้ ศึกษา หาความรู้ในเรื่องคลื่นไมโครเวฟ (Microwave) หลักการทำงาน และปล่อยคลื่นไมโครเวฟ รูแปบบการดูดซับคลื่นไมโครเวฟเข้าสู่อาหาร และข้อระวังเกี่ยวกับความปลอดภัยทางรังสีและแบบฝึกหัดท้ายบทเพื่อให้ ได้ศึกษาอย่างเข้าใจและเป็นประโยชน์ต่อการศึกษา ภูมิ ตรีพงษ์ 17 มกราคม 2566

สารบัญ หน้า 1 เรื่อง 2 ความหมายของคลื่นไมโครเวฟ 3 คุณสมบัติของคลื่นไมโครเวฟ 4 ผลกระทบของไมโครเวฟต่อร่างกายมนุษย์ 6 หลักการทำงานและปล่อยคลื่นไมโครเวฟ 8 รูปแบบการดูดซับคลื่นไมโครเวฟ 9 ข้อควรระวังเกี่ยวกับความปลอดภัยทางรังสี 13 แบบฝึกหัดหลังเรียน เฉลยแบบฝึกหัดหลังเรียน

คลืื่นไมโครเวฟ(Microwave) เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า มีความถี่สูงจนไม่สามารถมองเห็นได้ มีความยาวคลื่นช่วง 1 MM ถึง 1 M มีความถี่ของช่วงคลื่น 300 MHz ถึง 300 GHz ความถี่คลื่นสูงสุดประมาณ 2,450 ล้านรอบ/วินาที ใช้ในทางอุตสาหกรรมความถี่ช่วง 915-2,450 MHz

คุณสมบัติของคลื่นไมโครเวฟ การสะท้อนกลับ คลื่นไมโครเวฟไม่สามารถผ่านโลหะได้ และจะ สะท้อนกลับหมด อาหารที่ถูกหุ้มด้วยภาชนะดังกล่าว จะไม่สุก การส่งผ่าน คลื่นสามารถทะลุผ่าน แก้ว พลาสติก กระดาษ เซรามิก และไม้ เป็นต้น สามารถทะลุผ่านได้ อาหาร ที่ถูกหุ้มด้วยภาชนะดังกล่าวจะสุก การดูดซับ คลื่นเมื่อผ่านความชิ้นหรือวัตถุที่มีน้ำ คลื่นบาง ส่วนจะดูดซับเอาไว้ ทำให้โมเลกุลของน้ำดูดซับพลังงาน และเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อนจนเกิดความร้อนต่อมา

ผลกระทบของคลื่นไมโครเวฟต่อร่างกายมนุษย์ 1.ทำให้เลนส์ตาระบายความร้อนได้น้อย อาจเป็นต้อกระจก 2.อาจทำให้เชื้ออสุจิตาย ผิดปกติ หรืออาจเป็นหมันชั่วคราว 3.ทำให้เกิดอาการปวดศีรษะ มึนงง เมื่อยล้า 4.ทำให้หัวใจเต้นเร็วหรือเต้นผิดจังหวะ 5.ทำให้กระดูกผิดรูปร่าง โดยเฉพาะกระดูกที่กำลังเจริญพัฒนา

หลักการทำงานและการปล่อยคลื่นไมโครเวฟ เตาอบไมโครเวฟ ให้ความร้อนกับอาหารโดยการ แผ่คลื่นย่านความถี่ ไมโครเวฟ โดยปกติจะใช้ ช่วงความถี่ 2.45 จิกะเฮิรตซ์(GHz) (หรือ ความยาวคลื่น 12.24 เซนติเมตร) ผ่านเข้าไปในอาหาร โมเลกุลของน้ำ ไขมัน และ น้ำตาล ที่อยู่ในอาหารจะดูดซับพลังงานของคลื่นที่ผ่านเข้าไป และเกิดเป็นความร้อนขึ้น ในกระบวนการที่เรียกว่า การเกิดความร้อนใน สารไดอีเล็กตริก (dielectric heating) เนื่องจากโมเลกุลส่วนใหญ่นั้น เป็นโมเลกุลที่มีขั้วไฟฟ้า คือ มีประจุบวกและประจุลบที่ขั้วตรงกันข้าม เมื่อ คลื่นไมโครเวฟ

หลักการทำงานและการปล่อยคลื่นไมโครเวฟ ซึ่งเป็นสนามไฟฟ้าผ่านเข้าไป โมเลกุลเหล่านี้ก็จะถูกเหนี่ยวนำและหมุน ขั้วเพื่อปรับเรียงตัวตามสนามไฟฟ้าของคลื่นและคลื่นนี้เป็นสนามไฟฟ้าที่ เปลี่ยนแปลงสลับไปมาจึงส่งผลให้โมเลกุลเหล่านี้หมุนกลับไปมา ทำให้ เกิดความร้อนขึ้น การให้ความร้อนด้วยคลื่นไมโครเวฟนี้จะมีประสิทธิภาพ การเกิดความร้อนสูงสุด ในการให้ความร้อนแก่น้ำ และ ประสิทธิภาพต่ำ เมื่อให้ความร้อนแก่ ไขมัน น้ำตาล และ น้ำแข็ง การให้ความร้อนด้วย คลื่นไมโครเวฟนี้ มักจะมีการให้คำอธิบายที่ผิดว่าเกิดจาก การสั่นพ้องของ โมเลกุลน้ำ (การสั่นพ้องของโมเลกุลน้ำ ซึ่งเกิดได้ที่ความถี่ที่สูงมาก ใน ช่วง หลายสิบจิกะเฮิรตซ์

รูปแบบการดูดซับคลื่นไมโครเวฟเข้าสู่อาหาร 1.Ionic Polarization เป็นการเกิดความร้อนที่มาจากการเคลื่อนท่่ของ โมเลกุลในสารละลาย เมื่อเข้าไปอยุ่ในสนามไฟฟ้าจะถูกกระตุ้นและเร่ง ให้เคลื่อนที่ จึงทำให่้เกิดการเสียดสีกับโมเลกุลอื่น เกิดการเปลี่ยน พลังงานจลน์เป็นพลังงานความร้อน จากนั้นเกิดการกระจายความร้อนไปสู่ ส่วนอื่นๆ

รูปแบบการดูดซับคลื่นไมโครเวฟเข้าสู่อาหาร 2.Dipole Rotation เป็นการเกิดความร้อนกับวัสดุที่มีสารประกอบมีขั้วเป็น องค์ประกอบ โดยน้ำที่อยุ่ในวัสดุจะเรียงตัวกันเป็นประจุบวกและลบบน โมเลกุลอย่างไม่เป็นระเบียบ แต่เมื่อกระทบกับคลื่นไมโครเวฟแล้ว โมเลกุลจะเคลื่อนที่และเรียงตัว และหากมีการสลับแม่เหล็กไฟฟ้า ประจุ เหล่านั้นก็จะเคลื่อนกลับทิศตามการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า และเกิดการวิ่งสลับกันหลายล้านครั้ง/วินาที จนทำให้เกิดความร้อนขึ้นมา ภายในอาหาร

ข้อควรระวังเกี่ยวกับความปลอดภัยทางรังสี ไม่ควรขัดขวางการทำงานระบบล็อค ไม่ควรใช้ไมโครเวฟโดยไม่มีจานรอง ไม่เปิดใช้ไมโครเวฟโดยไม่มีของอยู่ข้างใน ไม่ควรวางของหนักที่ประตูไมโครเวฟขณะเปิด ทำความสะอาดภายในด้วยน้ำหรือน้ำยาทำความสะอาดที่อ่อนโยน ไม่ควรใช้เตาไมโครเวฟในการฆ่าเชื้อขวดนมหรือภาชนะบรรจุอาหาร ของเด็กทารก

แบบฝึกหัดหลังเรียน 1.ช่วงความยาวคลื่นของคลื่นไมโครเวฟมีค่าเท่าใด ก. 0.1 MM ถึง 1 MM ข. 1 MM ถึง 1 M ค. 1 M ถึง 10 M ง. 10 M ถึง 20 M 2.คลื่นไมโครเวฟส่งผลกระทบต่อตามนุษย์อย่างไร ก. ทำให้สายตาสั้น ข.ทำให้สายตายาว ค. ทำให้สายตาเอียง ง.ทำให้เกิดต้อกระจก 3.ความถี่สูงสุดของคลื่นไมโครเวฟมีค่าเท่าใด ก. 2,350 ล้านรอบ/วินาที ข.2,450 ล้านรอบ/วินาที ค. 2,550 ล้านรอบ/วินาที ง.2,650 ล้านรอบ/วินาที

แบบฝึกหัดหลังเรียน 4.คลื่นไมโครเวฟไม่สามารถทะลุผ่านวัสดุประเภทใดได้ ก. โลหะ ข.พลาสติก ค.เซรามิก ง.แก้ว 5.ไมโครเวฟที่ใช้กันทั่วไปเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่คลื่นเท่าใด ก. 2.25 GHz ข. 2.35 GHz ค. 2.45 GHz ง. 2.55 GHz 6.คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทุกชนิดมีคุณสมบัติที่เหมือนกันคือข้อใด ก. หักเหได้เท่ากัน ข.เลี้ยวเบนได้เท่ากัน ค.แทรกสอดได้เท่ากัน ง.มีีความเร็วแสงเท่ากัน

แบบฝึกหัดหลังเรียน 7.คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถเกิดได้จากข้อใด ก. นิวตรอน ข. อิเล็กตรอน ค. สนามแม่เหล็ก ง. สนามไฟฟ้า 8.อันตรายจากรังสีใดที่พอเหมาะอาจทำให้หัวใจหยุดเต้นได้ ก. รังสีเอกซ์ ข. รังสีอินฟาเรด ค. รังสีอัลตราไวโอเลต ง. ไมโครเวฟ 9.นักบินอวกาศสามารถพูดคุยกับคนบนโลกได้อย่างไร ก. คลื่นในน้ำ ข.รังสีอัลตราไวโอเลต ค. คลื่นไมโครเวฟ ง.รังสีเอกซ์

แบบฝึกหัดหลังเรียน 10.เพราะเหตุใด จึงใช้คลื่นไมโครเวฟแทนคลื่นวิทยุในระบบคมนาคม ก. คลื่นวิทยุสะท้อนง่ายกว่า ข. ความยาวของคลื่นวิทยุสั้นกว่า ค. คลื่นไมโครเวฟมีอำนาจทะลุผ่านได้ดีกว่า ง. คลื่นวิทยุถูกผสมกับคลื่นอื่นในบรรยากาศได้ง่าย

เฉลยแบบฝึกหัดหลังเรียน 1. ตอบ ข. 1 MM ถึง 1 M 2. ตอบ ง.ทำให้เกิดต้อกระจก 3. ตอบ ข.2,450 ล้านรอบ/วินาที 4. ตอบ ก. โลหะ 5. ตอบ ค. 2.45 GHz 6. ตอบ ง.มีีความเร็วแสงเท่ากัน 7. ตอบ ข. อิเล็กตรอน 8. ตอบ ง. ไมโครเวฟ 9. ตอบ ค. คลื่นไมโครเวฟ 10. ตอบ ก. คลื่นวิทยุสะท้อนง่ายกว่า

THANK YOU