Mikrovlny Tereza Jekov Nohavov Markov 21 5 2009

  • Slides: 25
Download presentation
Mikrovlny Tereza Ježková, Nohavová, Marková 21. 5. 2009 FYZSEM FJFI ČVUT

Mikrovlny Tereza Ježková, Nohavová, Marková 21. 5. 2009 FYZSEM FJFI ČVUT

Osnova n n n n Historie Vlastnosti mikrovln Využití v praxi Mikrovlnka Využití v

Osnova n n n n Historie Vlastnosti mikrovln Využití v praxi Mikrovlnka Využití v chemii a biochemii Závěr Poděkování Zdroje 21. 5. 2009 FYZSEM FJFI ČVUT 2

Historie n 1886 James C. Maxwell – rovnice 1888 Heinrich Hertz aparatura s detekcí

Historie n 1886 James C. Maxwell – rovnice 1888 Heinrich Hertz aparatura s detekcí velmi krátkých vln n Percy Spencer – mikrovlnná trouba n 21. 5. 2009 FYZSEM FJFI ČVUT 3

Percy Spencer n n Americké námořnictvo – bezdrátová topografie Magnetrony 1945 – čokoláda; popcorn

Percy Spencer n n Americké námořnictvo – bezdrátová topografie Magnetrony 1945 – čokoláda; popcorn 1947 mikrovlnná trouba 21. 5. 2009 FYZSEM FJFI ČVUT 4

Mikrovlny n n n Elektromagnetické vlnění vlnová délka: 1 mm – 1 m frekvence:

Mikrovlny n n n Elektromagnetické vlnění vlnová délka: 1 mm – 1 m frekvence: 300 MHz – 300 GHz Elektromagnetické vlnění: vlnová délka, frekvence kombinace příčného podélného vlnění elektrického a magnetického pole 21. 5. 2009 FYZSEM FJFI ČVUT 5

Pokusy - pomůcky n n Zdroj – Gunnův oscilátor 9, 4 G Hz, 20

Pokusy - pomůcky n n Zdroj – Gunnův oscilátor 9, 4 G Hz, 20 m. W Detekce – sonda elektrického pole Dipólová anténa Zesilovač 21. 5. 2009 FYZSEM FJFI ČVUT 6

Polarizace n n n Vektor intenzity E elektrického pole je vždy kolmý na směr

Polarizace n n n Vektor intenzity E elektrického pole je vždy kolmý na směr šíření vlny Příčné vlny pouze určitého směru – E kmitá pouze v jednom směru Např. : lomem, odrazem, polarizátorem atd. 21. 5. 2009 FYZSEM FJFI ČVUT Lineární polarizace 7

Stojatá vlna n n n Vzniká interferencí dvou postupných vln Nejčastěji při odrazu Body

Stojatá vlna n n n Vzniká interferencí dvou postupných vln Nejčastěji při odrazu Body kmitají stále se stejnou amplitudou kmitny – body s největší výchylkou uzly – body s nejmenší výchylkou 21. 5. 2009 FYZSEM FJFI ČVUT 8

n a) odraz od pevné překážky – s opačnou fází n b) odraz od

n a) odraz od pevné překážky – s opačnou fází n b) odraz od volné překážky – se stejnou fází 21. 5. 2009 FYZSEM FJFI ČVUT 9

Difrakce n n n ohyb vlnění překážky – rozměry srovnatelné s vlnovou délkou Hygensův

Difrakce n n n ohyb vlnění překážky – rozměry srovnatelné s vlnovou délkou Hygensův princip http: //www. walter-fendt. de/ph 14 cz/singleslit_cz. htm 21. 5. 2009 FYZSEM FJFI ČVUT 10

Vedení vlnění n Vlnová délka trubice srovnatelná s vlnovou délkou mikrovln 21. 5. 2009

Vedení vlnění n Vlnová délka trubice srovnatelná s vlnovou délkou mikrovln 21. 5. 2009 FYZSEM FJFI ČVUT 11

Lom vlny - refrakce n n n Rozhraní dvou prostředí s různou fázovou rychlostí

Lom vlny - refrakce n n n Rozhraní dvou prostředí s různou fázovou rychlostí vlnění Schnellův zákon Od kolmice 21. 5. 2009 Ke kolmici FYZSEM FJFI ČVUT 12

Rozložení pole 21. 5. 2009 FYZSEM FJFI ČVUT 13

Rozložení pole 21. 5. 2009 FYZSEM FJFI ČVUT 13

Rozložení pole 0, 02 0, 03 0, 05 0, 16 0, 32 0, 27

Rozložení pole 0, 02 0, 03 0, 05 0, 16 0, 32 0, 27 0, 33 0, 24 0, 39 0, 28 0, 04 0, 06 0, 13 0, 24 0, 31 0, 48 0, 41 0, 57 0, 5 0, 49 0, 32 0, 04 0, 09 0, 43 0, 53 0, 73 0, 8 0, 9 0, 87 0, 95 0, 75 0, 59 0, 39 0, 12 0, 89 1, 72 1, 75 1, 77 1, 58 1, 62 1, 53 1, 32 1, 45 0, 75 0, 41 5, 78 4, 3 3, 88 3, 41 2, 76 2, 43 2, 06 1, 65 0, 73 0, 36 4, 92 3, 61 4, 06 3, 19 2, 62 1, 93 1, 98 1, 5 1, 48 0, 67 0, 4 0, 06 0, 53 1, 55 1, 8 1, 51 1, 17 1, 27 1, 02 1, 05 0, 55 0, 41 0, 05 0, 09 0, 3 0, 63 0, 72 0, 79 0, 67 0, 58 0, 66 0, 42 0, 31 0, 02 0, 06 0, 1 0, 22 0, 43 0, 37 0, 38 0, 33 0, 32 0, 33 0, 2 0, 04 0, 05 0, 04 0, 08 0, 17 0, 21 0, 25 0, 23 0, 31 0, 26 0, 16 21. 5. 2009 FYZSEM FJFI ČVUT 14

Využití v praxi n Mikrovlnná trouba ¨ Vlnová délka podobná rezonanční frekvenci molekuly vody

Využití v praxi n Mikrovlnná trouba ¨ Vlnová délka podobná rezonanční frekvenci molekuly vody n Vysoušení knih ¨ Šetrné, ohřívají rovnoměrně; povodně 2002 n n n Hubení hmyzu a dřevoškůdců Wi-Fi Zbraně 21. 5. 2009 FYZSEM FJFI ČVUT 15

Princip „mikrovnky“ n Přerušení coulombických sil (součást Van der Waalsových sil) působících mezi dipóly

Princip „mikrovnky“ n Přerušení coulombických sil (součást Van der Waalsových sil) působících mezi dipóly 21. 5. 2009 FYZSEM FJFI ČVUT 16

Aplikace mikrovln v chemii a biochemii n Mikrovlny jsou dnes používány také: ¨ v

Aplikace mikrovln v chemii a biochemii n Mikrovlny jsou dnes používány také: ¨ v anorganické chemii pro ovlivňování průběhu některých reakcí ¨ ve farmacii např. k sušení léků ¨ a k čemu budou dál? 21. 5. 2009 FYZSEM FJFI ČVUT 17

n n Rotačně – vibrační moment molekul Závisí na velikosti, hmotnosti, tvaru a rozložení

n n Rotačně – vibrační moment molekul Závisí na velikosti, hmotnosti, tvaru a rozložení náboje v molekule Zjišťování průběhu anorg. reakcí el. -mag. vlnění v mikrovlnných délkách dodává energii rotaci a vibraci molekuly, to ovlivňuje její schopnost reagovat 21. 5. 2009 FYZSEM FJFI ČVUT 18

21. 5. 2009 FYZSEM FJFI ČVUT 19

21. 5. 2009 FYZSEM FJFI ČVUT 19

Výstup n n Energie v čase kdy probíhá synchronizovaná reakce(obrázek) U známé reakce provedeme

Výstup n n Energie v čase kdy probíhá synchronizovaná reakce(obrázek) U známé reakce provedeme synchronizaci. Zaznamenáme výstup, když je synchronizace, zapíšeme λ, E výstupní křivku. 21. 5. 2009 FYZSEM FJFI ČVUT 20

Použití n n n Až sem je tento princip teorie ověřená několika experimenty. Dále

Použití n n n Až sem je tento princip teorie ověřená několika experimenty. Dále už se budeme pohybovat jen mezi zajímavými hypotézami. Srovnáváním charakteristiky neznámého vzorku s tabulkami zjistíme reakci Boj organizmu s nemocí je provázen specifickými enzymatickými reakcemi. Ty můžeme určit a z nich přesná diagnóza. 21. 5. 2009 FYZSEM FJFI ČVUT 21

n n n Už víme: Synchronizace není škodlivá Ale vysoké intenzity e. -m. vlnění

n n n Už víme: Synchronizace není škodlivá Ale vysoké intenzity e. -m. vlnění ano! Bylo by třeba proměřit tisíce vzorků pro první pokusy o určení procesů aktuálně probíhajících v těle Náročné, nákladné zdlouhavé najde se chyba X důležitý objev ale to bude dříve termojaderná fůze pro komerční využití 21. 5. 2009 FYZSEM FJFI ČVUT 22

Závěr n Seznámili jsme se s: ¨ Vlastnostmi mikrovln ¨ Současným využitím ¨ Teoretickým

Závěr n Seznámili jsme se s: ¨ Vlastnostmi mikrovln ¨ Současným využitím ¨ Teoretickým využitím do budoucna ¨ Návodem, jak zjistit rychlost světla pomocí kolejní mikrovlnky (11/3) 21. 5. 2009 FYZSEM FJFI ČVUT 23

Poděkování n n n Ing. Vojtěch Svoboda, CSc. RNDr. František Zahradník Jiří Zahradník 21.

Poděkování n n n Ing. Vojtěch Svoboda, CSc. RNDr. František Zahradník Jiří Zahradník 21. 5. 2009 FYZSEM FJFI ČVUT 24

Zdroje n n n n http: //cs. wikipedia. org/wiki/Elektromagnetick%C 3%A 9_z%C 3%A 1%C 5%99

Zdroje n n n n http: //cs. wikipedia. org/wiki/Elektromagnetick%C 3%A 9_z%C 3%A 1%C 5%99 en%C 3%AD (19. 5. 2009) http: //fyzika. jreichl. com/index. php? page=357&sekce=browse (15. 9. 2009) http: //radek. jandora. sweb. cz/f 11. htm (14. 4. 2009) http: //cs. wikipedia. org/wiki/Mikrovlny (10. 5. 2009) http: //praktika. fjfi. cvut. cz/Mikrovlny/ (10. 4. 2009) http: //cs. wikipedia. org/wiki/Mikrovlnka (10. 5. 2009) Elektřina a magnetismus, Doc. Ing. Ivan Štol, CSc. ; ČVUT 21. 5. 2009 FYZSEM FJFI ČVUT 25