Elektromagnetische Strahlung wird in Wellen oder Teilchen mit unterschiedlichen Wellenlängen und Frequenzen übertragen. Dieser breite Wellenlängenbereich ist als elektromagnetisches Spektrum (EM-Spektrum) bekannt. Das Spektrum wird im Allgemeinen in sieben Bereiche in der Reihenfolge abnehmender Wellenlänge und zunehmender Energie und Frequenz unterteilt. Die gebräuchlichen Bezeichnungen sind Radiowellen, Mikrowellen, Infrarot (IR), sichtbares Licht, Ultraviolett (UV), Röntgenstrahlen und Gammastrahlen. Mikrowellen fallen in den Bereich des EM-Spektrums zwischen Funk- und Infrarotlicht.
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Was sind Radiowellen?
Radiowellen sind eine Art elektromagnetischer Strahlung mit den längsten Wellenlängen im elektromagnetischen Spektrum. Sie haben Frequenzen von 300 GHz bis hinunter zu 3 kHz und entsprechende Wellenlängen von 1 Millimeter bis 100 Kilometer. Wie alle anderen elektromagnetischen Wellen breiten sich Radiowellen mit Lichtgeschwindigkeit aus. Natürlich vorkommende Radiowellen werden von Blitzen oder von astronomischen Objekten erzeugt. Künstlich erzeugte Funkwellen werden für Fest- und Mobilfunkkommunikation, Rundfunk, Radar und andere Navigationssysteme, Kommunikationssatelliten, Computernetzwerke und unzählige andere Anwendungen verwendet.
Unterschiedliche Frequenzen von Radiowellen haben unterschiedliche Ausbreitungseigenschaften in der Erdatmosphäre – lange Wellen können einen Teil der Erde sehr konsistent bedecken, kürzere Wellen können von der Ionosphäre reflektiert werden und um die Welt reisen, und viel kürzere Wellenlängen biegen oder reflektieren sehr wenig und reisen auf einer Sichtlinie.
Was sind Mikrowellen?
Mikrowellen sind eine Form elektromagnetischer Strahlung mit Wellenlängen im Bereich von etwa einem Meter bis zu einem Millimeter, die Frequenzen zwischen 300 MHz bzw. 300 GHz entsprechen. Die Vorsilbe „Mikro-“ in „Mikrowelle“ soll keine Wellenlänge im Mikrometerbereich suggerieren. Es zeigt an, dass Mikrowellen im Vergleich zu Wellen, die in typischen Radiosendungen verwendet werden, „klein“ sind, da sie kürzere Wellenlängen haben.
Mikrowellen reisen durch Sichtlinie; Im Gegensatz zu Funkwellen mit niedrigerer Frequenz werden sie nicht um Hügel herum gebeugt, folgen der Erdoberfläche nicht als Bodenwellen oder werden von der Ionosphäre reflektiert, sodass terrestrische Mikrowellenkommunikationsverbindungen durch den visuellen Horizont auf etwa 64 km (40 Meilen) begrenzt sind. Am oberen Ende des Bandes werden sie von Gasen in der Atmosphäre absorbiert, wodurch die praktische Kommunikationsentfernung auf etwa einen Kilometer begrenzt wird.
Zu den Mikrowellenquellen gehören künstliche Geräte wie Schaltkreise, Sendemasten, Radar, Maser und Mikrowellenöfen sowie natürliche Quellen wie die Sonne und der kosmische Mikrowellenhintergrund.
Mikrowellen können auch von Atomen und Molekülen erzeugt werden. Sie sind beispielsweise Bestandteil der durch thermische Bewegung erzeugten elektromagnetischen Strahlung. Die thermische Bewegung von Atomen und Molekülen in jedem Objekt bei einer Temperatur über dem absoluten Nullpunkt bewirkt, dass sie Strahlung emittieren und absorbieren.
Was sind Infrarotwellen?
Infrarot, manchmal auch Infrarotlicht genannt, ist elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen, die länger sind als die des sichtbaren Lichts. Es ist daher für das menschliche Auge unsichtbar. Der größte Teil der von einer mäßig erhitzten Oberfläche emittierten Strahlung ist Infrarot; es bildet ein kontinuierliches Spektrum. Die molekulare Anregung erzeugt ebenfalls reichlich Infrarotstrahlung, jedoch in einem diskreten Spektrum von Linien oder Bändern.
Der Infrarotbereich wird normalerweise in drei Bereiche unterteilt: nahes Infrarot (dem sichtbaren Spektrum am nächsten) mit Wellenlängen von 0,78 bis etwa 2,5 Mikrometer (ein Mikrometer oder Mikrometer entspricht 10 –6 Meter); mittleres Infrarot mit Wellenlängen von 2,5 bis etwa 50 Mikrometer; und fernes Infrarot mit Wellenlängen von 50 bis 1.000 Mikrometern. Infrarotlicht wird von Molekülen emittiert oder absorbiert, wenn sie ihre Rotations-Vibrations-Bewegungen ändern. Infrarotstrahlung wird in industriellen, wissenschaftlichen, militärischen, kommerziellen und medizinischen Anwendungen eingesetzt.
Radio vs. Mikrowelle vs. Infrarotwellen
| GRUNDLAGE DES VERGLEICHS | RADIOWELLE | MIKROWELLE | INFRAROT |
| Generation | Eine Radiowelle wird erzeugt, wenn ein geladenes Teilchen in der Luft schnell beschleunigt und abgebremst wird. | Die Mikrowellen werden mit Hilfe von Klystron oder Magnetron erzeugt, bei denen sich die Radiowelle in einem Magnetfeld ausbreitet, um Mikrowellen zu erzeugen. | Die primäre Quelle von Infrarotstrahlung ist Wärme oder Wärmestrahlung. Jedes Objekt, das eine Temperatur hat, strahlt im Infraroten. |
| Natur | Mikrowelle ist eine Hochfrequenz- und Hochenergiewelle. | Die Radiowelle ist eine niederfrequente und energiearme Welle. | Infrarot ist eine Hochfrequenzwelle mit niedriger Energie. |
| Richtung | Diese sind von Natur aus omnidirektional. | Diese sind unidirektionaler Natur. | Diese sind unidirektionaler Natur. |
| Bei niedriger Frequenz | Bei niedriger Frequenz können sie Feststoffe durchdringen. | Bei Frequenz können sie feste Gegenstände und Wände durchdringen, bei Hochfrequenz können sie nicht durchdringen. | Sie können keine festen Gegenstände und Wände durchdringen. |
| Erkennung | Die Detektion einer Funkwelle erfolgt über Antennen. | Mikrowellen werden mit Punktkontaktdioden erfasst. | Infrarot wird mit Photonendetektoren detektiert |
| Frequenz | Die Frequenz reicht von 3 KHz bis 1 GHz. | Der Frequenzbereich reicht von 1 GHz bis 300 GHz. | Der Frequenzbereich reicht von 300 GHz bis 400 GHz. |
| Dämpfung | Die Dämpfung ist hoch. | Die Dämpfung ist variabel. | Die Dämpfung ist gering. |
| Verwendet | Funkwellen werden üblicherweise in AM-, FM-, Mobilfunksystemen usw. verwendet. | Mikrowellen werden üblicherweise in Radarsystemen, Flugzeugnavigation und Mikrowellenöfen verwendet. | Infrarot wird häufig in Anwendungen wie Fernerkundung, Fernbedienungen, Glasfasern, Sicherheitssystemen und Wärmebildkameras verwendet, die Personen im Dunkeln erkennen. |
| Regierungslizenz | Einige Frequenzen in den Funkwellen erfordern eine staatliche Lizenz zur Nutzung. | Einige Frequenzen in der Mikrowelle erfordern eine Regierungslizenz, andere nicht. | Für die Verwendung von Infrarotwellenfrequenzen ist keine staatliche Lizenz erforderlich. |
| Vermehrung | Funkwellen werden normalerweise durch den Himmelsmodus verbreitet. | Mikrowellen verwenden die Sichtlinienausbreitung. | |
| Kosten | Einrichtungs- und Nutzungskosten sind hoch. | Einrichtungs- und Nutzungskosten sind hoch. | Einrichtungs- und Nutzungskosten sind gering. |
| Kommunikation | Funkwellen werden in der Fernkommunikation verwendet. | Mikrowellen werden in der Fernkommunikation verwendet. | Sie werden nicht in der Fernkommunikation verwendet. |
| Sicherheit | Bietet schlechte Sicherheit. | Bietet mittlere Sicherheit. | Bietet hohe Sicherheit. |
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