Если я смотрю через микроволновое окно, я вижу сквозь него, а это значит, что видимое излучение может выходить наружу. Мы также знаем, что на окне микроволновки есть сетка, которая препятствует выходу микроволн наружу.
Мой вопрос: как это работает? как получается, что полоски или сетки из металлов могут ослабить микроволновое излучение, но при этом разрешить видимое излучение?
Для меня это похоже на задачу электродинамики с периодическими граничными условиями (из-за перегородок на окне микроволновой печи). Обсуждается ли это в каком-нибудь учебнике?
Как сказали Джон и другие, длина волны микроволн очень велика по сравнению с размером отверстий в экране, что позволяет экрану действовать как твердое тело. Видимый свет имеет гораздо меньшие длины волн и может беспрепятственно проходить через отверстия. Невозможно увидеть (разрешить) объекты и особенности меньше длины волны света (электромагнитного излучения), поэтому сетка работает. См. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/waves/mwoven.html для более подробной информации.
Металлическая сетка или «клетка» вокруг полости микроволновой печи действует как клетка Фарадея ( см. статью в Википедии о клетке Фарадея здесь ), хотя «настоящая» клетка Фарадея заземлена, а микроволновая клетка — нет.
Мобильный телефон внутри клетки Фарадея будет защищен от внешних электромагнитных передач, и наоборот, передачи телефона внутри клетки будут заблокированы от выхода за пределы клетки.
Согласно Википедии, клетку Фарадея можно рассматривать как приближение к идеальному полому проводнику; Когда на клетку воздействует внешнее электрическое поле, электроны в металле движутся к той стороне металла, которая ближе всего к источнику передачи, придавая ему отрицательный заряд, в то время как оставшийся неуравновешенный заряд ядер дает другой стороне положительный заряд. Эти индуцированные заряды создают противоположное электрическое поле, которое нейтрализует внешнее электрическое поле по всему ящику.
Однако вы хотите визуализировать принципы, управляющие работой клетки Фарадея с отверстиями. Хорошо известно, что для блокирования передачи на определенной частоте размер самого большого отверстия в клетке Фарадея должен составлять НЕ МЕНЕЕ 1/2 длины волны частоты нежелательной передачи.
Согласно онлайн-калькулятору , для длины волны 2,45 ГГц (частота большинства бытовых микроволновых печей) длина волны будет примерно 12,24 см, или 4,82 дюйма. Взяв половину этого, мы узнаем, что отверстия в микроволновой печи могут быть не более 2,41 дюйма, хотя я не уверен, что мне это будет очень удобно!
Теоретически свет можно блокировать по тому же принципу, но, учитывая, что видимый свет имеет длину волны где-то от 390 до 700 нм, теперь вы можете понять, почему видимый свет проходит через сетку дверцы микроволновой печи, а микроволны — нет; промежутки должны быть порядка 200-350 нанометров, чтобы блокировать свет.
Так почему же тогда отверстия в смотровом окне микроволновой печи такие маленькие, когда они могли бы быть намного больше? Что ж, на самом деле электромагнитные волны распространяются снаружи мимо отверстия, немного за пределы металлической клетки. Расстояние уменьшается с некоторой экспоненциальной скоростью, в зависимости от обратной пропорции зазора к длине волны, и наличие зазора менее половины длины волны гарантирует нам только то, что волна [в конечном итоге] прекратится [на некотором расстоянии] за пределами клетки, и я предполагаю, что производители выбирают размер зазора из большой осторожности. Кроме того, если вы по ошибке поместите металл в микроволновую печь, вы получите искрение и повторную передачу электромагнитной энергии, возможно, на разных частотах.
Также обратите внимание, что для получения микроволн-утечки зазор должен быть больше 1/2 длины волны ПО ОДНОЙ ОСИ. То есть через зазор длиной 6,12 см и шириной всего 0,5 мм будет происходить значительная утечка микроволнового излучения. Вот почему дверцы большинства микроволновых печей имеют прямой контакт металла с металлом, токопроводящую втулку или металлическую кромку, закрывающую дверной проем. Вот почему важно заменить вашу микроволновую печь, если токопроводящая втулка (прокладка дверного уплотнения) отваливается или имеет щели, для тех, у кого микроволновые печи имеют такое уплотнение.
Я посмотрел на дверцу своей микроволновки, и отверстия спереди имеют ширину примерно 1 мм. В обратном направлении от длины длина волны 2 мм будет соответствовать частоте 150 ГГц. Поскольку большинство антенн составляют некоторую долю длины волны, обычно 1/2 или 1/4, антенна диаметром 1 мм может генерировать сигнал этой частоты, но я не уверен, будет ли такая антенна очень эффективной при повторной передаче сигнал 2,45 ГГц и на какой частоте он будет; Я не очень разбираюсь в теории антенн. Однако я чувствую, что это было бы очень эффективно при дуговом разряде и довольно быстром испарении.
ПрофРоб