Elektromanyetik Dalgalar - Mikrodalga ve Mikrodalga Fırın

Elektromanyetik dalga; elektrik alanı ve manyetik alanı içerir. Elektrik (E) ve manyetik (B) alanları dalganın hareketine ve birbirlerine dik, enine salınım (osilasyon) gösterir.

Kaynak: "Electromagneticwave3D" by Lookang many thanks to Fu-Kwun Hwang and author of Easy Java Simulation = Francisco Esquembre - Own work. Licensed under CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons - http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Electromagneticwave3D.gif#/media/File:Electromagneticwave3D.gif

Elektromanyetik dalgalar, belirli elektromanyetik işlemlerden sonra oluşan enerji saçılımı gösteren dalga türleridir. X-ray'den radyo dalgaları ve ışıklara kadar geniş bir çeşitliliğe sahiptirler.

(Not: Foton içeren dalgaların dalga boyu yükseldikçe gidebileceği mesafe artar; ancak gücü azdır. Bu yüzden dalga boyu yüksek olan radyo sinyalleri uzak mesafeleri gidebilmekte ancak X-ray UV gibi güçlü dalgalar uzun mesafelere taşınamamaktadır. Bunu ise aşağıdaki formülden çıkarabiliriz:

v=f*λ    (1)

Denklem 1'de v dalganın hızını (m/s), f dalganın frekansını (1/s) ya da gücünü, λ ise dalganın dalga boyunu (m) göstermektedir.)

Elektromanyetik dalgalar, dalga boyuna göre aşağıdaki şekilde sınıflandırılırlar:

Elektromanyetik dalga çeşitleri (Kaynakları, dalgaboyu, frekansları ve saçtıkları enerji ile birlikte)

Elektromanyetik spektrum (Görünebilir ışığın dalga boyları ile birlikte)

Bu yazımızda mikrodalga spektrumu ve bu dalga ile çalışan mikrodalga fırınlardan bahsedeceğiz. Mikrodalga frekansı 1 GHz ile 300 GHz, dalga boyu ise 1 m ile 1 mm arasında olan elektromanyetik dalga sınıfıdır. Kullanımı aşağıdaki alanlardadır:

İletişim: GSM, GPS, wi-fi ve bluetooth'lar ve amatör radyolarda (düşük frekanslarda, radyo dalgalarına yakın); uydularda (yüksek frekanslarda)

Hız radarlarının çalışma prensibi.  Arabaya gönderilen ve yansıyan dalgalardan arabanın hızı bulunur. 

 Radarlar cisimlerin yerini ve hızını algılayan aletlerdir. Otomatik kapı algılayıcılardan askeri uygulamalara kadar geniş bir uygulama alanına sahiptir. Radarlar mikrodalganın en sık kullanıldığı alanlardan biridir. Yüksek hassasiyet isteyen uygulamalarda yüksek frekanslar; hava durumu veya hız belirleme radarları gibi düşük hassasiyet içeren uygulamalarda düşük frekanslar kullanılır.

Radyo teleskoplarda güneş sistemini incelerken mikrodalga kullanılır.

Mikrodalga ısıtma prensibi

Ev tipi mikrodalga fırınlarda (2.45 GHz) ise amaçlanan işlem mikrodalga radyasyon ile besinlerin içerisindeki suyun ısıtılmasını, dolayısıyla besinin pişmesini sağlamaktır. Prensip ise basittir: Mikrodalga ısıtılacak madde ile etkileşime geçince maddenin içindeki polar moleküller oluşan elektromanyetik alana göre kendini konumlandırır. Elektromanyetik dalganın içindeki elektrik ve manyetik alanları sürekli salınım halinde olduğu için polar moleküller sürekli kendini konumlandırmaya çalışır.  Bu rotasyon ise moleküllerin hareketine ve birbiriyle çarpışmasına; dolayısıyla maddenin ısınmasına sebep olur. Apolar maddelerde ise ısınma nispeten daha zordur; çünkü polar maddelerdeki gibi hareket edebilecek serbest elektronlar yoktur. Dolayısıyla mikrodalga fırında suyun ısınması, yağ ve şekerin ısırmasından daha kolaydır.

Mikrodalga ısıtma ile doğrudan ısıtma

Mikrodalga ısınmanın normal ocakta (konveksiyonel) ısıtmaktan en önemli farkı mikrodalga ısıtmada ısınma içeriden dışarıya doğru olurken, konveksiyonel ısıtmada ısınma dışarıdan içeriye doğru olur. Dolayısıyla mikrodalga fırından çıkardığınız bir yemeği ya da herhangi bir cismi elinize hemen almayın veyahut illa alacaksanız bile ısıya dayanıklı bir fırın eldiveni kullanın, çünkü ilk başta ısınmadığı sandığınız cisim kısa bir süre sonra kor gibi sıcak olacaktır.

Mikrodalganın temel parçaları

Mikrodalga fırınlarda mikrodalga radyasyonu,
Magnetron adı verilen yüksek vakumlu tüpte elektronların hızlandırılması ve hızlanan elektronların bir seri metal boşluklardan (multi-mode cavities) geçmesiyle oluşur.

Son olarak mikrodalga fırın kullanacaklara tavsiyeler:

- Tek bir seferde uzun calıştırmayın (tavsiyem maksimum 5 dk)

- Mikrodalganın çalışırken kapağının kapalı olduğundan emin olun. Kapağı ya da herhangi başka bir aksamı kırılmış mikrodalgayı kesinlikle kullanmayın.

- Asla ve asla mikrodalgada su pişirmeyin. Aksi takdide suyu fırından aldığınızda ani bir buhar patlaması yüzünüze gelebilir.

- Mikrodalga fırına asla alüminyum folyo koymayın,  çünkü kıvılcım çıkarmaya sebep olabilirsiniz. Eğer fırınının içinde yangın olursa fırının kapağını açmadan fırını doğrudan fişten çekin.

- Pişirme kabı ya da tabağı seramik olabilir. Fırında pişirmek için kullanılan özel aparatlardan alın.

- Fırın üreticisinin size bildirdiği güvenlik talimatlarına muhakkak uyun.