Încălzirea și Prelucrarea Termică cu Radiații Infraroșii și Microunde

Argument

Undele electromagnetice sau radiaţia electromagnetică sunt fenomene fizice în general naturale, care constau dintr-un câmp electric şi unul magnetic în acelaşi spaţiu, şi care se generează unul pe altul pe măsură ce se propagă.

Radiaţia este o formă a energiei de existenţa căreia, pentru un sector foarte restrâns şi anume al luminii şi al căldurii, omul a luat cunoştinţă prin simţurile naturale, încă de la apariţia sa, percepând căldura şi lumina solară. în prezent se ştie însă că energia radiantă are un domeniu foarte întins, iar efectele pe care le produce în lumea sensibilă diferă numai de sectorul din care aceasta provine. Ea se propagă în spaţiu fără să aibă nevoie de un suport material în sensul obişnuit al cuvântului şi cu atât mai complet în vid, unde are o viteză de propagare de 300.000 de km/secundă, indiferent de sectorul de emisie (termic, luminos, cosmic etc.), fără să fie influenţată nici calitativ şi nici cantitativ de temperatura spaţiului prin care se propagă.

Radiaţia termică se poate transmite la orice distanţă, fără intermediul materiei. Ea nu depinde decât de temperatura corpului emiţător, nu şi de temperatura mediului prin care se transmite.

I. Radiaţiile hertziene, radiaţiile termice, radiaţiile de frânare, Radiaţiile sincrotron, Undele radio, Microundele, Radiaţia infraroşie, Radiaţia ultravioletă, Radiaţia X

Undele electromagnetice

I.1. Noţiuni Generale :

Câmpul electromagnetic: este ansamblul câmpurilor electrice şi magnetice, care oscilează şi se generează reciproc. Unde electromagnetice: este un câmp electromagnetic care se propagă

Undele (radiaţiile) electromagnetice pot fi grupate după fenomenul care stă la baza producerii lor. Astfel, radiaţiile numite hertziene se datoresc oscilaţiei electronilor în circuitele oscilante LC sau în circuitele electronice speciale.

Prin transformarea energiei interne a oricărui corp în energie electromagnetică rezultă radiaţiile termice. Radiaţiile electromagnetice, numite radiaţiile de frânare, apar la frânarea brusc a electronilor în câmpul nucleului atomic.Radiaţiile sincrotron (denumirea se datorează faptului că acest fenomen a fost pus în evidenţă la o instalaţie de accelerare a electronilor în câmp magnetic, numit sincrotron) şi au originea în mişcarea electronilor într-un câmp magnetic.

Acestor grupe de radiaţii le corespund anumite domenii de frecvenţe. Cea mai uzuală împărţire a radiaţiilor electromagnetice se face însă după frecvenţa şi lungimea sa de unda în vid.

Aceasta cuprinde următoarele grupe:

1.Undele radio. Domeniul de frecvenţă a acestor unde este cuprins între zeci de hertzi până la un gigahertz (1GHz = 109Hz), adică au lungimea de undă cuprinsă între caţiva km până la 30cm. Se utilizează în special în transmisiile radio şi TV. După lungimea de undă se subîmpart în unde lungi (2Km-600m), unde medii (600-100 m), unde scurte (100-10 m) şi unde ultrascurte (10 m-1cm).

2.Microundele. Sunt generate ca şi undele radio de instalaţii electronice. Lungimea de undă este cuprinsă între 30cm şi 1mm. În mod corespunzător frecvenţa variază între 109—3•1011Hz. Se folosesc în sistemele de telecomunicaţii, în radar şi în cercetarea ştiinifică la studiul proprietăţilor atomilor, moleculelor şi gazelor ionizate. Se subîmpart în unde decimetrice, centimetrice şi milimetrice. Se mai folosesc şi în domeniu casnic.

3.Radiaţia infraroşie. Cuprinde domeniul de lungimi de undă situat între 10-3 şi 7,8•10-7m (3•1011--4•1014Hz). În general sunt produse de corpurile încălzite. În ultimul timp s-au realizat instalaţii electronice care emit unde infraroşii cu lungime de undă submilimetric.

4.Radiaţia vizibilă. Este radiaţia cu lungimea de undă cuprinsă între aproximativ 7,6•10-7m şi 4•1014m.

5.Radiaţia ultravioletă. Lungimea de undă a acestei radiaţii este cuprinsă în domeniul 3,8•10-7m şi 6•10-10 m. Este generată de către moleculele şi atomii dintr-o descărcare electrică în gaze. Soarele este o sursă puternică de radiaţii ultraviolete.

6.Radiaţia X (sau Röngen). Aceste radiaţii au fost descoperite în 1895 de fizicianul german W. Röngen. Ele sunt produse în tuburi speciale în care un fascicul de electroni accelerat cu ajutorul unei tensiuni electrice de ordinul zecilor de mii de volţi , bombardează un electrod.

7.Radiaţia. Constitue regiunea superioară ( 3•1018 - 3•1022 Hz ) în clasificarea undelor electromagnetice în raport cu frecvenţa lor. Sunt produse de către nucleele atomilor.

Principiul de funcţionare: Radiolocaţia cu unde magnetice înseamnă determinarea existenţei şi poziţiei a unui obiect pe baza caracteristicilor undelor electromagnetice. Poziţia obiectului este caracterizată în figura de mai jos:

a). Instalaţie de radiolocaţie E -- emiţător

Instalaţia de radiolocaţie se compune, în esenţă, dintr-un emiţător, un receptor şi un sistem de antene. Pentru a se putea stabili coordonatele unghiulare ale poziţiei obiectului, undele radio trebuie emise sub forma unor fascicule mai înguste. Pentru aceasta, antena radiolocatorului se aşază în focarul unei oglinzi metalice concave, care reflectă undele într-o singură direcţie. Emiţătorul emite trenuri de unde separate prin pauze, funcţionând prin impulsuri. În timpul pauzelor de emisie, prin intermediu receptorului antena recepţionează undele reflectate. Recepţionarea semnalului se măsoară cu oscilograful catodic.

Utilizări:în radiolocaţie. Este folosită în navigare. Avioanele şi vapoarele sunt dotate cu radiolocatoare, ca şi aeroporturile care sunt prevăzute cu acest echipament pentru a dirija traficul aerian, aterizările şi decolările avioanelor deasemenea. Radiolocaţia poate fi activă sau pasivă.