Microgolven zijn radiogolven aan het hoogfrequente uiteinde van het radiospectrum, met golflengten van ongeveer 1 millimeter tot 1 meter. In de verkenner staat een microgolf met een golflengte van 1 centimeter. Dat is 10 keer de lengte van de kortste microgolf en een honderdste van de lengte van de langste, dus aan de korte kant van de band.

Golflengte

Microgolven zijn, net als licht, elektromagnetische golven: golven van elektrische en magnetische energie die samen door de ruimte bewegen. De golflengte van een golf is de afstand van de ene golftop tot de volgende. De frequentie van een golf is het aantal golftoppen dat elke seconde een punt passeert, uitgedrukt in hertz. Hoe korter de golflengte, hoe hoger de frequentie.

Een microgolf van 1 centimeter heeft een frequentie van ongeveer 30 gigahertz, dus ongeveer 30 miljard golftoppen passeren elke seconde een punt. De Occupational Safety and Health Administration (OSHA), de Amerikaanse instantie voor veiligheid op de werkplek, definieert microgolven als frequenties van 300 megahertz (300 miljoen golftoppen per seconde) tot 300 gigahertz. Die frequenties komen overeen met golflengten van 1 meter tot 1 millimeter.

De Internationale Telecommunicatie-unie (ITU), die het gebruik van radio wereldwijd coördineert, geeft radiobanden namen naar de lengte van hun golven. De ITU noemt 3–30 gigahertz “centimetergolven” en 30–300 gigahertz “millimetergolven”. Met 29,98 gigahertz zit een golf van 1 centimeter helemaal bovenaan de band van centimetergolven.

Groottevergelijkingen

• Twee golven van 1 centimeter, achter elkaar gelegd, zouden iets meer dan de breedte van een Amerikaanse cent beslaan, die 19 millimeter breed is.
• Een standaard glazen knikker van 1,6 centimeter breed is ongeveer 1,6 keer zo breed als de golflengte van deze microgolf.
• Microgolfovens gebruiken golven van ongeveer 12 centimeter lang, 12 keer zo lang als deze.
• De langste golven van zichtbaar licht, die van rood licht, zijn ongeveer 700 nanometer lang. Een nanometer is een miljardste van een meter, dus een microgolf van 1 centimeter is ongeveer 14.000 keer zo lang.

Waarvoor microgolven worden gebruikt

Een microgolfoven maakt de golven met een elektronenbuis die magnetron heet. De golven kaatsen terug tegen de metalen wanden van de oven en gaan door glas, papier en plastic heen, maar voedsel neemt ze op. De golven laten de watermoleculen in het voedsel trillen, en die beweging levert de warmte waarmee het voedsel gaar wordt.

Microgolven vervoeren ook telefoon- en televisiesignalen, en radar gebruikt ze om auto's op te sporen die te hard rijden. Doppler-weerradar gebruikt ze om stormen te volgen, en de meeste communicatiesatellieten gebruiken ze om signalen naar de grond te sturen. In de ruimtecommunicatie staan frequenties van 27,5–30 gigahertz, met golven van 1,0–1,1 centimeter lang, bekend als de 30-gigahertzband.

Microgolven uit het vroege heelal

In 1965 waren Arno Penzias en Robert Wilson van Bell Telephone Laboratories radioruis aan het meten met een hoornantenne van 6 meter in Holmdel, in de Amerikaanse staat New Jersey. Bij een golflengte van 7,35 centimeter, ongeveer zeven keer zo lang als de golf in de verkenner, vingen ze meer ruis op dan ze konden verklaren. De ruis kwam gelijkmatig uit alle richtingen aan de hemel.

Een begeleidend artikel van natuurkundigen van Princeton University bood een verklaring. De ruis was de kosmische microgolfachtergrond: licht dat vrijkwam toen het heelal ongeveer 380.000 jaar oud was. Dat licht vult het hele heelal. Penzias en Wilson deelden in 1978 de Nobelprijs voor de Natuurkunde “voor hun ontdekking van de kosmische microgolfachtergrondstraling”.

Bronnen

• Microwaves. NASA Science, 2023.
• Anatomy of an Electromagnetic Wave. NASA Science, 2023.
• What are the Energy Range Definitions for the Various Types of Electromagnetic Radiation?. NASA High Energy Astrophysics Science Archive Research Center, 2021.
• Visible Light. NASA Science, 2023.
• Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.
• Radiofrequency and Microwave Radiation. Occupational Safety and Health Administration.
• Recommendation ITU-R V.431-8: Nomenclature of the frequency and wavelength bands used in telecommunications. International Telecommunication Union, 2015.
• Microwave Oven Radiation. US Food and Drug Administration, 2023.
• Coin Specifications. United States Mint, 2026.
• Tournament Rules. National Marbles Tournament.
• A Measurement of Excess Antenna Temperature at 4080 Mc/s. Penzias and Wilson, The Astrophysical Journal, 1965.
• The Nobel Prize in Physics 1978. Nobel Prize Outreach.