Mikrovågor är radiovågor i den högfrekventa delen av radiospektrumet, med våglängder från ungefär 1 millimeter till 1 meter. Utforskaren visar en mikrovåg med våglängden 1 centimeter. Det är 10 gånger den kortaste mikrovågens våglängd och en hundradel av den längstas. Våglängden ligger alltså mot den korta änden av bandet.

Våglängd

Mikrovågor är, liksom ljus, elektromagnetiska vågor: vågor av elektrisk och magnetisk energi som rör sig tillsammans genom rymden. En vågs våglängd är avståndet från en vågtopp till nästa. Vågens frekvens är antalet vågtoppar som passerar en punkt varje sekund, mätt i hertz. Ju kortare våglängd, desto högre frekvens.

En mikrovåg med våglängden 1 centimeter har en frekvens på ungefär 30 gigahertz, så ungefär 30 miljarder vågtoppar passerar en punkt varje sekund. Occupational Safety and Health Administration (OSHA), USA:s myndighet för arbetsmiljö, definierar mikrovågor som frekvenser från 300 megahertz (300 miljoner vågtoppar per sekund) till 300 gigahertz. De frekvenserna motsvarar våglängder från 1 meter ner till 1 millimeter.

Internationella teleunionen (ITU), som samordnar radioanvändningen i hela världen, ger radiobanden namn efter längden på deras vågor. Frekvenserna 3–30 gigahertz kallar den ”centimetervågor” och 30–300 gigahertz ”millimetervågor”. Med 29,98 gigahertz ligger en våg med våglängden 1 centimeter allra överst i centimetervågsbandet.

Storleksjämförelser

• Två vågor med våglängden 1 centimeter, lagda ände mot ände, skulle sträcka sig något mer än bredden av en amerikansk cent, som är 19 millimeter i diameter.
• En glaskula av standardstorlek, 1,6 centimeter i diameter, är ungefär 1,6 våglängder bred.
• Mikrovågsugnar använder vågor med en våglängd på ungefär 12 centimeter, alltså 12 gånger så lång som den här vågens.
• De längsta vågorna av synligt ljus, rött ljus, är ungefär 700 nanometer långa. En nanometer är en miljarddel av en meter, så en mikrovåg med våglängden 1 centimeter är ungefär 14 000 gånger så lång.

Vad mikrovågor används till

En mikrovågsugn skapar sina vågor med ett elektronrör som kallas magnetron. Vågorna studsar mot ugnens metallväggar och passerar genom glas, papper och plast, men maten absorberar dem. De får vattenmolekylerna i maten att vibrera, och den rörelsen ger den värme som lagar maten.

Mikrovågor överför också telefon- och tv-signaler, och radar använder dem för att upptäcka bilar som kör för fort. Dopplerväderradar använder dem för att följa stormar, och de flesta kommunikationssatelliter använder dem för att skicka signaler ner till jorden. Inom rymdkommunikation kallas frekvenserna 27,5–30 gigahertz, med vågor som är 1,0–1,1 centimeter långa, för 30-gigahertzbandet.

Mikrovågor från det tidiga universum

År 1965 mätte Arno Penzias och Robert Wilson vid Bell Telephone Laboratories radiobrus med en 6 meter lång hornantenn i Holmdel i den amerikanska delstaten New Jersey. Vid våglängden 7,35 centimeter, ungefär sju gånger så lång som vågen i utforskaren, fångade de upp mer brus än de kunde förklara. Bruset kom lika mycket från alla håll på himlen.

En tillhörande artikel av fysiker vid Princetonuniversitetet gav en förklaring. Bruset var den kosmiska mikrovågsbakgrunden: ljus som frigjordes när universum var ungefär 380 000 år gammalt och som fyller hela universum. Penzias och Wilson delade 1978 års nobelpris i fysik ”för deras upptäckt av den kosmiska mikrovågsbakgrundsstrålningen”.

Källor

• 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.