マイクロ波とは何か、波長とは？
そう疑問に思っている方も多いはずです。
名前は聞いたことあるけど、実際どのような場面で使われているのかを知らないという人は、少なくないでしょう。
この記事では、「マイクロ波とは何か」、「周波数・波長とは」を基礎から解説します。
マイクロ波についてわかりやすく解説していますので、体系的に理解することができるでしょう。
マイクロ波について詳しくなって、マイクロ波を商用利用したい人にもおすすめです。
マイクロ波とは
マイクロ波とは、電波の1つです。
電波とは、電磁波という大きな括りの中にあり、その一部がマイクロ波です。
その他にも、電波の中には長波や短波といった名前の電磁波が存在します。
その電磁波の種類を分ける要素は、波長と周波数です。
マイクロ波は波長が1mm～1m、周波数は300MHz～300GHzのものを指します。
次は、電磁波を構成する波長と周波数について解説していきます。
電磁波とは、波長・周波数とは
電磁波とは、電界と磁界が空間を伝わっていき、目には見えない波を形成しています。
ここでいう「電界」とは電気のある場所を指し、あらゆる電気が流れている場所に発生しています。
家電にも電気が通っていますが、100V程度の電圧では電界を感じることはないです。
また、距離が離れるほど弱くなっていくので、高圧で電気が流れている送電線の下にいても電界を感じることはありません。
もう一方の磁界とは、磁気のある場所を指します。
磁石の周りや地球も大きな磁石なので、磁界が存在しているのです。
磁界も電界同様、距離が弱くなります。
磁石同士を近づけると、引き寄せ合ったり、反発し合ったりする現象がありますよね。
それは磁力が働いている証拠であり、磁界を感じることができるのです。
また、電気を通すと磁気が発生するので、電界と磁界はともに存在していることが一般的です。
その両方が影響してできる電磁波は波のように伝わっていきますが、海の波を思い浮かべてもらえると理解しやすいでしょう。
海の波が日によって速さや周期が違うように、電磁波も種類によって波長や周波数が異なります。
波長とは波と波の距離を指し、海の波で表すとうねりの頂点から次のうねりの頂点までの横の長さのことです。
周波数は1秒間に波打つ回数を指し、海で表すと波が岸に到達した回数と考えるとよいでしょう。
電磁波の利用法
電磁波は、周波数と波長の違いからさまざまな使われ方がされています。
| 周波数 | 波長 | 電磁波の種類 | 使用用途 |
| 高い | 短い | 放射線 | 放射線治療、X線写真など |
| ｜ | ｜ | 光（紫外線・可視光線・赤外線） | 殺菌灯、こたつなど |
| ｜ | ｜ | 電波（マイクロ波） | 電子レンジ、GPSなど |
| 低い | 長い | 電波（超短波〜長波） | 無線など |
これは、電磁波の特徴と使用用途を表にしたものです。
これらは代表的なものですが、その他にも無線LANやETCなどにも使用されています。
その中でも、マイクロ波はレーダーや通信、医療、食品加熱・乾燥など、さまざまな分野で利用されています。
マイクロ波の波長
マイクロ波には、固有の波長と周波数が存在しています。
この波長と周波数がマイクロ波を理解するうえでは、とても重要です。
- マイクロ波の周波数と単位
- マイクロ波の特徴
この2つから、マイクロ波を説明していきます。
マイクロ波の波長と周波数
マイクロ波の波長は、1mm〜1mになります。
また、周波数は300MHz〜300GHzです。
使用されている単位のHz（ヘルツ）は、1秒間に繰り返される波の数を表します。
つまり、60Hzならば1秒間に60回の振動する波のことです。
周波数の単位は、KHz→MHz→GHzと頭文字が変わってきます。
K（キガ）→M（メガ）→G（ギガ）と1000倍の関係にあることも覚えておくと良いでしょう。
マイクロ波の特徴
マイクロ波の代表的な特徴としては、以下の3つがあります。
- 直進性がある
- 加熱しやすい物質だけを選択的に加熱できる
- 物質の内部から加熱できる
このような特徴から、通信や電子レンジに使用されているのです。
マイクロ波のメリットとデメリット
マイクロ波とは電磁波の一部で、地球上にいる限りどこにでも存在しています。
そんなマイクロ波のメリットとデメリットを解説します。
マイクロ波のメリット
マイクロ波のメリットは、加熱できることが代表的です。
電子レンジにも応用されており、食品を加熱する際に使用されます。
その作用は、マイクロ波が物質内の水分子を振動させることで発熱します。
そのため、水分を含むものはよく加熱されます。
電子レンジを使用した際にお皿が熱くなるのは、温まったものによる伝熱作用によるものです。
以下が、マイクロ波加熱のメリットになります。
- 全体を均等に温められる
- 加熱対象を絞って加熱できる
- 発熱量のコントロールができる
- 他の熱源を用意しなくていい
- マイクロ波を止めれば加熱は止まる
このような安全性に優れた加熱が可能です。
マイクロ波のデメリット
マイクロ波のデメリットは、直進性に優れているため、金属などの反射率が高い遮蔽物がある場合、跳ね返されてしまうことです。
また、マイクロ波は干渉を起こしやすいこともデメリットです。
電子レンジを使っているときに、Wi-Fが弱くなるのがこの現象で、同じ2.4GHz帯を使用しているために起こります。
マイクロ波の活用法
マイクロ波は、電子レンジの他にテレビやラジオ、携帯電話の電波に使用されていたり、医療現場では電気メスなどにも応用され、幅広く使用されています。
工業関連では、マイクロ波を応用したマイクロ波抽出装置が注目されています。
マイクロ波抽出装置とは
マイクロ波抽出装置では、マイクロ波による加熱作用を使い、果物などの植物原料から香りを抽出することが可能です。
低温抽出により、熱に弱い香りも逃さず抽出できます。
香り抽出について詳しく知りたい人は、この兼松エンジニアリング株式会社の記事をご覧ください。
マイクロ波抽出装置の作用機序
マイクロ波抽出装置は、マイクロ波の内部加熱作用により従来より短い時間での抽出を可能にします。
また、徹底した温度管理で低温による抽出を実現し、熱に弱い香り成分を逃さず抽出することができます。
溶媒不要の無添加製法で抽出できるため、天然由来の精油や芳香蒸留水の抽出が可能です。
応用例は、廃棄予定の柑橘果皮（搾汁残渣など）や様々な植物原料から精油や芳香蒸留水を抽出したり、液状原料を低温濃縮するなど、幅広く活用できます。
参考：https://kanematsu-mwextract.jp/
まとめ
この記事では、マイクロ波とその波長について説明してきました。
マイクロ波は、私たちの身の回りに存在しています。
マイクロ波が応用されて、電子レンジや通信手段に使われているのです。
マイクロ波は、水分を含んだものを内部から温める作用があります。
その特徴を応用して、マイクロ波抽出装置が開発されました。
マイクロ波抽出装置に興味がある方は、兼松エンジニアリング株式会社まで問い合わせください。
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