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微波炉究竟是如何加热食物的?

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????现在,如果我们探索太空,我们会发现非常微弱的微波辐射,这是整个宇宙的背景噪声。

????作者单位:中国科学院上海光学精密机械研究所,现在大多数家庭的厨房里都有微波炉。似乎到处都没有新的东西。但实际上,微波炉是20世纪改变世界的十大发明之一。食物的快速加热当然是微波炉的一个特性。但是,你会好奇,在这蓬勃发展的几分钟里,既没有火也没有热,食物是如何被加热的吗?今天我们将回答您的问题,并讨论作用于食物的“微波炉”,它在厨房里是看不见的。图1光源:视频捕获微波是一种特殊的“光”,也是一种电磁波作为可见光。但是因为微波的波长超过了人眼的范围,所以在我们面前是看不见的。微波炉里的食物通常含有水。水分子是一端带正电荷,另一端带负电荷的极性分子。水分子通常无序散开。图2来源:视频捕捉,但当水分子遇到电场时,它会调整方向。带正电的一端与电场方向相同,带负电的一端与电场方向相反。一旦电场旋转,它就会与水分子一起振荡。当电场旋转时,它形成一个电磁波,携带能量。图3来源:视频截图显示微波电场的旋转频率与水分子的固有频率一致。水分子的旋转频率总是被旋转电场加速,从而不断获得能量。这通常被称为“共振”现象。在“共振”过程中,水分子的振荡越来越强烈,能量越来越高,水温也越来越高。食物中的许多分子是“极性”分子,类似于水分子,水分子也被微波加热。图4照片来源:视频截图与电磁波是同一个问题。为什么可见光不能加热食物?这是因为可见光的振荡频率比水分子的固有频率快得多,不能达到“共振”的程度,食物也不能吸收太多的光能量。我们可以通过实验来解释共振原理。我们用六个摆来做共振实验。首先,我们把摆锤放在悬挂的活动板上,然后随机摆动所有摆锤。这时,有些钟摆左转,有些钟摆右转。但是左右两侧的力总是不相等的,导致一侧的力比另一侧的力大一点,而稍大一点的力会使下运动板轻微摆动。这种摆动也对六个摆产生一个共同的力。类似于微波对水分子的作用。共振工作,没有任何干扰,所有摆的速度变得均匀。照片5来源:视频截图应该了解微波炉是如何工作的,但很多人仍然有一个问题:为什么微波炉明确禁止使用金属容器?这是因为金属容器不仅对加热食物毫无意义,而且有潜在的危险。当在微波炉中加热时,微波遇到“金钟罐”就会反射出来。真正的危险是,在强微波作用下,金属中的自由电子运动迅速,产生的电弧会破坏微波炉的内壁,破坏微波炉中的电子元件,甚至烧毁微波炉。所以在微波炉中使用金属器具绝对不是一个好主意。图6来源:视频截图出来的厨房,微波炉应用程序似乎给了我们“另一双眼睛”。微波雷达可以为各种车辆提供精确的定位和导航,也可以为军队侦察敌机和导弹。微波遥感技术使航空摄影获得的“微波地形图”比可见光和红外遥感获得的“微波地形图”更加逼真。现在,如果我们探索太空,我们会发现非常微弱的微波辐射,这是整个宇宙的背景“噪音”和138亿年前大爆炸留下的“遗产”。在未来,人类可能能够利用这一遗产做伟大的事情。

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