微波炉加热食物的原理是什么?

只要食物和容器不是加热后会产生毒性的,不是本身就有毒的,那么对身体就是无害的。

关于微波炉有众多谣言,如辐射、加热的食物对身体有害等,究其原因,是对微波炉工作原理的不了解。上海光机所专门做了一部视频,来为大家展示厨房中的这个了不起的光学应用~

厨房中的光学

微波是一种特殊的“光”,和可见光一样是一种电磁波。但因为微波的波长超过人眼的感受范围,所以,它在我们眼前“隐身”了。放在微波炉的食物,一般都含有水分。水分子是极性分子,一头带正电,一头带负电。水分子通常是杂乱无章地分布着。

但是当水分子遇上电场,它会调整方向。带正电那头与电场方向一致,带负电的那头则与电场方向相反。一旦电场转动起来,会带着水分子一起振荡。电场转动起来,就会形成电磁波,而电磁波携带着能量。

由于微波电场的转动频率恰好与水分子本征频率一致,水分子的转动始终会被转动的电场加速,从而不断获得能量,这就是通常所说的“共振”现象。“共振”过程中,水分子振荡得越来越剧烈,能量越来越高,水温也就升高了。食物中的很多分子是和水分子相似的“极性分子”,同样也被微波加热了。

那么问题来了,同样是电磁波,可见光为什么不能加热食物呢?这是因为,可见光的振荡频率比水分子本征频率快得多,达不到“共振”的程度,食物吸收不了多少光的能量。

我们可以通过一个实验,来说明“共振”的原理。

我们用6个钟摆做共振实验,首先把钟摆都放在悬挂的活动板上,然后随机拨动所有的钟摆,这时候有的钟摆向左,有的钟摆向右。但左边和右边的力量总会不对等,从而造成一边比另一边的力多一点,多出的一点力就使得下面的活动板产生微小的摆动。

这个摆动也会对6个钟摆施加共同的力。类似于微波对水分子那样。共振就起作用了,没有任何干预,所有钟摆的步调会变得一致。

大家应该明白微波炉的工作原理了,但很多人还有一个问题:为什么微波炉明令禁止使用金属容器呢?这是因为,金属容器不但对加热食物毫无意义,还有潜在的危险。

在微波炉中加热时,微波遇到“金钟罩”就被反射了。而真正危险的是,在强大的微波作用下,金属中的自由电子快速移动,产生的电弧会击坏微波炉内壁,毁坏微波炉中的电子元器件,甚至把微波炉烧毁。所以在微波炉内使用金属器皿绝对不是一个好主意。

走出厨房,微波的应用好像让我们有了“另一双眼睛”。微波雷达能为各种交通工具提供精确的定位导航,为军队侦查敌机和导弹;微波遥感技术使得航拍获得的“微波地形图”比可见光和红外遥感获得的图像更真实。

现在,如果在太空探测,会发现极其微弱的微波辐射,这是整个宇宙的背景“噪声”,是138亿年前宇宙大爆炸留下的“遗产”。未来,人类或许可以利用这笔遗产做出了不起的事。

作者:中国科学院上海光学精密机械研究所

出品:科学大院

科学大院是由博览运营的中科院官方科普微信公众号,欢迎订阅(ID: kexuedayuan),记住微波炉是禁止使用金属容器的哦~

来源:知乎 www.zhihu.com

作者:中国科普博览

【知乎日报】千万用户的选择,做朋友圈里的新鲜事分享大牛。
点击下载

此问题还有 5 个回答,查看全部。
延伸阅读:
吃方便面、泡面时最入味的配菜是什么?
微波炉的微波是否可能打破食物中的化学键?