微波炉中的两颗葡萄激起火花 | 图源:Khattak, H. K., Bianucci, P. and Slepkov, A. D. (2019)
这一现象在早些年前就受到了热议,但没有人给出合理解释,直到去年,一个科研团队才解开了这个谜团。
让葡萄擦出火花的是一种叫做米氏共振(Mie resonance)的现象。米氏共振,又称结构共振(morphology-dependentresonance),指的是某些特定形状、材质的物体尺寸与电磁波波长相近时,产生的相互作用。
前面我们提到微波炉的微波波长大约为12厘米,这里指的是它在空气中的波长。
在不同介质中,微波的波长和折射率都不同,它在葡萄果肉(主要是水)中的波长只有原来的1/10,即1.2厘米左右,这个长度恰好与一颗葡萄的直径接近,符合米氏共振的条件,微波被困在葡萄内部不断反射,形成震荡的电磁场。
微波炉中两颗葡萄的热量分布 |图源:Khattak, H. K., Bianucci, P. and Slepkov, A. D. (2019)
此时如果两颗葡萄的距离小于一个波长,它们内部的电磁场就会发生相互作用,接触点的电磁场强度大幅增加,最后将葡萄中的离子(主要是钠离子和钾离子)电离,激发出等离子体,空气也会被击穿,形成电火花。
研究者在实验时,把两颗葡萄换成大小差不多的水凝胶珠也达到了相同的效果。他们还想到了将这一原理运用在更精细的光刻技术中。
只是在成功的实验背后,恐怕已经有不少微波炉君壮烈牺牲……
微波炉:我为你们付出了太多(非该实验现场)
请勿尝试!请勿尝试!请勿尝试!
就算你不在乎牺牲微波炉,剧烈的电火花和爆炸也很可能伤到人,或引起火灾。所以无论是金属,还是葡萄,如果你没有实验人员的专业防护措施,都千万别贸然尝试。
此外,普通塑料包装和普通保鲜膜也不宜放进微波炉里加热,因为这些塑料会被热化,污染食物。
塑料中,只有明确标识可放进微波炉的耐高温材料(如PP塑料)才能用微波炉加热。
还有鸡蛋、包装封闭的食品等密封系统也不宜放进微波炉,不信的,请回头看斯宾塞同事怨念的眼神。
只要不作死,微波炉其实还是相当安全高效的厨具和实验道具。