1颗葡萄放微波炉里没事,2颗葡萄为啥会爆炸?这竟然与光刻机有关

如果把一颗葡萄放入微波炉当中加热 , 并不会有什么问题 。 可是如果把一颗葡萄切成两半 , 不过不是完全切断 , 而是保留着表皮相连 , 再放入到微波炉当中加热一会 , 两半葡萄的连接处就会产生“火花” , 并且会越发剧烈 , 发出耀眼的火光 , 如果一直持续下去 , 甚至会导致微波发生爆炸 。 不仅如此 , 如果是两颗葡萄挨在一起 , 放到微波炉中加热 , 也会有“火花”喷出来 。
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微波炉加热下 , 两个半块葡萄之间产生的“火花”和两颗葡萄之间产生的“火花”实际上都是等离子体 。 等离子体其实是指一种物质状态 , 我们常见的物质有三种状态:气态、液态和固态 , 而等离子体实际上并不属于这三态 , 而是一种物质的高能状态 , 和气体类似 , 没有固定的体积和形状 。 造成等离子体出现的原因是原子中的电子获得了足够多的能量 , 摆脱了原子核的束缚 , 于是物质就呈现出了离子化气体的状态 。 常见的等离子体有闪电、极光等等 。
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那么问题来了 , 为什么微波炉加热一颗葡萄不会这样 , 而加热两颗或者两个半颗就会出现这样的状态?
为何会出现等离子体?
这个奇怪的现象一直以来都让科学家们很困扰 , 并不了解其中的原理 。 后来 , 来自于加拿大特伦特大学的哈姆扎·哈塔克(HamzaK.Khattak)、亚伦·斯莱普科夫(AaronD.Slepkov)以及来自于加拿大康考迪亚大学的巴勃罗·比努奇(PabloBianucci)三位研究员把这个现象研究明白了 , 并在学术期刊《PNAS》发表了论文 。 那他们是如何解释这个问题的呢?
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要了解问题 , 我们首先要搞清楚微波炉的加热原理 。 从微波炉的名字 , 我们不难猜出 , 微波炉其实就是利用“微波”来加热食物的 , 一般采用的频率是2.45GHz的微波 。 可能很多人看到这里会有疑问:到底什么是微波?
话说在物理学界有三座大山 , 牛顿的力学 , 麦克斯韦的电磁学和爱因斯坦的相对论 。 麦克斯韦曾经统一了电和磁 , 预言电磁波的存在 , 且光是一种电磁波 。
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电磁波看不见 , 摸不着 , 所以对于人而言 , 电磁波虚无缥缈 。 但事实上 , 电磁波真实存在 , 而且无处不在 。 科学家发现 , 凡是高于绝对零度(零下273.15度)的物体都会向外辐射电磁波 。 就拿人来说 , 体温大概是36-37度之间 , 也会向外辐射电磁波 。
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我们肉眼看不到 , 是因为电磁波实际上是一个大家族 , 只有可见光波段是可以被人眼看到的 , 而其他的波段不行 , 而人体辐射的属于红外波段 , 所以肉眼看不到 。
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微波也是电磁波家族中的一份子 , 肉眼也看不到 , 但它确实存在 。 而电磁波有两个重要的物理参数:频率和波长 , 两者的乘积是光速 , 是一个常数 。
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微波炉所使用的的微波频率是2.45GHz , 对应的波长大概是12.24厘米 。 也就是说 , 这种微波在空气中传播时 , 波长是12.24厘米 , 不过当它穿过葡萄时 , 情况就不太一样了 。 这是因为葡萄对于微波的折射率要远大于空气 , 两者的差异大概是十倍左右 , 也就是说 , 微波穿过葡萄时 , 微波的波长是1.2厘米左右 , 这个数值与一个葡萄的宽度是差不多的 。