Микроволновая печь готовит пищу с помощью микроволн. Осциллирующее электрическое поле в микроволнах вращает молекулы воды в нашей пище. Поскольку все волны имеют колеблющиеся электрические поля, мой вопрос заключается в том, почему мы не используем другие волны (радио, видимые, гамма и т. д.) в духовке.
Вроде, как бы, что-то вроде. Вопрос не в том, можно ли их использовать, а в том, можно ли их использовать эффективно .
Немного странно говорить о «сопоставлении антенн», когда одна из антенн является лазаньей, но это то, что происходит. Мишень будет поглощать ЭМ излучение разных длин волн с разным уровнем эффективности. Другие длины волн будут отражаться или передаваться насквозь. Длина волны, используемая микроволнами, выбрана потому, что вода особенно хорошо ее поглощает.
Микроволны также достаточно хорошо проникают в пищу. Можно использовать видимое и ИК-излучение: ИК-печи распространены в промышленных процессах, а электрический гриль эффективно передает большую часть своего тепла через инфракрасное излучение. Но они не проникают внутрь, а вместо этого используются для нагрева внешней поверхности пищи, вызывая ее подрумянивание, а не прожаривание.
Вы можете готовить пищу с любой длиной волны электромагнитного излучения, которая достаточно поглощается едой. Конечно, если у вас есть достаточно мощный источник, вы можете даже нагреть пищу с помощью очень проникающего излучения, такого как рентгеновские лучи.
Однако ионизирующее излучение, такое как ультрафиолетовое и рентгеновское излучение, разрушает белки и витамины.
Излучение очень низкой частоты также очень проникает и не может быть хорошо сфокусировано, поэтому вам либо нужно очень много еды, либо вам приходится мириться с нагревом окружающей среды.
На практике преобладающими формами являются инфракрасные (например, тостеры) и микроволновые печи, настроенные на частоту поглощения молекул воды.
Удивительно, что технология достаточно консолидирована и восходит к концу Второй мировой войны ( https://en.wikipedia.org/wiki/Microwave_oven ). Магнетрон, используемый для радаров, прямо переиспользован для чего-то большего, чем Вторая мировая война: стремление к миру? большой рыночный шаг, обеспечивающий долгосрочное производство после военного бума?
Типичная частота составляет 2,45 ГГц, но существуют приложения с частотой 915 МГц для промышленного использования. Затем вы можете нагревать металлы, например, для спекания и обработки сплавов, смешивая эффект с вихревыми токами, переходя на более низкие частоты.
В SE уже состоялось интересное обсуждение: https://physics.stackexchange.com/questions/172790/why-do-we-use-microwaves-in-microwave-oven Еще одна статья, на которую стоит обратить внимание: http: //www.sfu.ca/phys/346/121/resources/physics_of_microwave_ovens.pdf
Можно спросить, почему именно 2,45 ГГц: на самом деле это не резко, и мы можем использовать там другие частоты, но это вопрос стандартизации. Эти частоты весьма эффективны для получения вибрации за счет повторяющейся переориентации молекул воды. Глядя на http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Waves/mwoven.html , «детальное моделирование нагрева воды, описанное в Чаплине [«Структура воды и наука» Мартина Чаплина], предполагает, что основной эффект микроволны являются результатом работы, проделанной над водородом, а не вкладываются в переориентацию молекулярных диполей молекул воды».
Признаюсь, я не очень люблю микроволновую печь, потому что разморозить можно, а вот приготовление, к сожалению, совсем другая тема. Вещи выходят слишком мягкими для меня. Я итальянец, поэтому немного "восприимчив" к такой теме. Конечно, я сам использую другие длины волн, такие как солнечное излучение, когда кладу замороженное мясо на подоконник вдовы (опасный процесс, слишком открытый: кошки, вороны, ...).
Вы, конечно, можете готовить пищу с другой длиной волны, такой как солнечная печь.
На самом деле в большинстве кухонных духовок используются нагревательные элементы, излучающие инфракрасное излучение (свет), которое является основным фактором нагрева.
Длина волны также должна быть такой, чтобы она могла нагревать органические материалы, радиоволны, которые в основном проходят через длинные волны.
Микроволны с более короткой длиной волны проникают в пищу и нагревают ее.
Световая волна, очень короткая, едва проникнет и будет нагреваться в основном на поверхности.
Основная причина заключается в том, что молекулы воды в пище резонируют на частоте 2,45 ГГц, которую использует микроволновая печь. Это то, что позволяет микроволнам соединяться с молекулами воды, заставляя их вибрировать и, таким образом, нагревать пищу.
Это также причина, по которой микроволновое излучение не очень сильно влияет на предметы, в которых нет воды (за исключением металлических предметов), а также причина, по которой частоты, отличные от 2,45 ГГц, не влияют на продукты питания, по крайней мере, очень сильно. .
Чу