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疫情宅家的日子，微波爐成了很多人解決吃飯問題的好幫手。然而，很多人對微波爐的了解并不夠，只要是食物，就喜歡用微波爐"叮"一下，導致頻頻"翻車"。

圖片來源：微博

為什么微波爐不能加熱雞蛋？放進微波爐加熱的食物為什么不能用金屬器皿來盛？要了解這些，我們需要先知道微波爐加熱食物的原理。

微波爐是怎樣將食物加熱的？

微波爐加熱食物的原理是用微波輻射來加熱食物。微波和我們平時所見的光一樣，都是一種電磁波。微波專門指的是波長在1毫米到1米之間的電磁波。可見光指的是波長在400到700納米之間的電磁波。

一般的家用微波爐產生的微波的頻率是2.45GHZ左右，波長在12厘米左右。當用微波爐加熱食物的時候，食物的分子會吸收微波所攜帶的能量，吸收了能量的食物分子會發生振動，這種振動在宏觀上的表現就是食物溫度的升高。

微波爐是利用微波來加熱食物的（圖片來自https://www.pngwave.com/png-clip-art-aefdz）

更具體的說，微波爐采用的是介電加熱。介電加熱指的是指利用電磁輻射來加熱介電質的一種方式，介電質是一種可被電極化的絕緣體。

比如說，水就是一種介電質，一個水分子包含兩個氫原子和一個氧原子。雖然水分子整體上是電中性的，但是氧原子帶負電荷，而氫原子帶正電，如下圖所示。水分子的這種性質讓水成了一種理想的介電質。

水分子示意圖(圖片來源：作者自制)

將把水分子置入電磁波中，由于電磁波中電場的作用，水分子中的帶負電的氧原子會傾向于朝反著電場的方向位移，而氫原子會朝著電場的方向移動。氧原子和氫原子的這種位移是很小的，并不足以導電，這種現象就叫做介電質的電極化。

介電質的極化（圖片來自：參考資料1）

當把水放入微波爐加熱時，微波爐發出的微波的電場不斷變換著方向，水分子的氧原子和氫原子就不斷的變換位置，這種位置的變化可以理解成水分子的振動。隨著時間的流逝，水中大多數分子都會產生這種振動，水溫就會變高。

另外，脂肪和糖也是電介質，但是它們的分子在電場中移動的位置比水小，因此加熱它們需要更長的時間。

微波爐加熱食品主要加熱的是食品里面的水分（參考資料2）

有些人可能聽過這樣一種說法，說微波爐是從內到外加熱食物的，這種說法是正確的嗎？

對于一些有外殼的食物，情況可能確實如此。比如說雞蛋，雞蛋內部是液體，是良好的介電質，在微波爐內容易被加熱，而雞蛋外殼，則被加熱的很慢。當把雞蛋放進微波爐加熱時，雞蛋內部會首先熱起來，內部的熱量被外殼禁錮著得不到釋放，當加熱到一定程度時，雞蛋殼就會被撐破，雞蛋就會爆裂。

對于普通的食物，比如說饅頭，米飯，面包等等，它們內部的水分分布比較均勻，當放進微波爐時，它們都是被均勻加熱的，并不是從內到外加熱的。

了解了微波加熱的原理，我們才能更好地避開微波爐使用雷區。

微波爐不能用來加熱什么？

微波爐加熱食物，主要是加熱食物中的水分。一般來說，如果一個食物特別干燥，是不宜使用微波爐來加熱的。

例如，紙幣不能放入微波爐里面加熱。這些干燥的易燃物不是介電質，它們不會吸收微波爐的熱量，所以會導致微波爐里面的溫度越來越高，當高于一定溫度時，就會點燃這些可燃物。

被微波爐燒掉的紙幣（圖片來自https://eunited.com.my/366002/）

另外，使用微波爐加熱的一個很重要的原則是，不要把金屬放入微波爐。這是因為用微波爐加熱金屬時，微波爐發出的能量并不會被金屬吸收，而是被金屬反射，這時微波爐里面積聚的能量會越來越多，當能量達到一定程度時微波爐甚至會起火爆炸。

另外，正是由于金屬可以反射微波，所以微波爐的四周和門都是用金屬做的，這樣可以有效地把微波限制在微波爐內部，防止微波逸出，造成安全隱患。

廚房不愧也是"戰場"，微波爐的出現和軍工有關

你可能想不到，廚房里的微波爐最開始竟是由一個軍工企業率先制造出來的，這是怎么一回事呢？

這就要從微波爐里面產生微波的裝置—磁控管—說起。磁控管最初是給軍用雷達使用的，用來探測飛機和導彈。二戰結束以后，制造磁控管的公司業績大不如前。一些磁控管制造商，例如雷神公司（Raytheon Company），急切地想把該技術應用到新的領域來盈利。

二戰時期，科技界已經普遍知道無線電波能夠加熱介電材料，并且在工業和醫療環境中相當普遍地使用介電加熱技術。用無線電波加熱食物的想法也已經出現。一些公司和實驗室也一直在研究這種技術，在1933年在芝加哥舉行的世界博覽會上，西屋公司更是展示了一個10千瓦的短波無線電發射機，該發射機可以在兩個金屬板之間煮牛排和土豆。但是在二戰時期這種現象并沒有被深入的研究。

雷神公司制造的Raydarange 微波爐(圖片來自 http://www.technologyvista.in)

直到1945年，雷神公司的工程師珀西·斯潘塞（Percy Spencer）在這個想法上前進了一步。斯賓塞當時正在測試用于雷達裝備的微波輻射器(磁控管)時，突然感覺西褲的口袋里有點不對勁，甚至聽到了咝咝的聲音。斯賓塞停下手里的工作，結果發現是他口袋里裝的一塊巧克力融化了。他猜可能是磁控管發射的微波烤化了巧克力，雖然這不是一種新的現象，但是斯賓塞決定用不同的食物去研究這種現象。

斯賓塞通過將磁控管發射器連接到封閉的金屬盒上，制造出了世界上第一臺真正的微波爐。然后，他將各種食品放入盒子中，同時觀察效果并監控溫度。

后來雷神公司的管理層得知了斯賓塞的發明，馬上給這個發明申請了專利，并于1946年推出了首臺商用Radarange微波爐。

但這個時候的Raydarange是一個非常昂貴的設備，而且在工作時候必須不斷的用水進行冷卻，使用起來不是很方便，只能在餐館進行使用，并不適合普通的家庭。

TAppan RL-1 壁掛式微波爐。（圖片來源：參考資料3）

到1955年，雷神公司已開始許可其它公司使用其微波技術來制造微波爐。之后不久，Tappan公司給消費者設計了第一臺實用的微波爐Tappan RL-1。

Tappan RL-1是壁掛式微波爐，售價高達1,295美元（相當于今天的11,000美元），大多數人根本負擔不起。十年后，雷神公司收購了Amana Refrigeration公司，之后于1967年開始以495美元出售Amana Radarange微波爐。隨著技術的進步，微波爐的價格也越來越便宜。

在80年代，微波爐在美國家庭變得越來越普遍。這個時候微波爐也開始走進中國家庭的廚房，隨著中國企業的進一步參與，微波爐也很快在中國實現了普及。

1967年的Amana Radarange 微波爐，和現在的微波爐已經十分相像了

軍用的技術也可以轉換為民用技術，造福于普通的民眾，類似的發展還有雷達，核能等。

軍用磁控管變身民用微波爐，這么厲害的廚具可不止熱剩菜飯的功能哦。

參考資料：

1、Polarization of Dielectric

http://hydrogen.physik.uni-wuppertal.de/hyperphysics/hyperphysics/hbase/electric/dielec.html

2 Microwave oven operating principle.

3.Tappan Model RL-1 Microwave Oven.

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