中国科学探索中心|微波炉是如何加热食物的？在生活中

在生活中，我们经常会用到微波炉来加热食品，比如天冷的时候想喝热牛奶，很多人就会用微波炉把现有的牛奶加热一下，从而让牛奶变得更温暖、更香醇。
除了牛奶以外，微波炉更多的应用可能就是加热饭菜。在各种便利店里，我们都能找到微波炉的身影。把买到的食物放到微波炉里加热，方便快捷。

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微波炉的加热功能非常强大，短短几十秒甚至几秒钟就可以把食品加热到适合我们食用的温度，比用锅煮还要快。那么，微波炉到底是如何加热食物的呢？
微波是电磁波的一种，它的传播速度跟光速一样，当然，同样也沿直线传播。此外，微波还具有穿透（如玻璃）、吸收（如水、食物）和反射（如金属）的特性，当它经过不同的物质时便会展现出不同的特性。
从下图可以看到，在电磁波中，微波的波长其实是属于相对较大的，它的波长在1毫米以上（小于1米），而我们的可见光（红橙黄绿青蓝紫）的波长是在380纳米到760纳米之间，相差了一千倍以上，所以微波的波长并不“微” 。
这是因为在20世纪初，人们通常使用天线来产生电磁波，而那个时候产生的无线电波的波长是几米到几十米级别的，所以相比之下，能够发出毫米级的电磁波就被称为是微波（microwave）了。

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微波的应用很广泛，除了用来加热以外，它在雷达、点对点交流、卫星通讯等方面也发挥着重要的作用。
二、微波为什么能加热？
其实物质在接受外界能量输入时，如受到辐射，其内部的原子和分子的能量也会升高，这其中有的表现为动能的增加，有的表现为势能的增加。原子和分子动能的增加表现为温度的上升，所以说，当物质吸收能量时，它的温度通常也是上升的。
根据爱因斯坦的光子能量的定义，即光子的能量与光子的频率成正比，也就是说，频率越高的光子能量越大。对于电磁波而言，频率越高也意味着它的波长越短，所以说短波长的电磁波具有较高的频率，也即具有更高的光子能量（如紫外线、X射线），而波长较长的电磁波（如微波、无线电波）频率较低，其光子能量也相对较小。
讲到这里可能有人会问，那既然紫外线的光子能量较高，那为什么不用紫外线加热呢？
这其中有一个重要的原因就是紫外线的光子能量太高了，所以导致很多蛋白质分子在接收紫外线辐射的会产生化学键的断裂，而无法被吸收，这种辐射也叫做电离辐射，我们通常用它来杀菌消毒。

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微波炉之所以能够迅速加热食品是因为食品在受到微波的激发后，其内部和外部是同时加热的，这比传统的用锅煮（由外而内加热）的方式要快很多。因为传统的方式还需要经历分子之间较长的热传递的过程。
微波炉的炉腔是一个微波谐振腔，是把微波能变为热能对食品进行加热的空间。为了使炉腔内的食物均匀加热，微波炉炉腔内设有专门的装置。最初生产的微波炉是在炉腔顶部装有金属扇页，即微波搅拌器，以干扰微波在炉腔中的传播，从而使食物加热更加均匀。

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现在的微波炉产品，大部分都是在微波炉的炉腔底部装一只由微型电机带动的玻璃转盘，把被加热食品放在转盘上与转盘一起绕电机轴旋转，使其与炉内的高频电磁场作相对运动，来达到炉内食品均匀加热的目的。