微波爐是一個(gè)真正了不起的工程壯舉。使微波爐快速普及的快速制熱功能的，可能是一個(gè)電子管。如今，提到電子管，你可能會(huì)想到它大概是像這類無(wú)線電里的。

微晶體管和芯片的更新?lián)Q代是不可避免的，但要把這笨重的電子管淘汰到博物館還為時(shí)尚早。微芯片并不能代替這類電子管產(chǎn)生能量，例如去加熱食物。

一臺(tái)微波爐包含三個(gè)主要組成部分：一個(gè)叫做磁控管的電子管，它能發(fā)出加熱食物的能量；一個(gè)內(nèi)置的導(dǎo)波管，用于將能量導(dǎo)向食物；一個(gè)腔室，以放置食物并將微波輻射鎖定在內(nèi)。

本質(zhì)上說(shuō)，一個(gè)微波爐的加熱方式跟其他熱傳導(dǎo)相比并沒(méi)有什么不同。在微觀層面上看，熱傳遞其實(shí)是能量傳遞，導(dǎo)致的物體內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)加劇。

當(dāng)然，我們看不見(jiàn)分子級(jí)別的尺寸，我們能夠覺(jué)察到的這種運(yùn)動(dòng)加劇是因?yàn)樗憩F(xiàn)為溫度的上升。

我們?cè)谟脗鹘y(tǒng)的烤箱或爐子加熱食物時(shí)，都是將盤子放在火頭上或放在可以被發(fā)熱面烘烤的烘箱中，從而食物就被由外及里地烤熟了。里面的熟了，那是熱量從表面?zhèn)鬟f進(jìn)來(lái)直到內(nèi)里，與此相反從磁控管發(fā)出的能量穿透直達(dá)食品內(nèi)部，這就意味著整塊食物可同時(shí)熟。

它是如何做到的？首先來(lái)看，食物內(nèi)部都含有水，水分子一頭帶正電荷而另一頭帶負(fù)電荷。為了賦予這些分子更多能量，我們將其暴露在磁控管產(chǎn)生的電磁波里。

依（物理學(xué)）定義，電磁波同時(shí)具備電場(chǎng)和磁場(chǎng)，它們不斷飛速地切換相位，在微波爐中，電、磁場(chǎng)的變速速度達(dá)到了24.5億次/秒。

水分子會(huì)隨著電場(chǎng)的變換進(jìn)行排列這變換的電磁場(chǎng)不斷地翻滾水分子同時(shí)快速前后運(yùn)動(dòng)和摩擦，這個(gè)產(chǎn)生熱量的運(yùn)動(dòng)打亂了鄰近的水分子之間的氫鍵，這樣就可以加熱食物。

好了，咱有了一個(gè)測(cè)量微波波長(zhǎng)的思路，就是奶酪。你可以看到的這個(gè)區(qū)域的奶酪已經(jīng)完全融化，但其他區(qū)域段完全沒(méi)熱到。

微波爐的金屬墻壁只反射微波，使之落在微波爐內(nèi)，駐波會(huì)在箱內(nèi)產(chǎn)生熱點(diǎn)和冷點(diǎn)。電磁波的三維圖樣分布是難以預(yù)計(jì)的，但可以通過(guò)觀察單緯度的波形來(lái)窺其原理。

波峰、波谷都代表波的能量峰值，這里的波節(jié)對(duì)應(yīng)于所述腔室內(nèi)部的“冷”點(diǎn)。量一下融化的奶酪之間的距離，大概是約2.5英寸（約6.35cm），這是半個(gè)波的長(zhǎng)度。

節(jié)點(diǎn)之間的距離是非常接近微波的真實(shí)波長(zhǎng)，利用這波長(zhǎng)能估算出微波的頻率，頻率跟光速與波長(zhǎng)相關(guān)聯(lián)。而我算出的答案只有4~5 ％的誤差。這結(jié)果對(duì)于這簡(jiǎn)略的測(cè)量來(lái)說(shuō)，已經(jīng)不錯(cuò)了。

不過(guò)，微波爐真正有技術(shù)含量的，是磁控管的發(fā)明它可以生成高能的電磁波，這是真正碉堡了的玩意，電子管位于這里面。

這些是散熱片薄金屬片是為磁控管散熱所用的，關(guān)鍵的是這兩個(gè)磁鐵和電子管，對(duì)這內(nèi)芯和外測(cè)銅環(huán)施加高電壓，這高壓將電子從內(nèi)芯“翻騰”出去，它們朝外測(cè)銅環(huán)飛去。

內(nèi)芯由鎢和釷制成，鎢可以承受高溫，釷是生發(fā)電子的好材料。磁鐵使得這些電子在內(nèi)芯和銅環(huán)之間，作輪擺運(yùn)動(dòng)。我們通過(guò)調(diào)整磁場(chǎng)強(qiáng)度，軌道上的電子束剛好掠過(guò)諧振腔口。

這就像在一個(gè)裝有半瓶水的瓶口吹哨這就產(chǎn)生了用于加熱食物的微波。令人稱奇的是這些諧振腔制造起來(lái)，具有精度高、成本低和可靠性極高的優(yōu)點(diǎn)。
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