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用微波炉测量光速

撰文:韦特·吉布斯(W. Wayt Gibbs)

内森·米尔沃尔德(Nathan Myhrvold)

翻译:冯志华

INTRODUCTION

微波炉是用光波来烹调食物的,微波炉发出的光波的波长约为12.2厘米,频率为2.45千兆赫,食物表层的水和油会吸收波的能量,转化为热能。如果你有兴趣,还可以利用微波炉来验证光的传播速度为30万千米/秒。

现在,大多数家庭的厨房都配有微波炉,这的确是一种随处可见的现代烹调器具。不过,功能多样的微波炉所具备的潜力依旧被低估了。除了加热食物、制作爆米花以外,很少人知道微波炉还有更复杂的功能,这简直是大材小用。要知道,利用微波炉,可以烹调出非常棒的菜品。有时,你甚至可以用微波炉测出宇宙中一些基本的物理学常数。

为了深入挖掘微波炉的潜能,你需要知道它是用光波来烹调食物的,就和烧烤炉差不多,除了波长不一样:微波炉发出的微波的波长约为5英寸(合12.2厘米),要比煤炭发出的红外线的波长长得多。微波的频率通常为2.45千兆赫,水分子会以这个频率发生共振,脂肪分子的共振程度稍弱。

食物表层约1英寸(合2.54厘米)的水和油会吸收微波的能量,转化为热能,食物周围的空气、盘子以及炉腔四壁却不会变热。微波的穿透能力并不强,因此,如果你要用微波炉烹制一整块烤肉,简直就是一场灾难。不过,食材如果是一条扁平的鱼,那就不同了。在我们的研究厨房中,厨师发现了一个绝妙的方法,可用微波炉烹制出美味的罗非鱼:首先在鱼身上撒上一些葱花和姜片,泼上少许料酒,再用保鲜膜将鱼紧紧蒙上,然后在600瓦的功率下,加热6分钟,最后洒上一些热花生油、酱油以及芝麻油。

很多厨师会感到困惑,如何将功率调整为600瓦?为了在指定功率下加热食物,我们需要调节微波炉的功率。通常,微波炉的最大功率为500~1,000瓦,而每个微波炉的功率调整旋钮会把最大功率平均分为几挡,这样你就可以根据自己的需要来设定。油煎欧芹(parsley)需要在600瓦下加热约4分钟。为了将卤过的牛肉条加热成牛肉干,需要在400瓦的功率下加热5分钟,其间还要每隔一分钟翻动一下牛肉片。

如果你还懂点儿数学知识,可以做一个爱因斯坦会很喜欢的厨房实验——证明光的传播速度的确是30万千米/秒先将一些奶酪涂抹在一个冻过的比萨饼上,再将比萨饼放到纸盘上,然后用微波炉低功率加热,直到发现几处溶解点为止。做这个实验不需要旋转加热,所以如果你的微波炉有旋转盘的话,需要将纸盘支撑在上方,以避免旋转,而后再测量这些点之间的距离。这一距离就是光波波长的一半。将这一距离乘以2,再乘以24.5亿(微波的频率),得到的结果就是微波炉中“活蹦乱跳”的光波的传播速度。 zlACv5g45IZ4IwDGvWu168Ya1LXe1MKvlEGte4++qsvt+7UF2mlPNSz1lqOPXMM/

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