為什么葡萄會在你微波爐時產(chǎn)生火花

二十多年來，數(shù)百萬科學(xué)好奇的觀眾被在線視頻所吸引，這些視頻顯示葡萄在微波爐中閃閃發(fā)光并創(chuàng)造燈光秀?？茖W(xué)家和評論家提出的理論解釋了為什么會發(fā)生這種情況，但加拿大研究人員現(xiàn)在已經(jīng)一勞永逸地解開了這個謎團，并在PNAS雜志中報道了他們的發(fā)現(xiàn)。

派對技巧通常包括將葡萄切成近一半，使皮膚在一側(cè)保持完整，然后將其放入微波爐中。幾秒鐘后，輻射點燃了一個熱點。葡萄在中間點燃，發(fā)出一陣明亮的光或等離子。

一種流行的理論提出，產(chǎn)生火花的熱點的出現(xiàn)是因為皮膚來回傳導(dǎo)電子。

蒙特利爾康考迪亞大學(xué)的共同作者Pablo Bianucci說，葡萄的兩半被認為就像一個無線電的“偶極天線”，將微波轉(zhuǎn)換成穿過皮膚橋的電流。該電流最終將產(chǎn)生等離子體。

Bianucci及其同事Hamza Khattak和Aaron Slepkov決定使用熱成像技術(shù)和計算機模擬來測試這一理論和其他理論。

他們發(fā)現(xiàn)即使沒有皮膚橋也會發(fā)生這種效果。

“通過進一步研究該系統(tǒng)，我們發(fā)現(xiàn)皮膚不是重要的，而是葡萄就像水球一樣，”Khattak解釋說。

從本質(zhì)上講，這種“大塊光學(xué)”效應(yīng)涉及整個葡萄，而不僅僅是其表面。并且不需要電流來產(chǎn)生等離子體。

“由于葡萄之間的電磁場放大，產(chǎn)生了等離子體，”Bianucci說。這是由“被困”微波的相互作用引起的。有兩個葡萄，或兩個半，是關(guān)鍵。

進一步追求這一點，研究人員證明，熱點也是由兩個由水制成的葡萄大小的無皮水凝膠珠形成的。

這表明完整的皮膚只是將葡萄一半保持在一起。當(dāng)兩個整個珠子靠近在一起微波時，電磁積聚導(dǎo)致珠子彼此碰撞。

研究人員正在進一步研究這種振蕩運動。“我們目前正在研究彈跳行為，如果你保持珠子接觸到引力勢，”Khattak說。

澳大利亞阿米代爾新英格蘭大學(xué)應(yīng)用物理學(xué)高級講師斯蒂芬博西是原始偶極天線理論的倡導(dǎo)者之一。

這個想法建立在對稱葡萄一半共振的假設(shè)上，就像傳入的無線電信號一樣。

“共振意味著當(dāng)一個特定波長的波撞擊一個正確大小的物體，使這些波整齊地適合物體內(nèi)部或周圍時，它會使波浪非常強烈地振蕩，”他解釋道。

“它就像一個風(fēng)琴管 - 只有正確波長(或音高)的聲音可以大聲(或強烈)播放，因為它們整齊地放入器官管的長度。”

根據(jù)博西的說法，他沒有參與的新論文表明，共振仍然存在 - 但比以前猜測的要簡單得多。

“他們展示了兩個實驗和一個百年歷史的光散射理論，稱為'米氏理論'，當(dāng)兩個共振葡萄(或分裂葡萄的兩半)靠近在一起時，它們會以這樣的方式相互干擾兩半之間的差距極為激烈，“他說。

“微波強度在間隙中足夠高，導(dǎo)致空氣分子'電離' - 這意味著通常圍繞空氣分子中的原子軌道運行的一些電子會從其母原子中被撕掉。

“電子(負電荷)現(xiàn)在能夠幾乎完全與現(xiàn)在帶正電的母體原子(現(xiàn)在稱為離子)一起移動。發(fā)生這種情況的任何氣體(如空氣)現(xiàn)在被稱為“等離子體”。“

該過程的結(jié)果之一是等離子體發(fā)光。

Bianucci說，加拿大研究人員對水可以使微波的不可見波長非常小這一事實很感興趣，但它對可見光沒有同樣的影響。

Khattak解釋說，材料影響光的方式取決于光的波長，這就是你得到彩虹的原因。

“如果我們能找到一種可以減少光波長的材料，就像水對微波波長的影響一樣，我們可以縮小所有這些以獲得非常小的光點，”他沉思道。