Ketuhar gelombang mikro memanaskan makanan dengan cepat dan cekap menggunakan teknologi gelombang mikro, yang ditemui secara tidak sengaja semasa Perang Dunia II. Ketuhar gelombang mikro memanaskan makanan dengan bergema dengan molekul air, menyebabkannya berputar dan menghasilkan haba. Ini hanya memanaskan makanan, bukan mangkuk atau dinding di dalam ketuhar gelombang mikro.
"30 saat dalam ketuhar gelombang mikro". Ini adalah frasa pengiklanan biasa untuk banyak makanan segera hari ini. Bagaimanakah gelombang mikro menjadi begitu pantas dan mudah? Ketuhar gelombang mikro telah dicipta secara tidak sengaja semasa Perang Dunia II oleh Percy Spencer, seorang saintis Amerika yang sedang mengusahakan radar. Semasa mengkaji gelombang radio untuk meningkatkan radarnya, dia menyedari bahawa gula-gula di dalam poketnya telah cair kerana ombak, jadi dia membangunkan gelombang mikro. Keupayaan untuk memanaskan makanan dengan cepat dan cekap telah menjadikan gelombang mikro sebagai salah satu perkakas rumah yang paling biasa dan penting.
Tetapi bagaimanakah gelombang mikro berfungsi untuk memanaskan makanan tanpa memanaskan dinding atau udara di dalamnya? Untuk memahami perkara ini, pertama sekali kita perlu mengetahui tentang "gelombang mikro" yang dihasilkan di dalam ketuhar gelombang mikro. Gelombang mikro ialah gelombang elektromagnet, sejenis cahaya. Cahaya ialah medan elektromagnet yang bergerak di angkasa dalam bentuk gelombang. Kerana cahaya dalam bentuk gelombang, ia mempunyai banyak persamaan dengan gelombang seperti yang kita ketahui.
Menggunakan gelombang sebagai contoh, mari kita lihat dua ciri penting gelombang: frekuensi dan panjang gelombang. Kekerapan ialah kekerapan gelombang datang, dan panjang gelombang ialah jarak antara mereka. Untuk menjadikannya lebih mudah untuk difahami, bayangkan sebuah kapal di lautan bergoyang-goyang oleh ombak. Jika jarak ombak rapat, bot akan naik turun dengan kerap. Dalam kes ini, jarak ombak yang rapat bermakna panjang gelombang adalah pendek, dan bot yang kerap bergoyang bermakna 'frekuensi' adalah tinggi. Panjang gelombang yang lebih panjang bermakna jarak antara gelombang yang lebih panjang, jadi secara amnya, semakin besar panjang gelombang, semakin kecil frekuensinya.
Cahaya, sejenis gelombang, dikategorikan mengikut panjang gelombang atau frekuensinya, dan cahaya dengan panjang gelombang antara 1 milimeter dan 1 meter dipanggil gelombang mikro. Jika anda menganggap bahawa cahaya boleh dilihat yang kita anggap dengan mata kita mempunyai panjang gelombang 0.00039 mm (ungu) hingga 0.00079 mm (merah), anda boleh melihat bahawa ia mempunyai panjang gelombang yang sangat panjang berbanding dengan cahaya kelihatan. Seperti yang kita lihat dalam contoh gelombang di atas, panjang gelombang yang lebih panjang bermakna bahawa frekuensi gelombang mikro adalah lebih kecil daripada cahaya yang boleh dilihat.
Gelombang mikro inilah yang sebenarnya memanaskan makanan di dalam ketuhar gelombang mikro. Gelombang mikro memanaskan makanan dengan memanaskan molekul air, yang terdapat dalam jumlah besar dalam kebanyakan makanan, itulah sebabnya makanan dipanaskan tanpa memanaskan mangkuk atau bahagian dalam ketuhar gelombang mikro. Prinsip bagaimana gelombang mikro memanaskan molekul air tanpa memanaskan apa-apa lagi dipanggil resonans. Baru-baru ini, tingkat atas Technomart di Seoul bergetar dan orang ramai telah dipindahkan kerana getaran yang disebabkan oleh berpuluh-puluh orang yang bersenam di gim telah diperkuatkan oleh fenomena resonans.
'Resonans' ialah fenomena yang berlaku apabila daya berkala dikenakan pada objek, dan getaran objek menjadi sangat besar kerana tempoh daya berkala itu bertepatan dengan getaran objek. Kekerapan di mana objek bergetar dipanggil 'frekuensi semula jadi'. Untuk memahami fenomena ini, mari kita ambil contoh menolak hayunan. Untuk mendapatkan hayunan yang lebih besar, bukan sahaja penting untuk menolak dengan kuat, tetapi juga masa tolakan. Tidak kira berapa banyak daya yang anda gunakan, jika anda menolak ke arah yang bertentangan dengan gerakan hayunan, hayunan akan berhenti. Jika anda menggunakan sedikit daya, tetapi gunakannya secara berkala apabila hayunan berada di hujung belakangnya, anda akan dapat membuat hayunan menjadi lebih besar dan lebih besar.
Kekerapan semula jadi ialah bilangan kali ayunan berayun dalam tempoh masa tertentu. Kekerapan semula jadi ialah nilai unik yang ditentukan oleh sifat bahan, dan dalam kes ayunan, ia ditentukan oleh panjang tali. Buaian yang lebih panjang mengambil masa yang lebih lama untuk bergetar sekali daripada ayunan yang lebih pendek, jadi ia mempunyai frekuensi semula jadi yang lebih rendah. Untuk mendapatkan hayunan besar, anda perlu mengatur masa tolakan dengan hayunan, jadi anda perlu menolak hayunan pendek lebih kerap daripada hayunan panjang, yang mempunyai frekuensi semula jadi yang lebih tinggi. Apabila frekuensi daya tolakan sepadan dengan frekuensi semula jadi objek, objek akan bergetar dengan kuat kerana resonans.
Prinsip pemanasan molekul air adalah serupa. Mula-mula, mari kita lihat bentuk molekul air. Molekul air terdiri daripada satu atom oksigen dan dua atom hidrogen, dan atom oksigen dicas dengan kutub (-) berbanding dengan atom hidrogen, jadi atom oksigen ialah kutub (-) dan atom hidrogen ialah (+ ) kutub molekul air secara keseluruhan. Disebabkan kehadiran kutub (+) dan (-) ini, molekul air dipaksa oleh cahaya, yang menyebabkan molekul air berputar, iaitu, molekul air menjadi "ayunan" dan cahaya yang dikenakan pada molekul air menjadi. "daya tolakan" pada hayunan.
Molekul air, bertenaga oleh cahaya, berputar seperti hayunan. Oleh kerana frekuensi semula jadi di mana molekul air berputar adalah sama dengan frekuensi gelombang mikro, molekul air bergema dengan gelombang mikro, menyebabkan ia bergetar dengan sangat kuat. Dalam kes cahaya yang boleh dilihat, frekuensi terlalu besar untuk menyebabkan resonans dengan molekul air, bermakna ayunan diperlahankan dengan menggunakan daya sebelum ia mencapai bahagian belakang buaian. Molekul air yang dibuat berputar begitu banyak oleh gelombang mikro bertembung dengan molekul lain di sekelilingnya dan menjana tenaga haba, yang mana memanaskan makanan.
Prinsip gelombang mikro ini amat berguna untuk orang yang sibuk. Sebagai contoh, pekerja pejabat lebih suka microwave kerana mereka boleh memanaskan makanan dengan cepat semasa rehat makan tengah hari yang singkat. Pelajar juga sering menggunakan gelombang mikro untuk membuat snek cepat. Terima kasih kepada kemudahan ini, gelombang mikro digunakan secara meluas bukan sahaja di rumah, tetapi juga di pejabat, sekolah, dan tempat lain. Jika anda memahami cara gelombang mikro berfungsi, anda akan faham mengapa ia hanya memanaskan makanan, bukan mangkuk dan dinding.
Penggunaan gelombang elektromagnet yang tidak kelihatan ini mungkin tidak biasa bagi orang biasa, tetapi ia sudah meresap dalam kehidupan kita. Sama seperti prinsip cahaya dan resonans tersembunyi dalam gelombang mikro, ia menyeronokkan untuk menemui prinsip saintifik di sebalik fenomena harian. Sains ada di sekeliling kita, dan memahami prinsipnya boleh memperkayakan kehidupan seharian kita.
