波长|两颗葡萄放进微波炉为什么会爆炸？科学家花了二十多年才得出答案( 二 )

颗粒饱满的葡萄

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为了研究这种现象，科学家为此进行了各种试验，以此寻求一种合理的解释。科学家在进行了大量试验后，通过各种影像记录的分析，最终得出了结论。
在这里咱先说下结论，简单来讲就是，葡萄和微波辐射刚刚好，它俩能够聚集能量，然后进行释放。
汇聚能量

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首先粗略的来了解一下“米氏散射”这一概念，在电磁学这门学科里，麦克斯韦方程组的Mie解描述了均匀球体对电磁平面波的散射。
这种现象发生在比较均质的球状物体上，电磁波波长和微粒的半径接近时，电磁波便会和微粒发生一种相互作用，电磁波会聚集在该球状微粒中。
米氏散射

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通常来讲，电磁波波长要符合这种条件，即接近微粒半径尺寸。除了巧合或者人为，该现象一般来讲并不明显。科学家在实验中为了记录葡萄的这种电磁现象，最先用波长记录仪对葡萄进行了观察记录。
无论是切开的葡萄还是两颗完整且靠近的葡萄，它们的电磁波长图都表明，在微波加热过程中有电离现象。并且钠离子和钾离子的波长最为明显，该实验结果证明了此现象基于表面导电率的解释是合理的。
电磁现象

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但这无法解释其产生能量的过程，以及微波的过程变化。科学家又对葡萄进行了热辐射成像记录，除了热成像外，他们还使用了“有限元法”来模拟偏振2.5GHz微波与均匀吸收球状水二聚体的相互作用。
热成像中展示了葡萄在微波加热过程中的变化，如果是两个分隔开来的葡萄，其热辐射会聚集在葡萄的中心部位；如果是两个挨得比较近的葡萄，那么它们的热量聚积点会向两者之间靠近；而要是让两颗葡萄挨着，那葡萄的交接处能量聚集变化最为明显。
葡萄的热成像

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为了更进一步解释这种现象，科学家还对葡萄的能量吸收进行了电场模拟，包括光谱图记录分析。所有的证据最终都指向了微波与葡萄的交互过程。
光谱图

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危险的球体通过前面的介绍，我们得知了微波的基本概念和米氏散射。而米氏散射解释了电磁波在球状均质中的运动，特别是当波段接近这个大小时。
微波炉中加热的葡萄也会出现这种米氏散射，然后有趣的事情发生了。微波炉的微波波长为2.45GHz ，那么它的波长段则在12厘米左右。很显然葡萄是没有微波波段这个尺寸的，但是微波在通过葡萄时，其折射率会发生变化。
微波穿过葡萄

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微波在葡萄内部会发生减速，原本空气中折射率为12厘米波长的微波，在进入葡萄后，速度只有原来的十分之一。由于葡萄自身的折射率在1.33 ，原本波长为12厘米的微波便在葡萄内部被缩小至1.2厘米（米氏散射），这个时候的微波波长刚好接近于葡萄自身的大小。