Problema — Forno a microonde

Testo

Un forno a microonde lavora a frequenza $f\approx 2{,}45$ GHz, corrispondente a una lunghezza d’onda $\lambda\approx 12$ cm. (a) Perché il cibo deve ruotare sul piatto? (b) Perché una fetta di pane asciutta non si scalda come una zuppa? (c) Perché la porta ha una griglia metallica, eppure si vede l’interno?

Soluzione

(a) Il piatto rotante. Dentro la cavità metallica le microonde si riflettono sulle pareti e interferiscono, formando onde stazionarie con nodi (campo minimo) e ventri (campo massimo) in posizioni fisse. Se il cibo restasse fermo, si scalderebbe molto nei ventri e poco nei nodi. La rotazione fa passare ogni porzione attraverso zone diverse, uniformando il riscaldamento.

(b) Pane asciutto contro zuppa. Le microonde cedono energia soprattutto alle molecole d’acqua, dipoli che ruotano seguendo il campo oscillante e si scaldano per attrito molecolare. La zuppa è quasi tutta acqua e assorbe molto; il pane asciutto ne contiene poca, quindi si scalda molto meno.

(c) La griglia sulla porta. Il comportamento di una maglia metallica dipende dal confronto tra la sua dimensione $d$ e la lunghezza d’onda:

$d\ll\lambda_\text{micro}\approx 12\;\text{cm}\qquad d\gg\lambda_\text{visibile}\approx 5\cdot 10^{-7}\;\text{m}$

Per le microonde i fori sono piccolissimi: la griglia si comporta come una parete continua e le riflette (schermatura). Per la luce visibile i fori sono enormi: la luce passa e si vede l’interno.

In sintesi $d\ll\lambda$) ma è trasparente alla luce ($d\gg\lambda$).

Stesso oggetto, effetti opposti a lunghezze d’onda diverse: la griglia blocca le microonde (

Collegamenti

Argomenti: Onde elettromagnetiche Concetti: Onda elettromagnetica