在我們的日常生活中，微波爐算得上是廚房裡使用頻率相對較高的一種電器，其主要用途便是可以在較短的時間內加熱食物。你是否也曾有過微波爐使用不恰當的經歷？比如，清晨醒來還處於睡眼惺忪狀態的你，誤將勺子和裝好燕麥的碗一起放在了微波爐里，當開始按鈕按下後不久，廚房裡突然上演了一場迷你的煙花表演。我們常常以為這樣的場景很可能會導致爆炸事件，然而，事實上一個勺子在微波爐中所產生的火花並不一定是危險的。為什麼當金屬置於微波爐之後會產生火花，甚至就連葡萄也可以「捕獲」該電器中的微波？
從電磁輻射到常見的烹飪方法
和紫外線輻射、無線電波、伽馬射線一樣，微波也是一種常見的電磁輻射，並以不同的頻率和波長的波或粒子進行傳輸，而微波爐便是通過微波傳遞熱能。金屬製成的微波爐內壁，讓微波可以在這個盒子裡被捕獲，從而實現將微波爐內的食物進行烹飪，而不是加熱微波爐周圍的其他物體。就連微波爐的窗口也擁有金屬網襯裡，目的是為了讓這些微波不會穿過網孔。此時，你是否想起了微波爐的使用手冊，既然微波爐內部都由金屬製成，為何使用說明卻警告著不能將金屬物品放入微波爐中加熱？
要了解為什麼金屬放入微波爐中加熱會產生火花，我們需要先明白微波爐的工作原理。在我們日常使用的微波爐中有一個關鍵的裝置，它是一種被稱為磁控管的真空管，磁場會通過這個真空管流動。磁控管連結連接著高壓電源，你的食物加熱便是通過這種磁控管的微波引導而實現。從本質上來講，食物的加熱過程，其實就是微波分子中的介電損耗吸收導致分子升溫的歷程。在這個環境里，能夠被順利加熱的物質往往都包含了水、陶瓷等聚合物之類的物質，最終，微波能量都會被它們轉化為熱量。
眾所周知，微波爐主要由磁控管、電源、控制電路和烹調腔等主要部分構成，其工作原理可以簡單描述為：當4000伏的高壓通過電源向磁控管提供，產生的連續性微波通過波導系統耦合到了烹調腔內，並通過微波各個方向的反射，讓能量均勻的分布在該空間內加熱食物。當微波碰到金屬的時候會被反射，以實現微波來回穿透食物而強化加熱效率；微波對於一般的陶瓷器、玻璃、耐熱塑膠等材質都具有極強的穿透性，因此，它們也常被作為最佳的微波烹飪器皿。通常情況下，各類食物都能夠吸收微波，食物內的分子因為振蕩而產生熱能，只是對於不同的食物而言，它們對微波的吸收能力會存在一定的差異。
微波和金屬如何激發火花效果
金屬本身充滿了許多能夠自由移動的電子，置於微波爐中的它會成為一個很好的電導體，當微波爐開始加熱，金屬表面上的自由電子開始迅速移動，同時防止了電波進入到金屬中，以至於波浪最終被反射。其實，每一種材料都有其最好的頻率吸收光線，比如，2.5千兆赫茲便是水的頻率，而我們食用的大部分東西都含有水，因而才能吸收微波爐的能量並迅速被加熱。而當微波與金屬材料發生相互作用的時候，金屬材料表面分布的電子便會被晃動，倘若這些金屬表面本就光滑，那麼並不會造成什麼顯而易見的問題。
但是，如果置入微波爐中的金屬存在明顯邊緣，比如有尖齒的叉子，便會導致電荷的堆積，從而產生高濃度的電壓，當其達到一定的程度，還能將空氣分子中的電子撕下，從而產生了電離分子和火花現象。一旦微波爐里出現了火花，便會導致更多的微波被吸入其中，因為電粒子吸收微波的能力比水更強，越來越多的分子被電離，使得火花像火球一樣生長。當微波反射產生了足夠的電荷密度時，空氣中的「介電擊穿」被金屬物體中的電勢超過，從而導致了微波爐內的電弧放電現象。這些電火花甚至還能夠燒毀微波爐金屬壁上的小孔，以及其中的磁控管。
就連葡萄也可以「捕獲」微波
然而，金屬並不是唯一能夠在微波爐中產生火花的物體，比如，當我們將切成兩半的葡萄放入微波爐中加熱，接下來將會發生令人難以置信的一幕，葡萄散發出了微小的發光噴流，一種充滿離子的氣體在葡萄的連接處噼啪作響，這被科學家們稱為等離子體狀態。這樣的現象存在了數十年，在此之前，就連科學家們也不知道為什麼葡萄會引發這樣的煙火效應。並且，大多數人都認為葡萄是通過其表面的傳導產生了等離子體，其富含離子的皮膚連接兩個葡萄半球，並傳遞產生的等離子體電流。雖然，在當時看來，這是一個看上去最為合理的解釋，但卻並沒有在後來的研究中得到證實。
直到科學家們通過一項新的研究發現，原來微波還會產生電磁熱點。葡萄的含水量和尺寸都會影響其與微波輻射之間的相互作用，就像是一場巧合，葡萄含有的水和大小剛好跟單波長的微波輻射完全匹配，於是，葡萄就這樣「捕獲」了該空間裡的微波。而當兩個連接的半個葡萄受到輻射作用時，被困的微波使連接部分成為了橋樑，以便於微波從一個葡萄半球轉移到另一個葡萄半球。於是，熱點在兩個葡萄半球之間形成了更強的電磁場，正是如此強烈放大的磁場導致了更多等離子體的產生。科學家們還發現，即使是兩個完整的物體之間存在物理接觸，在沒有皮膚這個橋樑的情況下，那些被微波照射的物體同樣也能夠產生等離子體，只是單個葡萄並不會產生火花現象。