포도 플라스마 실험에서 마이크로파가 포도 안에 갇히는 이유 그리고 갇히면 온도가 올라가는 이유가 무엇인가요?

Question

포도 플라스마 실험에서 마이크로파가 포도 안에 갇히는 이유 그리고 갇히면 온도가 올라가는 이유가 무엇인가요? 자세한 답변 부탁드립니다.

Answer 1

안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.

마이크로파가 포도 안에 갇히는 이유는 포도 껍질의 구조와 포도 껍질의 굴절률, 포도내부의 수분의 굴절률 때문입니다. 포도는 거의 구형이고 마이크로파가 포도 내부의 수분을 진동시키며 빛이 다시 포도 밖으로 나가게 되는데, 이 때 포도 껍질의 굴절률이 커 전반사가 일어날 수 있는 상황에 놓일 수 있습니다. 그러면 다시 빛이 수분을 진동시키고 또 다시 같은 과정이 반복되게 됩니다. 그러면 포도껍질과 포도 알맹이 표면 사이에 빛이 집중되며 온도가 높아지면서 원자의 원자핵과 전자가 이온화되는 플라즈마 현상이 나타나는 것이죠.

도움이 되셨다면 추천 부탁드립니다.

Answer 2

포도알의 크기가 매우 적절하기 때문입니다.

전자레인지의 마이크로파는 약 12cm인데, 포도알을 통과하면 약 1/10으로 1.2cm로 줄어듭니다.

이때 포도알의 크기도 약 1.2cm인 경우면 플라즈마가 잘 생기게 됩니다.

포도알의 크기와 마이크로파 파장의 길이가 같아지면서 에너지가 중앙으로 모이게 되고,

공명이 발생하면서 플라즈마가 생기게 됩니다.

즉, 포도알과 비슷한 모양에 수분을 가진 모든 물체라면 플라즈마를 확인할 수 있습니다.