微波炉

微波炉

克拉德尼图形实现了二维平面上的驻波可视化。在日常生活中，每当我们使用微波炉[1]的时候，都要依赖于克拉德尼图形的三维对应物。微波炉内部是一个三维空间，在你按下启动按钮后，炉内会充满驻波模式的微波。虽然你用肉眼看不到这些电磁振动，但你可以通过模仿克拉德尼的做法，使它们间接实现可视化。

取一个微波炉用的盘子，在上面铺薄薄的一层加工奶酪丝（或者其他易于平放和融化的东西，比如薄薄的一层巧克力或者迷你棉花糖）。在把这个盘子放进微波炉之前，你一定要先取出里面的转盘。这一点很重要，因为只有让这盘奶酪（或者你使用的任何东西）保持静止，你才能发现热点。取出转盘，把盘子放进去，关上门，打开微波炉。让它运行大约30秒（时间不能再长了），然后取出盘子。这时你会看到盘中有些地方的奶酪已经完全融化了，它们就是热点。这些热点对应着微波模式的腹点，也就是振动最剧烈的地方。它们类似于正弦波的波峰和波谷，或者克拉德尼图形中那些没有沙子的地方（因为剧烈的振动已经把沙子甩开了）。

对于一台运行频率为2.45千兆赫（波每秒钟来回振动24.5亿次）的标准微波炉，你会发现两个相邻融化点之间的距离大约是6厘米。请记住，这只是从波峰到波谷的距离，即半波长。想得出整波长，就要将这个距离乘以2。因此，微波炉内驻波模式的波长约为12厘米。

顺便说一下，你还可以用你的微波炉计算光速。将微波炉的振动频率（通常标示在微波炉的门框上）乘以你在实验中测得的波长，应该就可以得出光速或者非常接近光速的结果。以我刚才给出的数字为例：频率为24.5亿个周期/秒，波长为12厘米（每个周期）。将它们相乘，得到294亿厘米/秒，这个数值与公认的300亿厘米/秒的光速非常接近。对如此粗略的测量来说，能得出这样的结果已经很不错了。