電子レンジの中身を紐解くと…

どうも、皆様お久しぶりです。8連勤が終わったと思ったら9日目のお仕事を与えられて見事に休みが一日しかなかったえふみです。お仕事があるっていうのはいいことではありますが、自分で作った仕事ではないのでどうしても自分のモチベーションが欠けてしまうのですが、そこは僕のポジティブシンキングでなんとかやる気を見つけました。

さて、そんなお話はおいておきまして、本日のお話は電子レンジについてです。身近ですね！！身近な製品の中に多くの科学が使われているんです。まず簡単に電子レンジの仕組みについてどこにでも書かれている内容で説明いたします。

電子レンジではマイクロ波と呼ばれる電磁波を放出します。そのマイクロ波で水の中にある水分子と呼ばれるものを揺り動かします。その動かすときに摩擦が生じます。摩擦が生じると熱が発生するのは皆さん身近でわかると思います。これが簡単に言うと電子レンジの仕組みになります。すごく簡単ですね。

また、氷を電子レンジにかけると溶けないっていうのは皆さんご存知ですか？

氷は前の説明を使うと摩擦熱を生じさせる水分子が固まっている状態のため動きにくく摩擦自体が起こらないというような説明になります。試してみる際には器を冷蔵庫で冷やした状態で、氷をトングなどでその器においてすぐに電子レンジにかけてみるといいと思います。
なるほど、この説明は理解はしやすいかなあと思います。

”まあ本当のところは多数の水分子において時間変化する電場に追随する分極が追いつくことができず散逸されるエネルギーが「熱」ということになり、この熱によって食べ物を温めている”、ということなのです。
はい、ここで皆さんは思います。「意味がわからん！！」と。まあ電子レンジの理解については前段落レベルでいいと思います。語弊が生じるような書き方ですが、ほぼ間違ってはいないので。では、僕の述べた説明を理解するために必要な単語の理解をしていくことが、もっといろんな科学を知るために重要であります。ちなみに勉強するときにはこのように、必要なものを必要な時に自分の知識として蓄えていくことをおすすめします。まず知識、はコスパが悪い気がしています。個人的に。

さて、ここで知るべき単語は１つ。「電磁波」です。これを知るだけでも科学や身の回りの科学技術がめちゃ面白くなりますよ！！さてでは張り切ってまいりましょー！！

電磁波とは電場と磁場の変化を伝搬する波のことである。※Wikipedia
もう意味わからないですね。細かく分解していきます。電場とは電荷と呼ばれる電気的性質（＋や－）をもつものに影響を与える空間の性質の一つです。すなわち＋の電荷をその空間に置くと、電磁気的な力が加わるというものです。その電場というものには向きが存在し、＋の電荷がどっちに力が加わり動くかで向きがわかります。またその向きは時間で変わることもあります。ある時は＋の電荷を右に動かしたり、ある時では左に動かしたりとするような電場を作ることもできます。すなわち、電場は波みたいに描くことができます。

次に磁場ですが、磁場とは小学校理科で習ったであろう磁石の周りに鉄が取り囲むように配置されることから、磁場というものの存在自体は知っていると思います。この磁場というものは電場とかなり密接に関係しており、この磁場は電場の時間変化や電流によって生じます。これを利用して作られた技術がIHコンロですね。IHコンロの仕組みについてはまた後日語るとして、このように電場と磁場が密接にかかわっていると示す図が以下のものになります

学生の頃に描いた図を引っ張ってきましたが、雑なのはご容赦ください。電場はxの向きに上下しています。これは先ほど話した電荷がどっちの向きに動くかに対応しています。磁場はそれに対してy方向に左右しています。これは電場の向きが変わることによって磁場の向きも変わる、ということを図示しています。このようにしながらz方向に伝搬していく波を電磁波といいます。電場と磁場の波だから電磁波、うん、なんとも。。。
光や先ほどの電子レンジの話にもありましたマイクロ波はこの電磁波の仲間ということになります。この電場や磁場の切り替わりの速さを振動数といいます。正確には1秒間に何回この上下を繰り返すかが振動数です。またこの振動数は波長と対応しています。波長とは波の長さですが、一回の振動で波が進む距離のことを言います。この長さが1mmくらいのものをマイクロ波と呼んでいます。

これで電磁波についてがおおまかに理解できたと思います。この電磁波というものはすごく面白いのです。皆さんの周りには電磁波だらけで、電磁波を毎日浴びて生活しています。携帯の電波や部屋の照明など様々なものが電磁波と呼ばれるものです。その中でも僕は”光”というものが非常に面白いと思っています。先日こちらのnoteにも書かせていただきました。ぜひそちらも併せてご覧ください。

いかがでしたでしょうか。今日は概念的な話であまり面白くなかったかもしれませんがこれが聴いたことあるのとないのとでは、面白いことに気づく確率がぐっと減ると思っています。勝手にですが。ちなみに電子レンジのターンテーブル式と回らない固定式のものがあると思いますが、あれはマイクロ波が出ているところが横からか下からかで異なっています。

さて、皆さんは空がなぜ青いか知っていますか？雲がなぜ白いか知っていますか？

明日のテーマはこれらについて触れていこうと思います。
もう知っている方も多くいらっしゃると思います。光を知るということは電磁波を知ることができる、ということだと勝手に思っています。
その次には僕の学生時代の研究についてお話したいと思います。そのために量子力学にも触れたいなあ～。

それではまた。楽しい物理の世界でお待ちしています。