微波烹调利用的是电磁波冲击的原理。这种电磁波的波长有12厘米,频率为每秒2450兆周。微波可以引起食物内部的分子运动,使分子轴随电场进行旋转和排列,导致热量产生,而水分子也参与剧烈运动,因摩擦而发热,从而把食物“煮”熟和“烤”熟,使之成为人人想吃的美味。
磁控管是产生微波能的电子管,于1940年被英国的兰德尔爵士和布特博士所发明。其实,磁控管的发明缘起于英国伯明翰大学一个实验小组的研究项目,其目的与烹调全无关系,而是要对付纳粹德国。英国的军用雷达需要“谐振腔磁控管”——这是一种能产生超短电磁波的装置。
微波技术由军用转为民用是在“二战”中。1945年,一位技术员正在雷神公司的实验室里用电磁管进行科学实验。这时,一个电磁管突然发射出一种波长非常短的无线电波(微波),这种现象是少见的,因为电磁管总是发射雷达波。
在实验中,科学家斯宾塞忽然发现,在不知不觉中,他口袋里的糖融化了,而他却没有感觉到热力在自己身上蔓延。他由此想到,这种微波似乎可以用来做饭。
他的想法很快就被转化为现实。第一个微波炉,是美国的雷西昂公司研制出来的。1953年,该公司又为自己争取到了“高频绝缘加热器”的专利,它实际上是一种微波烘炉。
1955年雷神公司又研制出第一台“雷达场”炉。该微波炉巧妙地利用电磁管,产生1毫米到3厘米场域的无线短波。在磁场里,这些微波每秒可产生245万次(2.45兆赫)的振动,微波撞击水中的分子时产生能热量。
20世纪60年代后期,美国生产出了家庭小型微波烘炉。从那以后,微波炉的使用在民间得到迅速普及,尤其是在美国和欧洲。
072录音机的由来
1888年,美国的史密斯提出磁性录音的设想和理论。1898年,丹麦科学家瓦尔德马·波尔生将其设想变为现实,他发明了世界上第一台钢丝录音机,并在这一年取得专利。尽管这种录音机没有投入生产、没有进行销售,但这种机器利用磁性录音,却是今天所有录音机共同的工作原理。
这种录音机是将钢琴弦绕在一个滚筒上进行录音的。机器将传声器与电磁铁紧紧连在一起,使钢丝贴近电磁铁进行快速的卷动。这样一来,钢丝就不断被磁化,磁化强度随着传声器收到的声音产生波动,在钢丝上导致相应的磁性变化发生。播放录音时,只要再把钢丝贴近电磁铁进行一次卷动,就会产生与录下的声音相应的微弱电流,使声音在耳机中发出。
20世纪20年代以后,随着放大技术的发展和高频偏磁的利用,钢丝录音机正式成为商品,并开始用于广播、有声电影、电信传递等领域。
1932年,英国广播公司率先使用钢丝录音机,将乔治五世的圣诞节文告传遍英国各地,使民众聆听到国王的声音。
1935年,德国的法班公司和德律风根公司制造出一种塑料录音带。这种录音带涂有二氧化铁,小巧轻便,可以进行较长时间的录音,却不必频频更换卷盘。到后来,德国的广播电台用录音机预先录好将要广播的节目,既能使播出的内容消除错误,又能把同一节目进行好几次重播,效果非常好。
到上世纪40年代,磁性录音技术开始成熟,磁带录音机终于广泛流行。“二战”结束后,德国的几台录音机被同盟国得到并交给了一些电器公司,包括英国电子乐器工业公司和美国安帕克斯公司。经过一段时间的努力,磁带录音机最终发展成商品,大量投放市场。
20世纪50年代前后,磁性记录从录音向录码的新领域蓬勃发展,并进一步开发了录像的新技术。随着半导体技术和集成电路、薄膜电路的应用,录音机的体积大大缩小。1963年,荷兰菲利浦公司制成体小、价廉、携带和操作方便的盒式磁带录音机。后来,这种录音机又发展成微型盒式录音机和大盒式录音机,并涌现出许多新颖的立体声录音机及收录两用机。
1979年,日本的索尼公司发明了一种袖珍的立体声录音机,这种机器很快风行全球,这就是人们常常提到的“随身听”。
趣味链接:伴随录音机出现的磁带,它是怎么发展演变的?
1888年,一位名叫史密斯的美国科学家,第一次提出了磁性录音的设想和理论。十年之后,丹麦电话技师波尔生发明了人类历史上第一架录音机及第一盘磁带。当时的磁带是把铁粉涂敷在细线上制成的。
1927年之后,人们又研制出了各种合金钢丝带。
最初的录音机非常简陋,输出信号非常微弱,合金钢丝带使用起来也不方便。录制几小时节目所用的录音钢丝带,要用汽车来装运,并且一旦断裂,不易连接。
1932年,德国的一家化学公司开始致力于磁带的改良工作。该公司把四氧化三铁的黑色磁性粉末和黏合剂混合在一起,涂到纸带上,使音质有了较大的提高。第二年,他们又采用伽玛——三氧化二铁磁性粉末进行试验,这就是今天通用磁带的雏形。
1963年,荷兰菲利浦公司研制成功了世界上第一台盒式录音机,同时也产生了盒式磁带。随着电子工业的发展,磁带的应用范围也迅速扩大。在全世界,磁带产量按每年15%的增长率迅速增加,至1982年已达到3700亿米。
073电灯的由来
在电灯还没有问世之前,人类的照明白天依靠太阳,晚上则只能靠火光和月光。电灯是电光源的俗称,直到今天依然广泛使用的白炽灯,就是一种利用电束加热的灯。
连接灯丝让它发光的灯,在照明领域里得到广泛的应用,因此,人们往往把它称为“电灯”。其实,这是一种约定俗成的叫法。
1809年,英国人戴维利用碳棒之间产生的电弧光,创制出能用来照明的电弧灯。其实,这种灯不过是两根和电极相连的碳棒,在通电后,两根碳棒之间会产生很大的电阻,导致很高的热量出现,并发出很亮的电弧。
电弧灯的光线非常强烈,有比较高的发光效率,所以很快就取代了煤气灯,成为城市路灯的主要光源。但是它会释放出大量紫外线,使危害人体的空气到处蔓延,还有耗电多,不稳定、寿命短、维护麻烦等缺点。所以,在先进的白炽灯出现之后,它很快就被人们忘记了。
到了19世纪20年代,科学家们渐渐知道金属能够被电流加热成白炽状。于是人们就想制造出一种灯泡,把里面的空气抽空,使灯丝不至于被氧化。
1841年,弗雷德里克·德·莫林斯在英国获得了白炽灯的第一项专利。几年之后,英国发明家约瑟夫·斯旺通过艰苦的研究,创造了碳质灯丝和真空灯泡。斯旺在自己的房子里安上了灯泡,他的房子成为世界上第一个用灯泡照明的房子。斯旺在1881年成立了一家自己的公司,专门生产这种并不完美的灯泡。
一次,美国发明家爱迪生从《科学的美国人》杂志上看到了有关英国人斯旺用碳丝做灯丝的报道,他很受启发,头脑中关于电灯的构想逐渐成形。经历了多次试验后,他终于制成了一根碳丝。
1879年10月21日,爱迪生将一节碳化的棉纱线置于抽成真空的玻璃管里,接通电源后足足燃烧了45小时,并发出耀眼的光芒,这就是世界上第一只电灯泡。
1880年,爱迪生在纽约的大街上安装了第一盏电灯。1881年10月15日,巴黎剧院使用了白炽电灯。1882年,美国各地建成150多座小电站,向工厂、机关和居民提供照明用电。
1906年,人们开始用钨丝作为灯丝,大大提高了电灯的亮度和寿命。1913年出现钨丝氮气灯泡;1918年,又用氩气代替氮气。从1934年起,灯泡中的普通钨丝改为旋形钨丝,这就是目前普遍使用的白炽灯泡。
后来,爱迪生还设想并开发出一种全新的电力销售制度,使家庭和商家广泛地享受到电灯带来的好处。爱迪生坚信,只要建立良好的公用事业系统,人们就会自觉地对用气照明感到不满,而愿意用电来照明。
在当时,斯旺和爱迪生都认为自己才是灯泡的发明者。经过激烈的专利权官司之后,两个人尽弃前嫌,联合起来,成立了通用电气公司。
公平地说,斯旺在电灯的发明上有很大的功劳。但人们一直将爱迪生看成电灯的真正发明者,这是为什么呢?
其一,爱迪生在成果的应用和推广方面,做出了突出的贡献。要想使电灯做到实用,灯泡在电路上必须并联而不能进行串联。这样一来,一个灯泡如果关闭或损坏,就不至于对整个线路产生影响。可是并联要求灯泡有很高的电阻,而爱迪生通过苦心研究,终于开发出一种灯丝极细的灯泡,将这个问题彻底解决了。
其二,近代技术发明的成果,一般以专利权获得的早晚为准。爱迪生对电灯的每一项改进都成功地申请到了专利。到1883年,他获得的有关专利已经有147项。可是斯旺呢?在制成第一个碳丝灯泡的32年之后,他才第一次为自己的发明申请专利。可以说,他申请专利的意识太淡薄了。
可见,把电灯的发明归功于爱迪生,既客观又公正。
074日光灯的由来
日光灯是灯具大家族中的荧光灯。第一个打算生产日光灯的,是法国着名科学家贝克勒尔。1859年,他利用一根盖斯勒管做成了一个日光灯。他在管子的内壁上涂满一层磷化合物,使管子在闪光作用下发出明亮的荧光。
1902年,赫维特发明了水银灯。可是水银灯有很多缺点。这种灯不但辐射出大量紫外线,危害人体,而且光线太亮,太刺眼。所以,它没有得到广泛的应用。
许多科学家都注意水银灯,想通过某种方法将它加以改进。在研究过程中,科学家们达成如下共识:只要在水银灯管内壁涂上荧光物质,那么,当水银灯辐射的紫外线照到荧光物质上时,大量有害的紫外线就会被激发,变成可见光。但是,由于水银灯的启动装置不好,所以科学家们在实际操作中屡屡失败。
1910年,法国化学家克劳德创制了一种氖灯,效果不错。当电荷在灯具中通过时,氖灯就会发出鲜艳的红光。到20世纪20年代,很多地方都把氖灯当做制作广告的重点对象。
1934年前后,美国通用电气公司的康普顿发明了第一个日光灯,它的颜色适合于一般的用途。这种日光灯使用电压低,比需要高压的白炽灯要省不少钱。
1938年,美国通用电气公司研究人员伊曼突破了启动装置的设计与制作大关,制作了与水银灯截然不同的荧光灯。这种荧光灯比白炽灯更亮,电能利用率高,而且省电。
荧光灯的光度比同等耗电量的白炽灯至少要大3倍之多。所以,它一诞生便很快进入了普通百姓的家庭。由于荧光灯的成分类似于日光,所以人们也管它叫“日光灯”。其外形是一根长的充气管,管子的内壁涂上满满一层荧光粉,在灯管两端的两个电极之间,有肉眼看不到的电弧通过,而灯内的紫外线使荧光粉受到刺激,进而发出亮光。
1939年,日光灯在纽约世界博览会上第一次与人们见面。15年后,这种条形灯取代了白炽灯,成为美国家庭的主要光源。
075电池的由来
现代电池的出现,据说是因为吃青蛙而引发的。
1791年,意大利有一个叫加伐尼的人。一次,他的夫人得了病,医生建议她多吃青蛙。有一次,他夫人正在食用青蛙时,见到盘中的青蛙虽然剥了皮,腿部却发生抽动。她大为奇怪,就对加伐尼说了。加伐尼发现,青蛙腿是放在一个金属盘子里的,盘内还有一把餐刀。
他试着用两种不同的金属紧紧连在一处,与青蛙腿相接触,青蛙腿马上就抽动起来。随后,他又用带电的莱顿瓶和静电起电机与蛙腿相接触,蛙腿同样出现了痉挛现象。
加伐尼指出,两种不同性质的金属,正好形成青蛙神经和肌肉之间的电路。青蛙腿之所以发生抖动,完全是电在产生作用。他认为,造成这种现象的电流,属于隐藏在生物身体之中的“生物电”。
在以后的十年里,很多人通过实验,讲授着生物可以放电的原理,加伐尼也名声显赫,成为人们追捧的对象。可是,意大利帕维亚大学的物理教授伏打却与他的意见相左,认为他夫人盘中的电并非来自青蛙腿,而是来自盛放青蛙腿的金属盘。
有一次,伏打来到图书馆查阅有关资料。突然,一本德国科学家的实验报告将他吸引住,这本书记载了科学家斯罗扎在1750年做的一个实验。
斯罗扎在实验报告中说:把两个不同的金属分别夹在舌头的上下,然后用一根金属导线连接两块金属块,此时,舌头上会有一种麻的感觉;如果用两块相同的金属片夹在舌头上下,就没有这种感觉。
看完这个实验报告,伏打回到实验室,很快找到一块薄锡片和一枚新银币,并用一根导线将它们连接起来。果然,他的舌头出现了麻木的感觉。
“这是触电的感觉,”伏打对助手说,“导线中肯定有电在流动。”
通过对这一现象的反复思考,伏打联想到青蛙腿抽动的现象。他认为加伐尼关于青蛙腿抽动原因的解释并不可靠,产生作用的可能并不是什么“生物电”,而是由于金属接触产生的电流。同时他还指出,两种金属性质如果相差很大,所产生的电流就会很强。
到了1799年,伏打用盐水弄湿多层布片,用两种性质相差很大的金属片紧紧夹住,制成了非常实用的电池。人们非常尊重伏打,用他的名字为电池命名,称之为“伏打电池”,它就是电池的祖先。
1800年,伏打经过一系列繁琐的试验,制作出了一个能够持续产生较大电流的装置。他先是用锌或铜的金属线将两个盛有盐水的碗紧紧相连,后来,为使这种装置更加实用,他将盛满盐水的铜锌圆盘堆叠起来,使之成为可用的电池。这是因为每一个圆盘都可以看作是一个单元,把它们叠在一起就可使电量增加。
对于这种几个单元放在一起使用的电池,人们赐予它“蓄电池”的称号。