Stehende Wellen in einer Kavität

Mikrowellenherde verwenden elektromagnetische Wellen, um Lebensmittel zu erhitzen.

Die meisten Lebensmittel enthalten polare Moleküle wie Wasser, die mit dem elektrischen Wechselfeld hin und her wechseln. Beim Wenden reiben sich die Moleküle mit anderen Molekülen, wodurch Wärme erzeugt wird.

Die Mikrowellenkammer fungiert als Resonanzresonator, in dem stehende elektromagnetische Wellen durch Reflexion von der Metalloberfläche gebildet werden. Die beiden metallischen Flächen werden in Knotenebenen angeordnet.

Der Abstand zwischen den Ebenen muss also ein ganzzahliges Vielfaches der halben Wellenlänge sein.

Die Wellenlängen, die diese Bedingung erfüllen, werden als charakteristische Wellenlängen bezeichnet, und die entsprechenden Frequenzen werden als charakteristische Frequenzen bezeichnet.

Jede charakteristische Frequenz, Wellenform und jedes Knotenmuster stellt eine Reihe von Normalmoden dar.

Eine typische Mikrowelle für den Haushalt läuft beispielsweise mit 2,4 Gigahertz, was einer Wellenlänge entspricht, die von den Wassermolekülen leicht absorbiert wird.

Diese Wellenlänge hat Knoten im Abstand von 6,1 Zentimetern, was bedeutet, dass das Essen an diesen Stellen kalt und an den Antinodien maximal erhitzt wird.

Der Drehteller der Mikrowelle wird also gedreht, um eine gleichmäßige Wärmeverteilung zu erreichen.