जंगलात तीन धोंडे मांडून चकमकीच्या दगडाने ठिणगी पेटवून अन्न शिजवणे हे आता फक्त गड-किल्ले पायी फिरणारी उत्साही मंडळीच करतात, किंवा हातावर पोट आणि पाठीवर बिऱ्हाड असणारे कष्टकरी कामाच्या जागीच चूल पेटवतात. हजारो वर्षांचा इतिहास असलेली अन्न शिजवणे किंवा भाजणे ही प्रक्रिया आताच्या गतिमान युगातील माणसाला वेळ वाया न दवडता काही सेकंदांत उरकली जाणे आवश्यक वाटते. आणि ही गरज भागवणारे उपकरण म्हणजे सूक्ष्म लहर भट्टी (Microwave oven). गेल्या दोन लेखांमध्ये आपण विद्युत् चुंबकीय लहरींचा वापर करून उजेड देणारी साधने बघितली. आता त्याच प्रकारच्या लहरी वापरून उष्णता देणारे हे उपकरण बघूया.विद्युत् चुंबकीय लहर पटलातील १ मी. ते १ मि. मी.च्या पट्टय़ात लहर लांबी असलेल्या लहरी मानवी डोळ्यांना दिसत नाहीत; पण त्यांच्यामुळे विद्युत् ऊर्जेचे उष्णता ऊर्जेत रूपांतर होते. या लहरींच्या उष्णतानिर्मिती गुणधर्माच्या शोधाची कहाणी रंजक आहे. दुसऱ्या महायुद्धाच्या काळात शत्रुराष्ट्राच्या विमानांचा वेध घेण्यासाठी अधिक कार्यक्षम रडार यंत्रणा (जी या प्रकारच्या सूक्ष्म लहरी वापरते.) तयार करण्याचे प्रयत्न चालू होते. त्यासाठी अधिक क्षमतेची, सूक्ष्म लहरी निर्माण करणारी यंत्रणा तयार करण्याच्या प्रयत्नांत पर्सी स्पेन्सर या अमेरिकन तंत्रज्ञाला त्याचे यासंबंधीचे प्रयोग सुरू असताना पँटच्या खिशात चमत्कारिक संवेदना जाणवायला लागल्या. खिशात हात घातल्यावर त्याच्या लक्षात आले की त्याच्या खिशातले चॉकलेट वितळले आहे. या वितळण्याचा संबंध त्याच्या सूक्ष्म लहरींच्या प्रयोगाशी आहे, हे ध्यानात आल्यावर त्याने यंत्राजवळ मका ठेवला आणि त्याची लाही झाली. नंतर अंडे त्या यंत्राजवळ ठेवले तर ते अंडे फुटले आणि या सूक्ष्म लहरी पदार्थ गरम करण्याकरता वापरता येतील याचा शोध अशा तऱ्हेने अपघाताने लागला. साल होते १९४५. या तंत्राचा वापर करून पहिली भट्टी तयार झाली १९५० च्या सुमारास. पुढे तिच्या आकारात योग्य ते बदल होत होत स्वयंपाकघरातील ओटय़ावर बसेल अशा भट्टीचे व्यापारी उत्पादन ७० च्या दशकात मोठय़ा प्रमाणात सुरू झाले.कशी चालते ही भट्टी?चित्र क्र. १ मध्ये सध्या बाजारात उपलब्ध असलेली सूक्ष्म लहर भट्टी दाखवली आहे, तर चित्र क्र. २ मध्ये या भट्टीची कार्यपद्धती दिसते. सूक्ष्म लहर भट्टीमध्ये ठेवलेले अन्न या भट्टीतील सूक्ष्म लहरींच्या उत्सर्जनामुळे गरम होते. या सूक्ष्म लहरींची वारंवारिता रेडिओ लहरीपेक्षा जास्त असते, पण अवरक्त (Infra red) लहरीपेक्षा कमी असते. स्वयंपाकघरात वापरात असलेल्या सूक्ष्म लहर भट्टीकरता त्यांच्यासाठी ठरवलेल्या पट्टय़ातीलच लहरी वापरतात. कारण त्या लहरी वातावरणात असलेल्या रेडिओ लहरींसारख्या इतर लहरींमध्ये मिसळून गोंधळ होऊ शकतो. स्वयंपाकघरात वापरल्या जाणाऱ्या भट्टीमध्ये २.४५ गिगा हर्ट्झइतक्याच वारंवारितेच्या लहरी वापरल्या जातात. तर मोठय़ा औद्योगिक वापरासाठी असलेल्या भट्टय़ांत ९१५ मेगा हर्ट्झ या वारंवारितेच्या लहरी वापरल्या जातात. (या त्या भट्टीच्या आकारमानानुसार प्रयोगाने सिद्ध होऊन ठरवलेल्या प्रमाणभूत वारंवारिता आहेत.) अन्नातील पाणी आणि स्निग्ध घटक सूक्ष्म लहरीतील ऊर्जा शोषून घेतात. कारण पाण्याचे रेणू (Molecules) द्विभारित असतात. म्हणजे काय, तर त्यांच्या अध्र्या भागावर ऋण विद्युतभार असतो, तर अध्र्या भागावर धन वि द्युतभार असतो. (चित्र क्र. ३ )हे द्विभारित रेणू सूक्ष्म लहरींच्या क्षेत्रात आल्यावर एकाच वेळी विरुद्ध दिशेला खेचले गेल्यामुळे स्वत:भोवती फिरायला लागतात. फिरताना ते आसपासच्या इतर रेणूंवर आदळतात आणि त्यांनाही गतिमान बनवतात. या गतीमुळे ऊर्जा प्रसारित व्हायला लागते आणि ती गतिज ऊर्जा उष्णतेच्या स्वरूपात मोकळी होते. या उष्णतेमुळेच अन्न गरम होते, शिजते किंवा भाजून कोरडे होते. सूक्ष्म लहर भट्टी चालण्यात महत्त्वाचा वाटा असतो तो या लहरी तयार करणाऱ्या ‘मॅग्नेट्रॉन’ या उपकरणाचा!या मॅग्नेट्रॉनची रचना चित्र क्र. ६ मध्ये दाखवली आहे. एका पोकळ नळीमध्ये केंद्रभागी असलेल्या दंडगोलाकार कॅथोडभोवती मध्ये पोकळ्या असलेली चकती अ‍ॅनोड म्हणून काम करते. त्यामुळे नळीमध्ये विद्युत क्षेत्र तयार होते. अ‍ॅनोडच्या वर आणि खाली असलेल्या कायमस्वरूपी चुंबकांमुळे विद्युत क्षेत्राला काटकोन करणारे चुंबकीय क्षेत्र तयार होते. कॅथोडचे तापमान विद्युत ऊर्जा देऊन वाढवल्याबरोबर त्यातून इलेक्ट्रॉन प्रसारित व्हायला लागतात. बाहेरील अ‍ॅनोडकडे ते खेचले जात असताना विद्युत क्षेत्रातील बलामुळे त्याची दिशा बदलते आणि गती वाढते. हे करत असतानाच ते इलेक्ट्रॉन चकतीच्या पोकळ्यांमध्ये नैसर्गिक प्रतिध्वनी स्पंद (Natural Resonant Frequencies) सोडतात आणि बाजूला असलेल्या प्रवाहांमुळे हे स्पंद विद्युत चुंबकीय लहरी तयार करतात. (चित्र क्र. ४ आणि ५) या हालचालीमुळे विद्युत आणि चुंबकीय क्षेत्र मागे-पुढे हेलकावायला (oscillate) लागतात आणि या सूक्ष्म लहरी तयार होतात. या तयार झालेल्या लहरी मॅग्नेट्रॉनच्या प्रक्षेपक तारेमार्फत बाहेर फेकल्या जातात. मॅग्नेट्रॉनमधून बाहेर पडलेल्या लहरी भट्टीमध्ये बसवलेल्या छोटय़ा पंख्यामुळे सगळीकडे पसरतात. या लहरी धातूवर आपटून परावíतत होत असल्यामुळे भट्टीच्या आतील िभती धातूपासून बनविलेल्या असतात. त्यामुळे या लहरी आत ठेवलेल्या अन्नामध्ये शोषल्या जातात. अन्नातील पाण्याचे रेणू उत्तेजित होऊन हलायला लागल्यामुळे उष्णता तयार होते आणि अन्न शिजू लागते. या प्रकारच्या शिजण्यामध्ये अन्नातील पाण्याचे प्रमाण हा महत्त्वाचा घटक ठरतो. जेवढे पाणी कमी, तेवढी सूक्ष्म लहर भट्टीची कार्यक्षमता कमी. तसेच या लहरी धातूवरून परावर्तित होत असल्याने या भट्टीत अन्न ठेवताना ते काचेच्या किंवा प्लास्टिकच्या भांडय़ात ठेवतात; जेणेकरून लहरी अन्नामध्ये शोषण्याचे प्रमाण वाढून भट्टीची कार्यक्षमता वाढते. तसेच धातू विद्युतवाहक असल्याने आतील उच्च विभवान्तरातील लहरींमुळे भांडे आणि भट्टीच्या आतील िभती यात ठिणग्या तयार होण्याचा धोका असतो, तो टळतो. (आताशा बाजारात microwave safe अशी ग्वाही देणारी विशिष्ट प्रक्रिया केलेली धातूची भांडीही मिळतात.)आधुनिक सूक्ष्म लहर भट्टय़ांमध्ये असलेली फिरणारी काचेची थाळी, अन्नाच्या प्रकारानुसार पूर्वनियोजित ठरवलेली आणि नियंत्रित केलेली वेळ यांसारख्या सुविधांमुळे पारंपरिक शिजवण्याच्या पद्धतीपेक्षा या भट्टीत कमी खर्चात आणि कमी वेळेत अन्न शिजू शकते.
