Как Вильгельм Ренген открыл Х-лучи - Физика в школе

Перейти к содержимому

Главное меню

Как Вильгельм Ренген открыл Х-лучи

 
Как Вильгельм Ренген открыл Х-лучи

В 1885 году профессор Вильгельм Рентген приехал в Вюрцбург, чтобы возглавить кафедру физики в том же институте, где за десять с лишним лет до этого он начинал свою научную карьеру, работая ассистентом у профессора Августа Кунда. Вскоре после возвращения в Вюрцбург Рентген занялся исследованиями, которые, как оказалось позже, принесли ему славу и широкую известность. Ученого заинтересовало, что некоторые вещества под влиянием катодных лучей начинали светиться. Катодными лучами назвали потоки электронов, получаемые в вакуумной стеклянной трубке для электрических разрядов с впаянными металлическими электродами. Из трубки откачивался воздух, к электродам прикладывался ток высокого напряжения. Между электродами образовывался поток электронов, вылетающих из отрицательного электрода, или катода (отсюда и название катодные лучи). Эти лучи обладали рядом интересных свойств. Падая на некоторые вещества, называемые люминофорами, они вызывали их свечение. Это явление было названо люминесценцией. Именно оно заинтересовало Рентгена. Ученый изучал его в течение ряда лет, действуя с присущей ему педантичностью. Однако, как это часто бывает с великими открытиями, на помощь пришел случай.
После девятилетних экспериментов Рентген ставил в лаборатории очередной опыт. Это было в ночь с 8 на 9 января 1895 года. Идя по пути, проложенному его коллегой, физиком Генрихом Герцем, который открыл, что катодные лучи могут проходить через тонкую металлическую пластинку, профессор Рентген собирался проверить, не пройдут ли они и сквозь стенку стеклянной трубки. Подготовленная для эксперимента трубка была закрыта черной бумагой. Сквозь тщательно зашторенные окна не проникал свет уличных фонарей. Рентген включил индукционную катушку, которая служила источником тока высокого напряжения. Но что это такое? В темноте, царившей в лаборатории, неожиданно засветился отложенный в сторону после одного из предыдущих экспериментов люминесцентный экран. Недоумевающий физик выключил ток. Свечение исчезло. Но стоило ему снова включить ток, как опять появилось бледно зеленое свечение. После нескольких попыток никаких сомнений уже не оставалось. Как только включалась аппаратура, экран покрытый люминофором (это был сульфид цинка), начинал светиться. Но поскольку разрядная трубка была закрыта черной бумагой, а свет на экран не падал, свечение происходило под воздействием какого-то невидимого излучения. Это не могло быть результатом влияния катодных лучей, образующихся в трубке, поскольку
как это уже было установлено раньше в воздухе они могли распространяться всего лишь на несколько миллиметров, а люминесцентный экран находился на расстоянии нескольких метров от аппаратуры.
Рентген, захваченный неожиданным открытием, не мог скрыть своего волнения. Машинально поглаживая свою густую курчавую бороду, он задумался над тем, что предпринять. Некоторое время спустя он взял картонный экран с люминофором и начал попеременно, то приближать его к разрядной трубке, то отодвигать. Световое пятно то увеличивалось, то уменьшалось. Оказалось, таким образом, что это таинственное излучение, которое вызвало бледно-зеленое свечение люминесцентного вещества, испускается стенкой стеклянной трубки в том месте, где на нее падает поток электронов (катодные лучи). Вильгельм Рентген назвал новое открытое им излучение Х-лучами и начал изучать их свойства. Прежде всего, он сконструировал новую трубку для электрических разрядов. Сейчас мы называем ее рентгеновской лампой это был стеклянный сосуд, такой, как показан на рисунке. Из нее был тщательно откачен воздух, так что внутри остались лишь немногочисленные молекулы газа. В стенки сосуда были впаяны металлические электроды: анод и катод, к которым подсоединен ток высокого напряжения. Напротив катода, под углом 45°, находилась металлическая пластинка, названная антикатодом. После включения тока, оставшиеся в лампе, молекулы газа бомбардировали катод, выбивая из него электроны, которые с огромной скоростью устремлялись к аноду. Однако они не достигали его, поскольку ударяли в металлический щит
антикатод. В результате внезапного торможения их энергия превращалась в энергию коротких электромагнитных волн таинственные Х-лучи. Конечно, вовремя своих экспериментов с Х-лучами Рентген еще не знал о том, что это особый вид электромагнитных волн. Однако он очень быстро обнаружил, что Х-лучи не отклоняются в магнитном и электрическом полях и обладают поразительной проникающей способностью Они с легкостью проходили сквозь колоду карт, доску, даже сквозь 1,5-миллиметровую алюминиевую пластинку. Во время одного из многочисленных экспериментов ученый поставил между своей лампой и экраном толстую книгу. Каково же было его удивление, когда он увидел на экране тень ключа, который безуспешно искал раньше. Так он установил, что металлы обладают большой способностью поглощения Х-лучей. Ученый решил просветить ими металлический шар. На экране должна была появиться окружность, более темная по направлению к центру. Когда он поместил шар между лампой и экраном, то полученная картина чрезвычайно удивила его. Рядом с предметом, который он держал в руке, были видны кости кисти его руки. Но всей вероятности кости также сильно поглощают Х-лучи, подумал Рентген, когда пришел в себя от удивления. Почти два месяца Рентген провел безвыходно в лаборатории. Он установил, что проницаемость Х-лучей тем выше, чем больше напряжение тока, поступающего в электроды лампы, и вывел закон  поглощения Х-лучей веществом. Он открыл, что эти лучи способны ионизировать газ и засвечивать фотопластинку. Предварительные результаты своих исследований в области Х-лучей Рентген опубликовал в 1890 году. Тогда же он выдвинул предположение, что эти лучи являются электромагнитными волнами и предложил применять их в медицине. Изучением этих лучей, названных рентгеновскими, занялись многие видные физики. Так что за сравнительно короткое время эти таинственные лучи были изучены довольно тщательно.
Заслуги профессора Рентгена получили высокую оценку еще при жизни ученого. В 1901 году ему была присуждена Нобелевская премия. Рентген был первым физиком - лауреатом этой почетной премии. Сегодня трудно себе представить работу врачей многих специальностей без изобретённой этим  великим ученым рентгеновской лампы, хотя конструкция ее сейчас несколько изменена. Точно так же как просвечивается тело человека, можно просвечивать и различные предметы (например, с помощью рентгеновских лучей можно узнать, нет ли внутри дорогостоящего литья каких-нибудь трещин). Оказалось, что существуют не только рентгеновские лучи, получаемые искусственным путем. Их испускают и некоторые небесные тела, в том числе Солнце. В настоящее время ведутся исследования, которые ставят своей целью определить, от чего зависит интенсивность рентгеновского излучения Солнца с тем, чтобы можно было предвидеть солнечные взрывы, опасные для жизни космонавтов и влияющие на состояние земной атмосферы.


 
 
Назад к содержимому | Назад к главному меню