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  • 全景科學(xué)百科
  • 文娟
  • 1577字
  • 2020-07-07 14:50:17

倫琴發(fā)現(xiàn)X射線

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這是1896年的威廉·倫琴。這位發(fā)現(xiàn)用X射線“拍照”的人,卻不喜歡被人拍照。他留下的照片不多,其姿勢(shì)都是昂首挺胸,表情嚴(yán)肅。

提起X射線,人們都很熟悉。去醫(yī)院看病、體檢,常常要去照“X光”,也就是“拍片子”。“X光”又叫“X射線”,是一種電磁輻射,它的波長(zhǎng)短,但具有極強(qiáng)的穿透能力,能穿透木頭、紙張、硬橡膠、玻璃,以及各種金屬薄片(鉑、鉛除外),并具有使照相底片感光、熒光物質(zhì)發(fā)光、氣體電離等特性。

100多年前,X射線被發(fā)現(xiàn)。如今,這種射線已經(jīng)被人類充分應(yīng)用,像金屬探測(cè)、晶體結(jié)構(gòu)研究、醫(yī)學(xué)和透視等。尤其值得一提的是,X射線在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用,使診斷和治療疾病有了突破性進(jìn)展,為病患者帶來(lái)了福音。此外,X射線攝影也被用于生物科學(xué)中,以幫助人們找尋生物界的新規(guī)律,對(duì)醫(yī)學(xué)等科學(xué)和工業(yè)的發(fā)展起到了很好的促進(jìn)作用。

那么,這種奇妙無(wú)比、多用途的X射線是由誰(shuí)發(fā)現(xiàn)的?又是如何被發(fā)現(xiàn)的呢?

1895年,德國(guó)符茨堡大學(xué)的校長(zhǎng)倫琴,開(kāi)始著手研究一個(gè)物理課題——陰極射線,卻意外地發(fā)現(xiàn)有一包用黑紙包得很好的照相底片全部感光了。這令他百思不得其解,于是,他反復(fù)實(shí)驗(yàn),但結(jié)果卻是一樣的。倫琴想:為什么以前從未發(fā)生過(guò)這種情況?問(wèn)題是不是出在剛裝在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的陰極射線上呢?

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圖為行李掃描器原理示意圖,里面的X射線管像一個(gè)燈泡,里面充滿了惰性(不發(fā)生反應(yīng)的)氣體,但產(chǎn)生的是X射線而不是光。

知識(shí)檔案

克魯克斯觀察到X射線

早在1876年,英國(guó)科學(xué)家克魯克斯(1832~1919年)在用放電管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn),放在實(shí)驗(yàn)裝置附近的沒(méi)有打開(kāi)的照相底片由于某種原因變得模糊不清了。克魯克斯還以底片的質(zhì)量問(wèn)題,去生產(chǎn)廠家退了貨。克魯克斯是一個(gè)研究陰極射線的專家,他最早使陰極射線管的真空度達(dá)到百萬(wàn)分之一大氣壓,制成“克魯克斯管”,他首先發(fā)現(xiàn)陰極射線有動(dòng)量,有熱效應(yīng),認(rèn)為陰極射線是帶負(fù)電的粒子流,當(dāng)時(shí),他制作的陰極射線管被許多實(shí)驗(yàn)室普遍使用。

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~克魯克斯管示意圖
就是憑借這種裝置,倫琴發(fā)現(xiàn)了X射線。
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1901年,倫琴因發(fā)現(xiàn)X射線被授予首屆諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),圖為獲獎(jiǎng)證書。

為了揭開(kāi)這個(gè)謎底,年過(guò)五旬的倫琴?zèng)Q定將全部精力投入到陰極射線的實(shí)驗(yàn)中來(lái)。同年11月8日傍晚,倫琴像平時(shí)一樣,獨(dú)自來(lái)到實(shí)驗(yàn)室,接著,他緊閉起實(shí)驗(yàn)室里所有的門窗,然后接通電源,檢驗(yàn)黑紙是否漏光。忽然,在倫琴眼前閃爍出一道綠色的熒光。倫琴打開(kāi)電燈一看,發(fā)現(xiàn)光源是離放電管2米遠(yuǎn)處的一個(gè)工作臺(tái)上的氰化鋇熒光屏。當(dāng)他關(guān)掉陰極射線管的電源后,熒光屏就暗淡下來(lái);當(dāng)再次接通陰極射線管電源時(shí),熒光屏又發(fā)出了熒熒的綠光。

倫琴興奮極了,那天夜里,他不知反復(fù)實(shí)驗(yàn)了多少次,答案都是相同的。但令他感到奇怪的是:為什么陰極射線在空氣中只能通過(guò)幾厘米,而將其包裹在厚厚的黑紙包里時(shí)卻能使2米外的熒光屏發(fā)光呢?倫琴一邊琢磨,一邊自言自語(yǔ)道:“通電的是射線管,為什么熒光屏能發(fā)光呢?難道有某種未知的射線,射到熒光屏上,使熒光屏發(fā)光嗎?”

于是,倫琴將手邊的一本書擋在射線管和熒光屏之間,想看看這時(shí)的熒光屏?xí)鞘裁礃幼印Kh(yuǎn)一些的地方移動(dòng)熒光屏,熒光屏依然光亮如前。看來(lái),這種射線有能穿透固體物質(zhì)的神奇本領(lǐng)。

當(dāng)倫琴把手伸到射線管和熒光屏之間時(shí),竟然看到自己的手影清晰地印在熒光屏上,更準(zhǔn)確地說(shuō),是一只手的骨骼的黑影像。這是人類首次看到活人身體內(nèi)部骨骼的影像。

一連6周,倫琴都獨(dú)自在實(shí)驗(yàn)室里研究這種新的射線,夜以繼日,廢寢忘食。

他拿來(lái)了木頭、玻璃、瓷器、硬橡膠等物體放在這種射線前進(jìn)行實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)這種神秘的射線都能穿透這些物體。接著,倫琴又對(duì)各種金屬進(jìn)行實(shí)驗(yàn),得出的結(jié)論是除了鉛和鉑以外,其他金屬都能被這種射線穿透。他還把照相底片放在射線管和熒光屏之間,發(fā)現(xiàn)底片可以感光。

最后,倫琴得出一個(gè)結(jié)論:這種奇異的射線是一種極具穿透力的新射線。由于倫琴在當(dāng)時(shí)還沒(méi)有能完全解釋清楚這種射線,所以就將它命名為“X射線”。

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