- 科學百科(彩圖精裝)
- 文娟
- 1596字
- 2019-01-02 20:09:47
倫琴發現X射線
提起X射線,人們都很熟悉。去醫院看病、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,它的波長短,但具有極強的穿透能力,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、熒光物質發光、氣體電離等特性。

這是1896年的威廉·倫琴。這位發現用X射線“拍照”的人,卻不喜歡被人拍照。他留下的照片不多,其姿勢都是昂首挺胸,表情嚴肅。
100多年前,X射線被發現。如今,這種射線已經被人類充分應用,像金屬探傷、晶體結構研究、醫學和透視等。尤其值得一提的是,X射線在醫學領域的應用,使診斷和治療疾病有了突破性進展,為病患者帶來了福音。此外,X射線攝影也被用于生物科學中,以幫助人們找尋生物界的新規律,對醫學等科學和工業的發展起到了很好的促進作用。種情況?問題是不是出在剛裝在實驗室內的陰極射線上呢?
那么,這種奇妙無比、多用途的X射線是由誰發現的?又是如何被發現的呢?
1895年,德國符茨堡大學的校長倫琴,開始著手研究一個物理課題——陰極射線,卻意外地發現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,他反復實驗,但結果卻是一樣的。倫琴想:為什么以前從未發生過這種情況? 問題是不是出在剛裝在實驗室內的陰極射線上呢?

行李掃描器原理示意圖
X射線管像一個燈泡,里面充滿了惰性(不發生反應的)氣體,但產生的是X射線而不是光。

1901年,倫琴因發現X射線被授予首屆諾貝爾物理學獎,圖為獲獎證書。
為了揭開這個謎底,年過五旬的倫琴決定將全部精力投入到陰極射線的實驗中來。同年11月8日傍晚,倫琴像平時一樣,獨自來到實驗室,接著,他緊閉起實驗室里所有的門窗,然后接通電源,檢驗黑紙是否漏光。忽然,在倫琴眼前閃爍出一道綠色的熒光。倫琴打開電燈一看,發現光源是離放電管2米遠處的一個工作臺上的氰化鋇熒光屏。當他關掉陰極射線管的電源后,熒光屏就暗淡下來;當再次接通陰極射線管電源時,熒光屏又發出了熒熒的綠光。
倫琴興奮極了,那天夜里,他不知反復實驗了多少次,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幾厘米,而將其包裹在厚厚的黑紙包里時卻能使2米外的熒光屏發光呢?倫琴一邊琢磨,一邊自言自語道:“通電的是射線管,為什么熒光屏能發光呢?難道有某種未知的射線,射到熒光屏上,使熒光屏發光嗎?”
于是,倫琴將手邊的一本書擋在射線管和熒光屏之間,想看看這時的熒光屏會是什么樣子。他往遠一些的地方移動熒光屏,熒光屏依然光亮如前。看來,這種射線有能穿透固體物質的神奇本領。
當倫琴把手伸到射線管和熒光屏之間時,竟然看到自己的手影清晰地印在熒光屏上,更準確地說,是一只手的骨骼的黑影像。這是人類首次看到活人身體內部骨骼的影像。
知識檔案
克魯克斯觀察到X射線
早在1876年,英國科學家克魯克斯(1832~1919年)在用放電管進行實驗時發現,放在實驗裝置附近的沒有打開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量問題,去生產廠家退了貨。克魯克斯是一個研究陰極射線的專家,他最早使陰極射線管的真空度達到百萬分之一大氣壓,制成“克魯克斯管”,他首先發現陰極射線有動量,有熱效應,認為陰極射線是帶負電的粒子流,當時,他制作的陰極射線管被許多實驗室普遍使用。

克魯克斯管示意圖
就是憑借這種裝置,倫琴發現了X射線。
一連6周,倫琴都獨自在實驗室里研究這種新的射線,夜以繼日,廢寢忘食。
他拿來了木頭、玻璃、瓷器、硬橡膠等物體放在這種射線前進行實驗,發現這種神秘的射線都能穿透這些物體。接著,倫琴又對各種金屬進行實驗,得出的結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,發現底片可以感光。
最后,倫琴得出一個結論:這種奇異的射線是一種極具穿透力的新射線。由于倫琴在當時還沒有能完全解釋清楚這種射線,所以就將它命名為“X射線”。