Рентгеновское излучение

Открытие рентгеновских лучей. Рентгеновские лучи были открыты в 1895 г. Способ их получения с особой на­глядностью обнаруживает их электромагнитную природу. Немецкий физик Рентген (1845–1923) обнаружил этот вид излучения случайно, при исследовании катодных лучей (электронов).

Наблюдение Рентгена состояло в следую­щем. Трубка для получения катодных лучей имела вид, по­добный изображенному на рис. 21.2. При пропускании раз­ряда через такую трубку Рентген наблюдал явление, которое он описывает следующим образом[6]: «Кусок бумаги, покрытый платиносинеродистым барием, при приближении к труб­ке, закрытой достаточно плотно прилегающим к ней чехлом из черного картона, при каждом разряде через трубку вспы­хивает ярким светом: начинает фосфоресцировать. По поводу этого явления проще всего предположить, что черный кар­тон, непрозрачный ни для видимых и ультрафиолетовых лучей Солнца, ни для лучей электрической дуги, пронизы­вается каким-то агентом, вызывающим интенсивную фосфоресценцию...»

Рис. 21.2

Рис. 21.3

Рентген в ряде опытов установил, что этот «агент», который он назвал «Х-лучами»[7], проходит и через другие тела, непрозрачные для обычного света: бумагу, де­рево, эбонит, человеческое тело, слои металла. Рентген вы­яснил также, что материалы малой плотности, построенные из легких атомов, более проз­рачны, чем материалы боль­шей плотности. Так, пластин­ка свинца задерживает «Х-лучи» гораздо сильнее, чем плас­тинка алюминия той же тол­щины; кости тела сильнее, чем мускулы. Поэтому, располо­жив между источником «Х-лучей» и экраном руку, мы уви­дим слабую тень руки, на ко­торой резко выделяются более темные тени костей. На рис. 21.3, например, показана рентгенограмма руки, на которой виден перелом одной из костей.

Различные действия рентгеновских лучей. После первых опытов, в которых была обнаружена способность рентгеновских лучей вызывать фосфоресценцию, были найдены и другие их свойства. Рентгеновские лучи способны вызывать химические процессы. Так, при действии на фотографическую пластинку или бумагу они вызывают почернение; на этом основано фотографирование при помощи рентге­новских лучей. Получаемые фотографии есть теневые фотографии, детали которых соответствуют разли­чию в способности рентгеновских лучей проходить че­рез тела различной плотности. На рис. 21.4, а показанарентгенограмма руки: А, В – осколки пули, С – кольцо. На рис. 21.4, б показана рентгенограмма кошелька с несколькими металлическими предметами: стёкла очков сделаны из стекла, содержащего свинец, и поэтому непрозрачны для рентгеновских лучей.

Рис. 21.4

Эти особенности рентгеновских лучей имеют огромное практическое значение для применения их в медицине и технике. При помощи рент­геновских лучей можно на фосфоресцирующем экране или на фотографической плас­тинке обнаруживать дефекты или изменения внутри предмета (дефекты внутри частей машины, изменения в организме и т. д.).

Длина волн рентгеновских лучей оказалась очень мала от 0,001 до 80 нм. Измерить столь малую длину волн удалось, используя явление дифракции. Правда, в качестве дифракционных решеток пришлось использовать монокристаллы, так как для подобных опытов требовался шаг решетки около 10^–8 м, а это как раз среднее расстояние между атомами в кристаллической решетке.

СТОП! Решите самостоятельно: А6, В5, В7–В10, С2.