Открытие X-лучей

РЕНТГЕН Вильгельм Конрад Вильгельм Конрад Рентген родился 17 мар­та 1845 г. в пограничной с Голландией области Германии, в г. Ленепе. Он получил техническое образование в Цюрихе в той самой Высшей технической школе (политехникуме), в кото­рой позже учился Эйяштейн. Увлечение физи­кой заставило его после окончания школы в 1866 г. продолжить физическое образование.

Защитив в 1868 г. диссертацию на степень док­тора философии, он работает ассистентом на кафедре физики сначала в Цюрихе, потом в Гисене, а затем в Страсбурге (1874-79) у Кундта. Здесь Рентген прошел хорошую экспериментальную школу и стал первоклассным экспериментато­ром. Он производил точные измерения отно­шения Ср/Су для газов, вязкости и диэлектри­ческой проницаемости ряда жидкостей, иссле­довал упругие свойства кристаллов, их пьезо­электрические и пироэлектрические свойства, измерял магнитное поле движущихся зарядов (ток Рентгена). Часть важных исследований Рентген выполнил со своим учеником, одним из основателей советской физики А. Ф. Иоффе.

Научные исследования относятся к элек­тромагнетизму, физике кристаллов, оптике, молекулярной физике.

В 1895 открыл излуче­ние с длиной волны, более короткой, нежели длина волны ультрафиолетовых лучей (X-лу­чи), названное в дальнейшем рентгеновскими лучами, и исследовал их свойства: способ­ность отражаться, поглощаться, ионизиро­вать воздух и т. д. Предложил правильную конструкцию трубки для получения Х-лучей — наклонный платиновый антикатод и вогнутый катод: первый сделал фотосним­ки при помощи рентгеновских лучей. Открыл в 1885 магнитное поле диэлектрика, движу­щегося в электрическом поле (так назы­ваемый “рентгенов ток”). Его опыт наглядно показал, что магнитное поле создается под­вижными зарядами, и имел важное значение для создания X. Лоренцем электронной тео­рии. Значительное число работ Рентгена по­священо исследованию свойств жидкостей, газов, кристаллов, электромагнитных явле­ний, открыл взаимосвязь электрических и оптических явлений в кристаллах. За от­крытие лучей, носящих его имя, Рентгену в 1901 первому среди физиков была прису­ждена Нобелевская премия.

С 1900 г. и до последних дней жизни (умер он 10 февраля 1923 г.) он работал в Мюнхен­ском университете.

ОТКРЫТИЕ РЕНТГЕНА

Конец XIX в. ознаменовался повышенным интересом к явлениям прохождения электриче­ства через газы. Еще Фарадей серьезно зани­мался этими явлениями, описал разнообраз­ные формы разряда, открыл темное простран­ство в светящемся столбе разреженного газа. Фарадеево темное пространство отделяет сине­ватое, катодное свечение от розоватого, анод­ного.

Дальнейшее увеличение разрежения газа существенно изменяет характер свечения. Мате­матик Плюкер (1801—1868) обнаружил в 1859г., при достаточно сильном разрежении слабо го­лубоватый пучок лучей, исходящий из катода, доходящий до анода и заставляющий светить­ся стекло трубки. Ученик Плюкера Гитторф (1824—1914) в 1869 г. продолжил исследова­ния учителя и показал, что на флюоресцирую­щей поверхности трубки появляется отчетливая тень, если между катодом и этой поверх­ностью поместить твердое тело.

Гольдштейн (1850—1931), изучая свойства лучей, назвал их катодными лучами (1876 г.). Через три года Вильям К рук с (1832—1919) доказал материальную .природу катодных лу­чей и назвал их “лучистой материей”—веще­ством, находящимся в особом четвертом со­стоянии. Его доказательства были убедитель­ны и наглядны. Опыты с “трубкой Крукса” демонстрировались позже во всех физических кабинетах. Отклонение катодного пучка маг­нитным полем в трубке Крукса стало класси­ческой школьной демонстрацией.

Однако опыты по электрическому отклоне­нию катодных лучей не были столь убедитель­ными. Герц не обнаружил такого отклонения и пришел к выводу, что катодный луч — это ко­лебательный процесс в эфире. Ученик Герца Ф. Ленард, экспериментируя с катодными лучами, в 1893 г. показал, что они проходят че­рез окошечко, закрытое алюминиевой фольгой, и вызывают свечение в пространстве за око­шечком. Явлению прохождения катодных лу­чей через тонкие металлические тела Герц по­святил свою последнюю статью, опубликован­ную в 1892 г. Она начиналась словами:

“Катодные лучи отличаются от света существен­ным образом в отношении способности прони­кать через твердые тела”. Описывая результа­ты опытов по прохождению катодных лучей через золотые, серебряные, платиновые, алю­миниевые и т.д. листочки, Герц отмечает, что он не наблюдал особых отличий в явлениях. Лучи проходят через листочки не прямолиней­но, а дифракционно рассеиваются. Природа ка­тодных лучей все еще оставалась неясной.

Вот с такими трубками Крукса, Ленарда и других и экспериментировал Вюрцбургский профессор Вильгельм Конрад Рентген в кон­це 1895 г. Однажды по окончании опыта, за­крыв трубку чехлом из черного картона, вы­ключив свет, но не выключив еще индуктор, питающий трубку, он заметил свечение экрана из синеродистого бария, находящегося вблизи трубки. Пораженный этим обстоятельством, Рентген начал экспериментировать с экраном. В своем первом сообщении “О новом роде лу­чей”, датированном 28 декабря 1895 г., он пи­сал об этих первых опытах: “Кусок бумаги, покрытой платиносинеродистым барием, при приближении к трубке, закрытой достаточно плотно прилегающим к ней чехлом из тонкого черного картона, при каждом разряде вспы­хивает ярким светом: начинает флюоресциро­вать. Флюоресценция видна при достаточном затемнении и не зависит от того, подносим ли бумагу стороной, покрытой синеродистым ба­рием или не покрытой синеродистым барием. Флюоресценция заметна еще на расстоянии двух метров от трубки”.

Тщательное исследование показало Рент­гену, “что черный картон, не прозрачный ни для видимых и ультрафиолетовых лучей солн­ца, ни для лучей электрической дуги, про­низывается каким-то агентом, вызывающим флюоресценцию”. Рентген исследовал прони­кающую способность этого “агента”, который он для краткости назвал “Х-лучи”, для различ­ных веществ. Он обнаружил, что лучи свобод­но проходят через бумагу, дерево, эбонит, тон­кие слои металла, но сильно задерживаются свинцом.

Затем он описывает сенсационный опыт:

“Если держать между разрядной трубкой и эк­раном руку, то видны темные тени костей в слабых очертаниях тени самой руки”. Это бы­ло первое рентгеноскопическое исследование человеческого тела. Рентген получил и первые рентгеновские снимки, приложив их к своей руке.

Эти снимки произвели огромное впе­чатление; открытие еще не было завершено, а уже начала свой путь рентгенодиагностика. “Моя лаборатория была наводнена врачами, приводившими пациентов, подозревавших, что они имеют иголки в разных частях тела”,— писал английский физик Шустер.

Уже после первых опытов Рентген твердо установил, что Х-лучи отличаются от катодных, они не несут заряда и не отклоняются магнит­ным полем, однако возбуждаются катодными лучами. “...Х-лучи не идентичны с катодными лучами, но возбуждаются ими в стеклянных стенках разрядной трубки”,— писал Рентген.

Он установил также, что они возбуждают­ся не только в стекле, но и в металлах.

Упомянув о гипотезе Герца — Ленарда, что катодные лучи “есть явление, происходящее в эфире”, Рентген указывает, что “нечто по­добное мы можем сказать и о наших лучах”. Однако ему не удалось обнаружить волновые свойства лучей, они “ведут себя иначе, чем известные до сих пор ультрафиолетовые, ви­димые, инфракрасные лучи”. По своим хими­ческим и люминесцентным действиям они, по мнению Рентгена, сходны с ультрафиолетовы­ми лучами. В первом сообщении он высказал оставленное потом предположение, что они могут быть продольными волнами в эфире.

Открытие Рентгена вызвало огромный ин­терес в научном мире. Его опыты были повто­рены почти во всех лабораториях мира. В Мо­скве их повторил П. Н. Лебедев. В Петербур­ге изобретатель радио А. С. Попов экспери­ментировал с X-лучами, демонстрировал их на публичных лекциях, получая различные рент­генограммы. В Кембридже Д. Д. Томсон не­медленно применил ионизирующее действие рентгеновских лучей для изучения прохожде­ния электричества через газы. Его исследова­ния привели к открытию электрона.

Список используемой литературы:

1. Кудрявцев П.С. История физики. гос. уч. пед. изд. Мин. прос. РСФСР. М., 1956

2. Кудрявцев П. С. Курс истории физики М.: Просвещение, 1974

3. Храмов Ю. А. Физики: Библиографический справочник. 2-е издание, испр. и дополн. М.: Наука, главная ред. физ.-мат. лит., 1983