伦琴发现X射线

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这是1896年的威廉·伦琴。这位发现用X射线“拍照”的人,却不喜欢被人拍照。他留下的照片不多,其姿势都是昂首挺胸,表情严肃。

提起X射线,人们都很熟悉。去医院看病、体检,常常要去照“X光”,也就是“拍片子”。“X光”又叫“X射线”,是一种电磁辐射,它的波长短,但具有极强的穿透能力,能穿透木头、纸张、硬橡胶、玻璃,以及各种金属薄片(铂、铅除外),并具有使照相底片感光、荧光物质发光、气体电离等特性。

100多年前,X射线被发现。如今,这种射线已经被人类充分应用,像金属探测、晶体结构研究、医学和透视等。尤其值得一提的是,X射线在医学领域的应用,使诊断和治疗疾病有了突破性进展,为病患者带来了福音。此外,X射线摄影也被用于生物科学中,以帮助人们找寻生物界的新规律,对医学等科学和工业的发展起到了很好的促进作用。

那么,这种奇妙无比、多用途的X射线是由谁发现的?又是如何被发现的呢?

1895年,德国符茨堡大学的校长伦琴,开始着手研究一个物理课题——阴极射线,却意外地发现有一包用黑纸包得很好的照相底片全部感光了。这令他百思不得其解,于是,他反复实验,但结果却是一样的。伦琴想:为什么以前从未发生过这种情况?问题是不是出在刚装在实验室内的阴极射线上呢?

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图为行李扫描器原理示意图,里面的X射线管像一个灯泡,里面充满了惰性(不发生反应的)气体,但产生的是X射线而不是光。

知识档案

克鲁克斯观察到X射线

早在1876年,英国科学家克鲁克斯(1832~1919年)在用放电管进行实验时发现,放在实验装置附近的没有打开的照相底片由于某种原因变得模糊不清了。克鲁克斯还以底片的质量问题,去生产厂家退了货。克鲁克斯是一个研究阴极射线的专家,他最早使阴极射线管的真空度达到百万分之一大气压,制成“克鲁克斯管”,他首先发现阴极射线有动量,有热效应,认为阴极射线是带负电的粒子流,当时,他制作的阴极射线管被许多实验室普遍使用。

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~克鲁克斯管示意图
就是凭借这种装置,伦琴发现了X射线。
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1901年,伦琴因发现X射线被授予首届诺贝尔物理学奖,图为获奖证书。

为了揭开这个谜底,年过五旬的伦琴决定将全部精力投入到阴极射线的实验中来。同年11月8日傍晚,伦琴像平时一样,独自来到实验室,接着,他紧闭起实验室里所有的门窗,然后接通电源,检验黑纸是否漏光。忽然,在伦琴眼前闪烁出一道绿色的荧光。伦琴打开电灯一看,发现光源是离放电管2米远处的一个工作台上的氰化钡荧光屏。当他关掉阴极射线管的电源后,荧光屏就暗淡下来;当再次接通阴极射线管电源时,荧光屏又发出了荧荧的绿光。

伦琴兴奋极了,那天夜里,他不知反复实验了多少次,答案都是相同的。但令他感到奇怪的是:为什么阴极射线在空气中只能通过几厘米,而将其包裹在厚厚的黑纸包里时却能使2米外的荧光屏发光呢?伦琴一边琢磨,一边自言自语道:“通电的是射线管,为什么荧光屏能发光呢?难道有某种未知的射线,射到荧光屏上,使荧光屏发光吗?”

于是,伦琴将手边的一本书挡在射线管和荧光屏之间,想看看这时的荧光屏会是什么样子。他往远一些的地方移动荧光屏,荧光屏依然光亮如前。看来,这种射线有能穿透固体物质的神奇本领。

当伦琴把手伸到射线管和荧光屏之间时,竟然看到自己的手影清晰地印在荧光屏上,更准确地说,是一只手的骨骼的黑影像。这是人类首次看到活人身体内部骨骼的影像。

一连6周,伦琴都独自在实验室里研究这种新的射线,夜以继日,废寝忘食。

他拿来了木头、玻璃、瓷器、硬橡胶等物体放在这种射线前进行实验,发现这种神秘的射线都能穿透这些物体。接着,伦琴又对各种金属进行实验,得出的结论是除了铅和铂以外,其他金属都能被这种射线穿透。他还把照相底片放在射线管和荧光屏之间,发现底片可以感光。

最后,伦琴得出一个结论:这种奇异的射线是一种极具穿透力的新射线。由于伦琴在当时还没有能完全解释清楚这种射线,所以就将它命名为“X射线”。