Вільгельм Конрад Рентген. Відкриття Х-променів

Рентген Вільгельм Конрад Рентген Вільгельм Конрад народився 17 березня 1845 р. в прикордонної з Голландією області Німеччині, в м. Ленепе. Він отримав технічну освіта в Цюріху в тій самій Вищій технічній школі (політехнікумі), в якої пізніше навчався Ейяштейн. Захоплення фізикою змусило його після закінчення школи в 1866 р. продовжити фізичну освіту.

Захистивши в 1868 р. дисертацію на ступінь доктора філософії, він працює асистентом на кафедрі фізики спочатку в Цюріху, потім у Гісені, а потім у Страсбурзі (1874-79) у Кундта. Тут Рентген пройшов хорошу експериментальну школу і став першокласним експериментатором. Він робив точні вимірювання відношення Ср/Су для газів, в'язкості та діелектричної проникності ряду рідин, досліджував пружні властивості кристалів, їх п'єзоелектричні і піроелектричні властивості, вимірював магнітне поле рухомих зарядів (струм Рентгена). Частина важливих досліджень Рентген виконав зі своїм учнем, одним із засновників радянської фізики А. Ф. Йоффе.

Наукові дослідження відносяться до електромагнетизму, фізики кристалів, оптиці, молекулярної фізики.

В 1895 відкрив випромінювання з довжиною хвилі, коротшою, ніж довжина хвилі ультрафіолетових променів (X-промені), назване надалі рентгенівськими променями, і досліджував їх властивості: здатність відбиватися, поглинатися, іонізувати повітря і т. д. Запропонував правильну конструкцію трубки для отримання Х-променів -- похилий платиновий антікатод і увігнутий катод: перший зробив фотографії при допомогою рентгенівських променів. Відкрив у 1885 магнітне поле діелектрика, що рухається в електричному полі (так званий "рентгенів струм"). Його досвід наочно показав, що магнітне поле створюється рухомими зарядами, і мав важливе значення для створення X. Лоренцен електронної теорії. Значне число робіт Рентгена присвячено дослідженню властивостей рідин, газів, кристалів, електромагнітних явищ, відкрив взаємозв'язок електричних і оптичних явищ в кристалах. За відкриття променів, що носять його ім'я, рентгену в 1901 першим серед фізиків була присуджена Нобелівська премія.

З 1900 і до останніх днів життя (помер він 10 лютого 1923 р.) він працював у Мюнхенському університеті.

Відкриття Рентгена

Кінець XIX ст. ознаменувався підвищеним інтересом до явищ проходження електрики через гази. Ще Фарадей серйозно займався цими явищами, описав різноманітні форми розряду, відкрив темний простір в світному стовпі розрідженого газу. Фарадеево темний простір відокремлює синювате, катодного свічення від рожевого, анодного.

Подальше збільшення розрідження газу суттєво змінює характер світіння. Математик Плюкер (1801-1868) виявив в 1859р., При досить сильному розрідженні слабо блакитний пучок променів, що виходить з катода, що доходить до анода і змушує світитися скло трубки. Учень Плюкера Гітторф (1824-1914) в 1869 р. продовжив дослідження вчителя і показав, що на флюоресцирующим поверхні трубки з'являється виразна тінь, якщо між катодом і цією поверхнею помістити тверде тіло.

Гольдштейн (1850-1931), вивчаючи властивості променів, назвав їх катодними променями (1876 р.). Через три роки Вільям До рук з (1832-1919) довів матеріальную.пріроду катодних променів і назвав їх "променистої матерією"-речовиною, що знаходиться в особливому четвертому стані. Його докази були переконливі і наочні. Досліди з "трубкою Крукса "демонструвалися пізніше в усіх фізичних кабінетах. Відхилення катодного пучка магнітним полем у трубці Крукса стало класичної шкільної демонстрацією.

Однак досліди по електричному відхиленню катодних променів не були настільки переконливими. Герц не виявив такого відхилення і прийшов до висновку, що катодний промінь - це коливальний процес в ефірі. Учень Герца Ф. Ленард, експериментуючи з катодними променями, в 1893 р. показав, що вони проходять через віконце, закрите алюмінієвою фольгою, і викликають світіння в просторі за віконечком. Явища проходження катодних променів через тонкі металеві тіла Герц присвятив свою останню статтю, опубліковану в 1892 р. Вона починалася словами:

"катодні промені відрізняються від світла істотно щодо здатності проникати через тверді тіла ". Описуючи результати дослідів з проходження катодних променів через золоті, срібні, платинові, алюмінієві і т.д. листочки, Герц зазначає, що він не спостерігав особливих відмінностей в явищах. Промені проходять через листочки не прямолінійно, а дифракційної розсіюються. Природа катодних променів все ще залишалася неясною.

Ось з такими трубками Крукса, Ленарда і інших і експериментував вюрцбурзьких професор Вільгельм Конрад Рентген в кінці 1895 р. Одного разу після закінчення досвіду, закривши трубку чохлом з чорного картону, вимкнувши світло, але не вимкнувши ще індуктор, що живить трубку, він помітив світіння екрану з сінеродістого барію, що знаходиться поблизу трубки. Вражений цією обставиною, Рентген почав експериментувати з екраном. У своєму першому повідомленні "Про новий рід променів", датованому 28 грудня 1895, він писав про ці перші досліди: "Шматок паперу, покритої платіносінеродістим барієм, при наближенні до трубки, закритої досить щільно прилеглих до неї чохлом з тонкого чорного картону, при кожному розряді спалахує яскравим світлом: починає флюоресціровать. Флюоресценція видно при достатньому затемнення і не залежить від того, підносимо чи папір стороною, покритої сінеродістим барієм або не покритій сінеродістим барієм. Флюоресценція помітна ще на відстані двох метрів від трубки ".

Ретельне дослідження показало рентгеном, "що чорний картон, не прозорий ні для видимих і ультрафіолетових променів сонця, ні для променів електричної дуги, пронизує якимось агентом, що викликає флуоресценції ". Рентген досліджував проникаючу здатність цього "агента", який він для стислості назвав "Х-промені", для різних речовин. Він виявив, що промені вільно проходять через папір, дерево, ебоніт, тонкі шари металу, але сильно затримуються свинцем.

Потім він описує сенсаційний досвід:

"Якщо тримати між розрядної трубкою і екраном руку, то видно темні тіні кісток у слабких контурах тіні самої руки ". Це було перше рентгеноскопіческое дослідження людського тіла. Рентген отримав і перший рентгенівські знімки, приклавши їх до своєї руки.

Ці знімки справили величезне враження; відкриття ще не було завершено, а вже розпочала свій шлях рентгенодіагностика. "Моя лабораторія була наповнена лікарями, приводили пацієнтів, підозрювали, що вони мають голки в різних частинах тіла ", - писав англійський фізик Шустер.

Вже після перших дослідів Рентген твердо встановив, що Х-промені відрізняються від катодних, вони не несуть заряду і не відхиляються магнітним полем, однак порушуються катодними променями. "... Х-промені не ідентичні з катодними променями, але порушуються ними в скляних стінках розрядної трубки ", - писав Рентген.

Він встановив також, що вони порушуються не тільки в склі, а й у металах.

Згадавши про гіпотезу Герца - Ленарда, що катодні промені "є явище, яке відбувається в ефірі ", Рентген вказує, що" щось подібне ми можемо сказати і про наші променях ". Однак йому не вдалося виявити хвильові властивості променів, вони "ведуть себе інакше, ніж відомі досі ультрафіолетові, видимі, інфрачервоні промені ". За своїми хімічними і люмінесцентним дій вони, на думку Рентгена, схожі з ультрафіолетовим промінням. У першому повідомленні він висловив залишене потім припущення, що вони можуть бути поздовжніми хвилями в ефірі.

Відкриття Рентгена викликало величезний інтерес у науковому світі. Його досліди були повторені майже у всіх лабораторіях світу. У Москві їх повторив П. М. Лебедєв. У Петербурзі винахідник радіо О. С. Попов експериментував з X-променями, демонстрував їх на публічних лекціях, отримуючи різні рентгенограми. У Кембриджі Д. Д. Томсон негайно застосував іонізуюче дію рентгенівських променів для вивчення проходження електрики через гази. Його дослідження привели до відкриття електрона.

Список літератури

1. Кудрявцев П.С. Історія фізики. гос. уч. пед. изд. Мін. прос. РРФСР. М., 1956

2. Кудрявцев П. С. Курс історії фізики М.: Просвещение, 1974

3. Храмов Ю. А. Физики: Бібліографічний довідник. 2-е издание, испр. и дополн. М.: Наука, головна ред. фіз.-мат. лит., 1983

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.ronl.ru/