物理中的X射线是什么

物理中的X射线是什么
物理中的X射线是什么

物理中的X射线是什么
X射线的发现与发展
19世纪末,物理学的天空,猛然闪出了三道金色的闪电,照亮了正在世纪末的阴云下艰难跋涉的人们,人类的目光终于不再凝重.这三道闪电就是：1895年伦琴发现的X射线；1896年柏克勒尔发现的天然放射性；1897年汤姆生发现的电子,正所谓一年一道闪电,道道辉煌灿烂.以这著名的三大发现作为坚实的基础,人们又进一步研究发现了原子的可变性的大量化学同位素.与此同时,人类认识也开始长驱直入到原子核内部.原子不可分的神话被毫不留情地打破,为现代电子技术这座摩天大楼夯下了厚重的基础.这三大发现是科学技术从19世纪进入20世纪的隆隆礼炮,它庄严地宣告：科学技术新时代来到了.而新物理学完全可以说是从1895年,德国的伦琴（1845～1923）教授发现了X射线时开始的.当然,在这之前,已经有无数的学者对气体中的放电投入了特别的关注,并进行了大量的实验,尤其是法拉第、普吕克尔、盖斯勒、克鲁克斯和汤姆生爵士.其实早在18世纪上半叶,德国的文克勒先生,就曾经用一架起电机,使在抽去了一部分空气的玻璃瓶里,因放电而产生了一种前所未见的光.令人遗憾的是,文克勒只是记录下了这种神秘的光,却没有能够深入持久地研究下去.
1836年,卓越的法拉第先生也饶有兴趣地注意到了低压气体中的神秘的放电现象.他并且还企图来试验一下真空放电.然而,由于无法获得高真空,他的这一想法也只能流产.接下来,历史的重任又落到了德国波恩大学的普吕克尔的肩上.普吕克尔总是在思考着这样一个问题：当电在不同的大气压下,通过空气或者其他气体的时候,究竟会发生什么样的现象呢?这个问题苦苦地折磨着他,无论醒里梦里,无论白日黑夜,普吕克尔决心搞清楚这个问题,不然,他会永无宁日的.普吕克尔找到了优秀的玻璃工匠盖斯勒先生,因为要想找到问题的答案,得需要一个玻璃管,而且在管的两端封入装上输入电流用的金属体,并需要能把玻璃管内的压力减少到最低值的抽气泵.盖斯勒先生没有辜负普吕克尔的殷切厚望,1850年,成功地研制出稀薄气体放电用的玻璃管.普吕克尔真是激动万分,久久地握住盖斯勒的手不放,他打心眼里感激这位厚道的工匠.利用这个玻璃管,普吕克尔实现了低压放电发光,再次捕捉到了那道神秘的电光,并把这种电光深深地铭刻在心.科学的道路是没有尽头的.盖斯勒不无遗憾地发现,抽空的玻璃管放电发光的亮度不同,是同玻璃管抽成真空的程度有关系的.而普吕克尔也多么地希望有一台真正的抽气机,从而创造出一段绝对的真空啊!两人不谋而合.这对科学上的真正的朋友,再度携起手来,向着未知的世界一路求索而去.
在科学史上,托里拆利曾经用水银代替水,形成了“托里拆利真空”,这对盖斯勒震动很大,他因此则设想,流水式抽气泵要是改用流汞效果一定会更好一些的.盖斯勒找来了有关抽气机用水银的大量资料,又经过无数次试验,最后决定利用水银比水重13倍的比重差,来提高流水式抽气泵的性能.功夫不负有心人.无数次的失败以后,盖斯勒终于研制成功一种实用、简单而且可靠的水银泵,用这种泵几乎可以全部抽空玻璃管中的空气,人类制造真空的梦想终于成真.
用水银泵抽成真空的低压放电管,使普吕克尔先生完成了对低压放电现象的研究.后人为了纪念这位不同寻常的玻璃工人,就把低压放电管命名为“盖斯勒管”.普吕克尔利用盖斯勒管进行了一系列的低压放电实验,他一次又一次地为盖斯勒管阴极管壁上所出现的美丽的绿色辉光而叹为观止.1868年,为科学事业贡献了毕生精力的普吕克尔先生,因劳累过度,心脏停止了跳动.死的时候,他的眼睛没有闭上,他没有完成他的事业.为他送葬的他的学生约翰·希托夫看到此情此景,不禁泪如泉涌,他决心沿着老师没有走完的道路,继续走下去.
而与此同时,一位英国物理学家,叫做威廉·克鲁克斯的,也成了普吕克尔的这一未竟事业的继承者.当他们把一只装有铂电极的玻璃管,用抽气机逐渐地抽空的时候,他们发现,管内的放电在性质上,经历了许多次的变化,最后在玻璃管壁上或者管内的其他固体上产生了磷光效应.1896年,希托夫经过反复的实验证明,置放在阴极与玻璃壁之间的障碍物,可以在玻璃壁上投射阴影.同时,从阴极发射出来的光线能够产生荧光,当它碰到玻璃管壁或者硫化锌等物质的时候,这种光就更强.1876年,戈尔茨坦重复并证实了希托夫的实验结果,并且把这种从阴极发射出的能产生荧光的射线,正式命名为“阴极射线”.
克鲁克斯也提供了他所获得的证据,比如说,这些射线在磁场中发生偏转,这就说明它们是由阴极射出的荷电质点,因撞击而产生磷光.人们还发现了阴极射线的一系列物理现象.例如,1890年,舒斯特观察了阴极射线在磁场中的偏转度,测量了这些假想质点的电荷与其质量的比率.他还假定这些质点的大小与原子一样,推测出气体离子的电荷远比液体离子大得多.阴极射线的发现,犹如晴空里一声霹雳,引出了诸如X射线、放射性和电子等一系列重大的发现.