Рентгеновские лучи: что они собой представляют?

Виды излучений

Хоть глаза человека по своему устройству очень сложные и могут приспосабливаться к разным расстояниям и типу освещения, они воспринимают лишь солнечное излучение. Вместе с тем науке известны и другие электромагнитные потоки, такие как радиоволны, инфракрасные (тепловые) и ультрафиолетовые волны, а также гамма- и рентгеновские лучи. Последние по своей длине и свойствам очень похожи и отличаются не столько своей физической природой, сколько способом получения. Гамма-излучение возникает при распаде радиоактивных элементов, а рентгеновские лучи появляются при бомбардировке электронами или этими же рентгеновскими лучами какого-либо тела. Этот вид энергии может как приносить человеку огромную пользу, так и представлять серьезную опасность. Их испускают звезды (в том числе и Солнце), и они часто применяются в промышленности, больницах и лабораториях. А потому не лишним будет узнать о лучах подробнее.

Открытие рентгеновских лучей

Если бы не любознательность и наблюдательность немецкого физика Вильгельма Рентгена, человечество долго еще оставалось бы в неведении относительно их существования. В 1895 г. многих физиков интересовала природа и свойства катодных лучей, которые появлялись в результате газового разряда при малом давлении. Проводя опыты с таким излучением, В. Рентген обратил внимание на то, что фотопластинка, оказавшаяся неподалеку от разрядной трубки, засвечивалась даже тогда, когда ее заворачивали в черную бумагу. А затем его поразило еще одно странное явление: стоило обернуть разрядную трубку бумажным экраном, который был предварительно смочен в растворе платиносинеродистого бария, он вдруг начинал светиться. Причем когда ученый держал руку между экраном и трубкой, то на нем были заметны темные очертания костей на более светлом фоне всей руки. Физик понял, что совершил открытие, и назвал новое проникающее излучение Х-лучами, а позже за ними закрепилось еще одно название: рентгеновские лучи. Последующие эксперименты показали, что такие волны возникают, когда на пути быстрых электронов появляются любые препятствия, в том числе металлические электроды.

Свойства рентгеновских лучей

Излучение, открытое Рентгеном, воздействовало на фотопластинку и вызывало ионизацию воздуха, но вместе с тем не было заметно, что оно отражается от какого-либо вещества или испытывает преломление. А направление его распространения не зависело от электромагнитного поля. Сильную проницающую способность рентгеновских волн и прочие свойства ученые связывали с их малой длиной. Первое предположение, что Х-лучи – это электромагнитные волны, возникающие при резком замедлении электронов, было всего лишь гипотезой, которой нужно было найти подтверждения. И таковые были получены спустя 15 лет после смерти выдающегося немецкого физика. Поскольку рентгеновские лучи – это волны, то им должно быть свойственно явление дифракции. Вначале это хотели обнаружить, пропуская излучение сквозь микроскопические трещины в свинцовых пластинах, но ничего подобного замечено не было.

Прорыв Лауэ

А затем немецкий физик М. Лауэ предположил, что длина волн слишком мала, чтобы заметить дифракцию на искусственных препятствиях, и тогда ученые решили использовать кристаллы с упорядоченной решеткой атомов. Результат на практике полностью подтвердил теоретические предположения: на фотопластинке помимо большого центрального пятна появились регулярно расположенные маленькие пятнышки. Это явление можно было объяснить только дифракцией, и благодаря ей удалось определить длину рентгеновской волны. Оказалось, что она меньше ультрафиолетового излучения и по своему порядку примерно соответствует размерам атома. Частота таких волн лежит в интервале от 3 • 10¹⁶ до 3 • 10²⁰ Гц.