|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
NAJWAŻNIEJSZE ODKRYCIA NAUKOWE
Promieniowanie rentgenowskie. Historia i istota odkryć naukowych
Katalog / Najważniejsze odkrycia naukowe W styczniu 1896 roku przez Europę i Amerykę przetoczył się tajfun doniesień prasowych o sensacyjnym odkryciu Wilhelma Conrada Roentgena, profesora Uniwersytetu w Würzburgu. Wydawało się, że nie ma gazety, która nie wydrukowałaby zdjęcia dłoni, która, jak się później okazało, należała do Berthy Roentgen, żony profesora. A profesor Roentgen, zamknąwszy się w swoim laboratorium, kontynuował intensywne badania właściwości odkrytych przez siebie promieni. Odkrycie promieni rentgenowskich dało impuls do nowych badań. Ich badania doprowadziły do nowych odkryć, z których jednym było odkrycie promieniotwórczości. niemiecki fizyk Wilhelm Konrad Rentgen (1845-1923) urodził się w Lennep, małym miasteczku niedaleko Remscheid w Prusach, jako jedyne dziecko odnoszącego sukcesy kupca tekstylnego, Friedricha Conrada Roentgena i Charlotte Constance (z domu Frowijn) Roentgen. W 1862 Wilhelm wstąpił do szkoły technicznej w Utrechcie. W 1865 roku Roentgen został zapisany jako student Federalnego Instytutu Technologii w Zurychu, ponieważ zamierzał zostać inżynierem mechanikiem. Trzy lata później Wilhelm otrzymał dyplom, a rok później obronił pracę doktorską na Uniwersytecie w Zurychu. Następnie Roentgen został mianowany przez Kundta pierwszym asystentem w laboratorium. Po uzyskaniu katedry fizyki na Uniwersytecie w Würzburgu (Bawaria), Kundt zabrał ze sobą swojego asystenta. Przeprowadzka do Würzburga była dla Roentgena początkiem „intelektualnej odysei”. W 1872 wraz z Kundtem przeniósł się na Uniwersytet w Strasburgu, gdzie w 1874 rozpoczął tam karierę nauczycielską jako wykładowca fizyki. W 1875 r. Roentgen został pełnoprawnym profesorem fizyki w Akademii Rolniczej w Hohenheim (Niemcy), aw 1876 r. powrócił do Strasburga, aby rozpocząć tam czytanie kursu z fizyki teoretycznej. Badania eksperymentalne przeprowadzone przez Roentgena w Strasburgu dotknęły różnych gałęzi fizyki i, jak powiedział jego biograf Otto Glaser, przyniosły Roentgenowi reputację „subtelnego klasycznego fizyka eksperymentalnego”. W 1879 r. Roentgen został mianowany profesorem fizyki na uniwersytecie w Hesji, gdzie pozostał do 1888 r., odrzucając propozycje objęcia kolejno katedry fizyki na uniwersytetach w Jenie i Utrechcie. W 1888 powrócił na Uniwersytet w Würzburgu jako profesor fizyki i dyrektor Instytutu Fizyki. W 1894 r., kiedy Roentgen został wybrany rektorem uniwersytetu, rozpoczął eksperymentalne badania nad wyładowaniami elektrycznymi w szklanych lampach próżniowych. Wieczorem 8 listopada 1895 r. Roentgen jak zwykle pracował w swoim laboratorium, badając promienie katodowe. Około północy, czując się zmęczony, miał już wychodzić.Rozejrzał się po laboratorium, zgasił światło i już miał zamknąć drzwi, gdy nagle zauważył w ciemności jakiś świecący punkt. Okazuje się, że ekran wykonany z synergistycznego baru świecił. Dlaczego on świeci? Słońce już dawno zaszło, światło elektryczne nie mogło wywołać jarzenia, lampa katodowa była wyłączona, aw dodatku zakryta czarną tekturową osłoną. Roentgen ponownie spojrzał na lampę katodową i zrobił sobie wyrzuty: okazuje się, że zapomniał ją wyłączyć. Szukając przełącznika, naukowiec wyłączył odbiornik. Zniknął i blask ekranu; ponownie włączyłem odbiornik - i ponownie pojawiła się poświata. Oznacza to, że blask jest spowodowany przez lampę katodową! Ale jak? W końcu promienie katodowe są opóźniane przez osłonę, a szczelina miernika powietrza między tubusem a ekranem jest dla nich zbroją. Tak zaczęły się narodziny odkrycia. Otrząsnąwszy się z chwilowego zdumienia, Roentgen zaczął badać odkryte zjawisko i nowe promienie, które nazwał promieniami rentgenowskimi. Pozostawiając obudowę na tubie tak, aby zakryć promienie katodowe, zaczął poruszać się po laboratorium z ekranem w dłoniach. Okazuje się, że półtora do dwóch metrów nie jest przeszkodą dla tych nieznanych promieni. Z łatwością przenikają przez książkę, szkło, ramę... A kiedy ręka naukowca znalazła się na drodze nieznanych promieni, ujrzał na ekranie sylwetkę jej kości! Fantastyczne i przerażające! Ale to tylko minuta, bo kolejnym krokiem Roentgena było podejście do szafki, w której leżały klisze fotograficzne: trzeba utrwalić to, co zobaczył na zdjęciu. Tak rozpoczął się nowy nocny eksperyment. Naukowiec odkrywa, że promienie oświetlają płytkę, że nie rozchodzą się sferycznie wokół tuby, ale mają określony kierunek... Rano, wyczerpany, Roentgen poszedł do domu trochę odpocząć, a potem znów zaczął pracować z nieznanymi promieniami. Większość naukowców natychmiast opublikuje takie odkrycie. Z drugiej strony Roentgen uważał, że wiadomość byłaby bardziej imponująca, gdyby można było podać pewne dane na temat natury odkrytych przez niego promieni, mierząc ich właściwości. Pracował więc ciężko przez pięćdziesiąt dni, sprawdzając każde założenie, które przyszło mu do głowy. Promienie rentgenowskie dowiodły, że promienie pochodzą z tuby, a nie z jakiegokolwiek innego urządzenia. Tuż przed Nowym Rokiem, 28 grudnia 1895 r., Roentgen postanowił zapoznać kolegów z wykonaną pracą. Na trzydziestu stronach opisał przeprowadzone eksperymenty, wydrukował artykuł w formie osobnej broszury i wysłał go wraz ze zdjęciami do czołowych fizyków Europy. "Fluorescencja jest widoczna", napisał Roentgen w swoim pierwszym komunikacie, "z wystarczającym zaciemnieniem i nie zależy od tego, czy papier jest podnoszony stroną pokrytą czy nie pokrytą barem platynowo-cyjanowym. Fluorescencja jest zauważalna nawet z odległości dwóch metrów od rury.” „Łatwo jest zweryfikować, czy przyczyny fluorescencji pochodzą z rury wyładowczej, a nie z dowolnego miejsca w przewodzie”. Roentgen zasugerował, że fluorescencja była spowodowana jakimś rodzajem promieni (nazywał je promieniami X) przechodzącymi przez czarny karton osłony tuby, który był nieprzenikalny dla zwykłych widzialnych i niewidzialnych promieni świetlnych. Dlatego przede wszystkim zbadał zdolność absorpcyjną różnych substancji w stosunku do promieni rentgenowskich. Odkrył, że wszystkie ciała są przepuszczalne dla tego czynnika, ale w różnym stopniu. Belki przeszły przez oprawną książkę liczącą 1000 stron, przez podwójną talię kart do gry. Deski świerkowe o grubości od 2 do 3 centymetrów bardzo mało absorbowały promienie. Płyta aluminiowa o grubości około 15 milimetrów, choć mocno osłabiała promienie, nie zniszczyła ich całkowicie. „Jeśli trzymasz rękę między rurką wyładowczą a ekranem, możesz zobaczyć ciemne cienie kości w słabych konturach cienia samej ręki”. Promienie działają na kliszę fotograficzną, a „zdjęcia można robić w oświetlonym pomieszczeniu, używając kliszy zamkniętej w kasecie lub w papierowej muszli”. Rentgen nie mógł jednak wykryć ani odbicia, ani załamania promieni rentgenowskich. Ustalił jednak, że jeśli prawidłowe odbicie „nie zachodzi, to jednak różne substancje zachowują się w stosunku do promieni rentgenowskich tak samo, jak mętne media w stosunku do światła”. W ten sposób Roentgen ustalił ważny fakt rozpraszania promieniowania rentgenowskiego przez materię. Jednak wszystkie jego próby wykrycia interferencji promieniowania rentgenowskiego dały wynik negatywny. Negatywny wynik dały również próby odchylania promieni za pomocą pola magnetycznego. Z tego Roentgen wywnioskował, że promienie rentgenowskie nie są identyczne z promieniami katodowymi, ale są przez nie wzbudzane w szklanych ściankach rury wyładowczej. Podsumowując swój raport, Roentgen omawia kwestię możliwej natury promieni, które odkrył: "Jeśli zapytamy, czym właściwie są promienie rentgenowskie (nie mogą być promieniami katodowymi), to sądząc po ich intensywnym działaniu chemicznym i fluorescencji, możemy przypisać je światłu ultrafioletowemu. Ale w tym przypadku natychmiast napotykamy poważne przeszkody. Rzeczywiście, jeśli Promienie rentgenowskie to światło ultrafioletowe, wtedy to światło powinno mieć właściwości: a) podczas przechodzenia z powietrza do wody dwusiarczek węgla, aluminium, sól kamienna, szkło, cynk itp. nie doznają zauważalnego załamania; b) nie doświadczają żadnych zauważalnych prawidłowych odbić od tych ciał; c) nie można go spolaryzować wszelkimi powszechnymi sposobami; d) jego wchłanianie nie zależy od jakichkolwiek właściwości organizmu poza gęstością. Należałoby zatem założyć, że te promienie ultrafioletowe zachowują się zupełnie inaczej niż znane dotychczas promienie podczerwone, widzialne i ultrafioletowe. Nie mogłem się na to zdecydować i zacząłem szukać innego wyjaśnienia. Wydaje się, że istnieje pewien związek między nowymi promieniami a promieniami świetlnymi. Wskazują na to obrazy cieni, fluorescencja i efekty chemiczne wytwarzane przez oba rodzaje promieni. Od dawna wiadomo, że poza poprzecznymi drganiami światła w eterze możliwe są również drgania podłużne. Niektórzy fizycy uważają, że muszą istnieć. Ich istnienie oczywiście nie zostało jeszcze wyraźnie udowodnione, dlatego ich właściwości nie zostały jeszcze zbadane eksperymentalnie. Czy nowe promienie nie powinny być przypisane podłużnym drganiom w eterze? Muszę przyznać, że coraz bardziej skłaniam się do tej opinii i pozwalam sobie na wyrażenie tego założenia w tym miejscu, choć oczywiście wiem, że wymaga ono dalszego uzasadnienia. W marcu 1896 Roentgen dokonał drugiego komunikatu. W tym komunikacie opisuje on eksperymenty nad działaniem jonizującym promieni oraz badanie wzbudzania promieni rentgenowskich przez różne ciała. W wyniku tych badań stwierdził, że „nie było ani jednego ciała stałego, które pod wpływem promieni katodowych nie wzbudziłoby promieni rentgenowskich”. To skłoniło Roentgena do przeprojektowania tuby w celu wytwarzania intensywnych promieni rentgenowskich. „Od kilku tygodni z powodzeniem stosuję rurę wyładowczą poniższego urządzenia. Jej katodą jest wklęsłe lustro aluminiowe, w środku którego krzywizny pod kątem 45 stopni do osi lustra znajduje się platynowa płyta jest umieszczony, który służy jako anoda." „W tej lampie promienie X wychodzą z anody. Na podstawie doświadczeń z lampami o różnych konstrukcjach doszedłem do wniosku, że dla natężenia promieni X nie ma znaczenia, czy miejsce wzbudzenia promieni jest anoda czy nie." W ten sposób Roentgen ustalił podstawowe cechy konstrukcyjne lamp rentgenowskich z katodą aluminiową i antykatodą platynową. Odkrycie Rentgena wywołało ogromny rezonans nie tylko w świecie nauki, ale w całym społeczeństwie. Mimo skromnego tytułu nadanego jego artykułowi przez Roentgena: „O nowym rodzaju promieni. Komunikacja wstępna”, wzbudził on duże zainteresowanie w różnych krajach. Wiedeński profesor Eksper doniósł o odkryciu nowych niewidzialnych promieni gazecie New Free Press.W Petersburgu już 22 stycznia 1896 r. eksperymenty Roentgena zostały powtórzone podczas wykładu w auli fizyki uniwersytetu. Promienie rentgenowskie szybko znalazły praktyczne zastosowania w medycynie i technice, ale problem ich natury pozostał jednym z najważniejszych w fizyce. Promienie rentgenowskie ożywiły kontrowersje między korpuskularną a falową naturą światła, a w celu rozwiązania tego problemu przeprowadzono wiele eksperymentów. W 1905 roku Charles Barkla, laureat Nagrody Nobla z 1917 roku za badania nad promieniami rentgenowskimi (1877-1944), dokonał pomiarów tych rozproszonych promieni, wykorzystując zdolność promieni rentgenowskich do rozładowywania naelektryzowanych ciał. Intensywność promieni można było określić mierząc prędkość, z jaką pod ich działaniem wyładowywał się elektroskop, powiedzmy, ze złotymi liśćmi. Barkla w genialnym eksperymencie badał właściwości promieniowania rozproszonego, powodując jego wtórne rozpraszanie. Odkrył, że promieniowanie rozproszone pod kątem 90 stopni nie może zostać ponownie rozproszone pod kątem 90 stopni. Był to przekonujący dowód, że promienie rentgenowskie były falami poprzecznymi. Zwolennicy korpuskularnego punktu widzenia również nie pozostawali bezczynni. William Henry Bragg (1862–1942) uznał swoje dane za dowód, że promienie rentgenowskie są cząstkami. Powtórzył obserwacje Roentgena i przekonał się o zdolności promieni rentgenowskich do rozładowywania naładowanych ciał. Stwierdzono, że efekt ten wynika z tworzenia się jonów w powietrzu. Bragg odkrył, że zbyt dużo energii jest przekazywane do poszczególnych cząsteczek gazu, aby mogła być przekazywana tylko przez niewielką część ciągłego czoła fali. Ten okres pozornych sprzeczności – ponieważ wyników Barkle'a i Bragga nie można było ze sobą pogodzić – został nagle zakończony w 1912 roku przez jeden eksperyment. Eksperyment ten został przeprowadzony dzięki szczęśliwemu połączeniu idei i ludzi i można go uznać za jedno z największych osiągnięć fizyki. Pierwszy krok zrobiono, gdy doktorant Ewald zwrócił się do fizyka teoretycznego Maxa Laue (1879–1960). Pomysł Ewalda, który zainteresował Laue, był następujący. Aby sprawdzić, czy promienie rentgenowskie są falami, należy przeprowadzić eksperyment dyfrakcyjny. Jednak każdy sztuczny system dyfrakcyjny jest oczywiście zbyt surowy. Ale kryształ jest naturalną siatką dyfrakcyjną, znacznie drobniejszą niż jakakolwiek sztucznie wykonana. Czy promienie rentgenowskie mogą być uginane na kryształach? Laue nie był eksperymentatorem i potrzebował pomocy. Zwrócił się o radę do Sommerfelda (1868-1951), ale ten go nie poparł, twierdząc, że ruch termiczny musi bardzo zaburzyć prawidłową strukturę kryształu. Sommerfeld nie pozwolił jednemu ze swoich asystentów Friedrichowi marnować czasu na tak bezsensowne eksperymenty. Na szczęście Friedrich był innego zdania iz pomocą swojego przyjaciela Knippinga (1883-1935) przeprowadził ten eksperyment w tajemnicy. Wybrali kryształ siarczanu miedzi — kryształy te były dostępne w większości laboratoriów — i zmontowali zestaw. Pierwsza ekspozycja nie dała żadnego rezultatu; płytka została umieszczona między rurą - źródłem promieni rentgenowskich - a kryształem, ponieważ uważano, że kryształ powinien działać jak odblaskowa siatka dyfrakcyjna. W drugim eksperymencie Knipping nalegał na umieszczenie płyt fotograficznych ze wszystkich stron wokół kryształu: w końcu trzeba było wziąć pod uwagę każdą możliwość. Na jednej z płytek, znajdującej się za kryształem na drodze wiązki promieniowania rentgenowskiego, znaleziono efekt, którego szukali. W ten sposób odkryto dyfrakcję promieni rentgenowskich. W 1914 roku Laue otrzymał za to odkrycie Nagrodę Nobla. W 1913 r. G. V. Wulff w Rosji, ojciec i syn Bragg w Anglii, powtórzył eksperymenty Laue i jego przyjaciół z jedną istotną zmianą: skierowali promieniowanie rentgenowskie na kryształy pod różnymi kątami do ich powierzchni. Porównanie uzyskanych w tym przypadku zdjęć rentgenowskich na kliszach fotograficznych pozwoliło naukowcom na dokładne określenie odległości między atomami w kryształach. Braggowie otrzymali Nagrodę Nobla w 1915 roku. Tak więc w fizyce pojawiły się dwa podstawowe fakty naukowe: promienie rentgenowskie mają takie same właściwości falowe jak promienie świetlne; Za pomocą promieni rentgenowskich można zbadać nie tylko wewnętrzną strukturę ludzkiego ciała, ale także zajrzeć w głąb kryształów. Za pomocą promieni rentgenowskich naukowcy mogli teraz łatwo odróżnić kryształy od ciał amorficznych, wykryć przesunięcia w łańcuchach atomowych w głębi metali i półprzewodników nieprzezroczystych dla światła, określić, jakie zmiany w strukturze kryształów zachodzą podczas silnego ogrzewania i głębokiego chłodzenia, podczas kompresja i napięcie. Roentgen nie wziął patentu, dając swoje odkrycie całej ludzkości. Umożliwiło to projektantom z całego świata wynalezienie różnych maszyn rentgenowskich. Lekarze chcieli dowiedzieć się jak najwięcej o dolegliwościach swoich pacjentów za pomocą zdjęć rentgenowskich. Wkrótce byli w stanie ocenić nie tylko złamania kości, ale także cechy strukturalne żołądka, lokalizację wrzodów i guzów. Zwykle żołądek jest przeźroczysty dla promieni rentgenowskich, a niemiecki naukowiec Rieder zaproponował nakarmienie chorych przed sfotografowaniem… owsianki z siarczanu baru. Siarczan baru jest nieszkodliwy dla organizmu i znacznie mniej przepuszczalny dla promieni rentgenowskich niż mięśnie czy tkanki wewnętrzne. Zdjęcia ukazywały jakiekolwiek zwężenie lub rozszerzenie ludzkich narządów trawiennych. W nowszych lampach rentgenowskich spirala z gorącego wolframu wypromieniowuje strumień elektronów, naprzeciw którego znajduje się antykatoda z cienkich płytek z żelaza lub wolframu. Elektrony wybijają silny strumień promieni rentgenowskich z antykatody. Poza Ziemią odkryto potężne źródła promieniowania rentgenowskiego. W głębinach nowych i supernowych zachodzą procesy, podczas których wytwarzane jest promieniowanie rentgenowskie o dużym natężeniu. Mierząc strumienie promieniowania rentgenowskiego docierające do Ziemi, astronomowie mogą ocenić zjawiska zachodzące wiele miliardów kilometrów od naszej planety. Powstała nowa dziedzina nauki - astronomia rentgenowska... Technologia XX wieku nie mogłaby bez analizy rentgenowskiej dysponować tą wspaniałą konstelacją różnych materiałów, którą ma do dyspozycji dzisiaj. Autor: Samin D.K.
▪ Biologiczna teoria fermentacji
Hałas drogowy opóźnia rozwój piskląt
06.05.2024 Bezprzewodowy głośnik Samsung Music Frame HW-LS60D
06.05.2024 Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024
▪ Nowy materiał kamuflażowy przeciwko kamerom termowizyjnym ▪ Telefony komórkowe SAMSUNG i LG zaszkodzą operatorom komórkowym
▪ sekcja serwisu Połączenia i symulatory audio. Wybór artykułu ▪ artykuł Om Georga. Biografia naukowca ▪ artykuł Co się stało ze zwierzętami w epoce lodowcowej? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Rzeżucha zimowa. Legendy, uprawa, metody aplikacji ▪ artykuł Kalibrator do oscyloskopu. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Polecamy ciekawe artykuły Sekcja 
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony