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大学物理

简要回顾X射线的科学史,分析其物理意义和影响



x光已经改变了人们的生活,从它的发现到现在,它一直是一个非常非常有用的工具,特别是对医学来说。然而,在材料科学等许多其他领域,由于材料科学的改进和适应,促进了材料鉴定和分析技术的发明。它也为自然科学研究打开了一个新的广阔的机会和灵感的视野。X光由德国物理学家W.K.伦琴于1895年发现,故又称伦琴射线。

这位著名的科学家于1845年3月27日出生在德国,德国是历史上诞生了很多位伟大的科学家,有人甚至会说德国是天才的诞生地。伦琴的家庭经济稳定,父母都是商人。随着纺织业的发展和革命的兴起,他们搬到了荷兰的阿珀尔多恩市,在那里威廉度过了大部分童年时光。他父亲的想法是,当他高中毕业后,他负责自己的生意,但他不知道的是,几年后,他的儿子将成为科学领域最杰出的人才之一。

几年后,他在父亲的好朋友威廉·冈宁博士的指导下,开始在技术学校学习,以获得高中文凭。不幸的是,由于一些老师的问题伦琴没有获得他的高中文凭。然而,他对自然科学的兴趣已经觉醒。虽然多年以后,他真正的爱好是物理。


伦琴在高中被学校开除后来辗转来到他国参见了一个简单的开始获得了高中文聘,此时他对科学的热爱已经觉醒,他决定在苏黎世大学学习机械工程,在那里他获得了学位。1868年,由于昆特的影响,他获得了物理学硕士学位,正是他帮助伦琴明确地开始向物理学倾斜。


许多人怀疑伦琴是x射线的发现者,这是因为在19世纪中期,英国科学家威廉·克鲁克斯(William Crookes)利用能量放电对某些气体的影响进行了不同的研究。这些实验包括一个小的全真空管,其中含有电极来产生电流,这些管被称为克鲁克斯管。在这个过程之后,会有各种粒子的辐射,这些粒子后来被称为电子,它们在阴极-阳极管中从一端到另一端移动。在这个过程中,电子在电子管的原子结构中发生碰撞,在电子管表面产生一种叫做发光的强光。在所有这一切之后,克鲁克斯得出结论,这种类型的光是由管内的一些现象产生的,特别是来自阴极的现象,它击中了管的玻璃墙,产生了这种特殊的现象,称为阴极射线。

当它们靠近不同的感光板时,就会产生一种图像,但在那个时候,人们无法确定感光板所包含的图像类型。1887年,特斯拉决定继续研究克鲁克实验产生的这种效应,他可以确定这种辐射对人是有害的,一旦确定一段时间处于这种辐射下,人就会生病。

这引起了威廉·康拉德·伦琴对这一特殊现象产生原因的兴趣。一个大问题被提了出来:管外发生了什么,能否检测出阴极射线?

伦琴是在1985年发现x射线的,当时他正在用希托夫-克鲁克斯管和鲁姆科夫线圈进行实验,研究阴极射线产生的紫色荧光。

伦琴在进行他的实验时,进入了一个完全黑暗的房间,拿了一根管子,然后用一种完全黑色的纸板盖住它,这是为了确保阴极射线不会进入管子。在所有这些准备之后,观察到一个小小的黄绿色光一些非常奇特的东西,它来自一个有一层铂氰化物钡的屏幕,伦琴非常肯定他的发现是重要的,并且证实了克鲁克斯的实验。

在得出最终结论之前,他决定继续做实验来证实他的理论。第一种方法是将屏幕放在离试管更远的地方,并执行相同的程序。他立即观察到荧光仍然存在,然后在他的脑海中说这可能是一个伟大的发现,因为由于它的范围,这种辐射非常强大。


然后他做了下面的测试,测量这种辐射的范围,他可以看到它有能力穿过空气到达屏幕,然后问了一个新问题,如果我把另一种材料放在管子和盘子中间,会发生什么?,它是否有能力跨越我将要放置的材料并回到屏幕上?然后他放置密度更大的材料来测量这种辐射的范围,他放的第一件东西是一本书,他观察到辐射持续存在,但强度较小。他继续实验放置更厚的材料,并确定辐射仍然在减少,但它仍然存在,直到它达到非常致密的材料,如铅和铂,完全遮蔽了这种辐射。

但他最奇妙大胆的想法即将到来,这是证实他理论的最后一击。他决定用自己的手来观察这种辐射是否能穿过他的身体,伦琴非常惊讶地观察到他手上的骨头反射到屏幕上。这是科学新时代的开始。

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