ТАМБОВСЬКИЙ ФІЛІЯ
Федерального державного освітнього закладу
вищої професійної освіти
«Московський державний університет культури і мистецтв»
(Тамбовський філіал ФГТУ ВПО МГУКИ)
Кафедра прикладної інформатики
Тетяна Юріївна Козулькова
ВЕЛИКІ НАУКОВІ ЕКСПЕРИМЕНТИ
Промені Рентгена
Реферат
Студентка групи 1С
заочного відділення.
Науковий керівник:
канд.фіз.-мат.наук, доцент
С.Г. Проскурін
Тамбов 2007
ЗМІСТ
ВВЕДЕНІЕ3
1 Обережно ВЧЕНА
2 поклав початок Великої ВІДКРИТТЮ
3 незрозуміле явище: ПРОМЕНІ-ІКС
4 НОВІ ДОСВІДИ І ПЕРЕВІРКИ
5 СЛАВА НА ВЕСЬ СВІТ
6 ЗАСТОСУВАННЯ В ЖИТТІ
ВИСНОВОК
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
ВСТУП
У січні 1896 року всю земну кулю облетіло дивне звістка. Якомусь німецькому вченому вдалося відкрити невідомі промені, які мають загадковими властивостями.
Перше загадкову властивість променів - вони невидимі. Скільки б ви не напружували зір, розгледіти їх неможливо. Вони ніяк не пофарбовані - кольори у них немає.
Друге дивна властивість - вони проходять крізь щільний картон, крізь алюміній, крізь товсті дошки, крізь олов'яну папір. Непрозоре для них прозоро. Від них не сховаєшся за дерев'яними стінами, за дверима. Дерев'яні двері пропускає їх, як скляна.
І третя властивість променів - є речовини, на які вони виробляють незвичайне дію. Кристали платино-ціаністого барію, віллеміта, сірчистого цинку раптово спалахують яскравим світлом, як тільки на них впадуть невидимі промені. Під дією невидимих променів чорніє фотографічна пластинка. І саме повітря чудово змінюється, коли його пронизують невидимі промені: він набуває нової властивості - здатність пропускати електричний струм.
Газети, що надрукували звістка про промені, тільки побіжно згадали ім'я людини, яка скоїла незвичайне відкриття: Вільгельм Конрад Рентген.
Втім, це ім'я мало, що говорило читаючої публіки: мало хто знав, хто такий цей Рентген. Та й не все перевірили газетного звістки - промені, та ще й невидимі, та ще й крізь стінки проходять - хіба мало що пишуть в газетах!
Обережність вчених
Вільгельм Конрад Рентген був професором фізики в баварському містечку Вюрцбурзі.
Сором'язливий професор, тихим голосом читає свої лекції з кафедри старовинного університету, був мало кому відомий навіть у своєму власному місті. Зате його добре знали вчені всього світу.
У всіх двадцяти п'яти німецьких університетах не було вченого, який працював би сумлінніше, ретельніше, обережніше, ніж фізик Рентген. Безліч явищ вивчив він у своїй лабораторії, багато зробив найточніших вимірювань. Але далеко не про всіх своїх роботах, не про всі свої досліди та відкриття повідомляв Рентген в наукові журнали. У нього було суворе правило: він друкував статтю про пророблені дослідах тільки тоді, коли був остаточно переконаний у їх точності. Якщо залишалося хоч найменший сумнів у правильності досвіду, обережний вчений нічого про нього не писав.
Рентген остерігався скоростиглих гіпотез, поспішних здогадок, фантастичних припущень. Він довіряв тільки досвіду. «Досвід - вищий суддя, - говорив Рентген. - Тільки досвід вирішує долю гіпотези, тільки досвід дає нам можливість дізнатися, чи зберігати гіпотезу або потрібно її відкинути. У цьому-то і полягає вся сила фізики: дослідник природи може бути абсолютно впевнений у собі, тому що у нього завжди є можливість перевірити на досвіді всі свої припущення, всі свої здогадки. І якщо досвід не підтвердити здогад, значить, вона неправильна, як би не була вона приваблива і дотепна ».
У 1895 році Вільгельм Конрад Рентген почав вивчати, як тече електричний струм крізь розріджені гази.
Вчені досліджували це явище і до Рентгена. Німецькі фізики Гольдштейн і Гитторф задовго до Рентгена пропускали електричний струм крізь повітря, розріджене сильним повітряним насосом. Вони побудували спеціальні прилади, щоб вивчати цей струм, виконали перші досліди. Але багато чого ще залишалося неясним. Знаменитий фізик Генріх Герц - той самий Герц, який відкрив радіохвилі, - стверджував, що електричний струм, поточний крізь розріджений газ, це теж хвилі - коливання, схожі на коливання звуку. Іншу здогад висловив англієць Крукс. Він говорив, що електричний струм у розрідженому газі - це зовсім не хвилі, а потоки дрібних, невидимих оку частинок - електронів. З дивовижною швидкістю - десятки тисяч кілометрів на секунду! - Летять вони крізь розріджений газ.
Думки вчених розділилися. Одні вважали, що прав Генріх Герц, інші - що прав Вільям Крукс. І тільки недовірливий Рентген не брав участь в цій суперечці. Він не був не на боці Герца, ні на стороні Крукса.
Він наполегливо утримувався від будь-яких припущень і здогадів: він стверджував, що для них ще не настав час і що потрібно зробити якомога більше дослідів, накопичити якомога більше достовірних фактів.
У 1895 році, в останніх числах жовтня, Рентген зібрав у себе в лабораторії всі потрібні матеріали та прилади і приступив до дослідів.
Поклав початок Великої ВІДКРИТТЮ
Рентген взяв скляну кулю з двома упаяними всередину металевими пластинками. До обох пластинках було прироблений по зволіканні. Кінці зволікань стирчали назовні крізь скляну стінку кулі.
Потім Рентген взяв сильний повітряний насос і почав викачувати з кулі повітря. Повітря йшов геть, і його залишалося все менше і менше. Коли вдалося викачати повітря стільки, що в кулі залишилася одна лише мільйонна частина його, Рентген запаяв кулю.
Прилад для пропускання електричного струму крізь розріджений газ був готовий.
Тепер варто тільки з'єднати кінці тяганини, що виходять з кулі, з полюсами машини, що подає електрична напруга, і струм потече всередину кулі крізь розріджене повітря від однієї металевої пластинки до іншої.
Машина, що дає високу електричну напругу, у Рентгена була. Це була індукційна котушка - прилад, винайдений в середині 19 століття паризьким механіком Румкорфом. На вигляд цей прилад схожий на котушку з нитками, але тільки він набагато більше звичайної котушки, і замість ниток на нього намотаний дріт: десятки тисяч витків найтоншого електричного дроту, покритого надійною ізоляцією.
Котушка Румкорфа всередині не порожня. У неї вставлена інша котушка - кілька сот витків дроту, і вже не тонкої, а товстою. Дві обмотки - зовнішня і внутрішня - призначаються для того, щоб підвищувати напругу, електричного струму. Якщо через внутрішню обмотку пропустити змінний, переривчастий електричний струм, то й по зовнішній обмотці потече переривчастий струм, але напруга його буде в десятки, в сотні разів більше! котушки Румкорфа - це перетворювач електричного струму: струми низької напруги вона перетворює, перетворює на струми високої напруги. За допомогою котушки Румкорфа можна створювати потужні електричні розряди, електрично іскри.
Індукційна котушка, яка була у Рентгена, давала електричні іскри довжиною в 10-15 сантиметрів.
Її-то оп і з'єднав з кінцями зволікань: свого скляної кулі. Почувся сильний і частий тріск - це в котушці Румкорфа затремтів молоточок, який розмикає і замикає переривчастий струм у внутрішній обмотці. І зараз же по всіх витках зовнішньої обмотки пробіг інший струм - струм високої напруги. Він кинувся по тяганини у скляну кулю і проклав собі дорогу крізь розріджене повітря. Він тек від однієї металевої пластинки до іншої, і ось на скляних стінках кулі спалахнуло слабке зеленкувате сяйво.
Так почалися досліди Рентгена.
А через кілька днів, 8 листопада 1895 року, Рентген виявив надзвичайне явище.
Сталося це так.
Був вечір. Асистенти, цілий день працювали над своїми вимірами, втомлені розійшлися по домівках. Рентген залишився в лабораторії один. Він збирався працювати до пізньої ночі. Тріщав молоточок індукційної котушки, зеленувато-жовте світло струменіло від стінок скляного балона. Це був вже не перший балон, не той скляну кулю, з яким Рентген почав свої досліди. Протягом останнього тижня він виготовив кілька скляних балонів, і всі вони були різні. Одні мали форму кулі, інші - форму груші, треті були вузькими і довгими скляними трубками. В одних балонах був розріджене повітря, в інших - розріджене азот, водень, кисень. Але в кожний балон - і в кулю, і в трубку, і в грушу, і в балон з киснем, і в балон з азотом були однаково упаяні металеві пластинки, і з усіх балонів стирчали назовні тонкі зволікання. У цей вечір Рентген займався тим, що по черзі присував свої балони до індукційної котушці і пропускав крізь них електричний струм. Він хотів з'ясувати, як, відбивається на електричному струмі ступінь розрідженості газу, форма балона, форма і розташування металевих пластинок.
Результати своїх спостережень Рентген акуратно вносив в лабораторний щоденник.
Годинник пробив одинадцять. Рентгена хилило на сон. Він накрив останній балон щільним картонним футляром. Залишалося тільки розімкнути струм в індукційній котушці, погасити світло і піти. Але через неуважність Рентген забув вимкнути котушку. Він погасив світло і вже попрямував було до дверей, коли тріск молоточка вивів його із задуми. Рентген повернувся, і ось тут-то його очам представилося дивовижне видовище.
На столі - не на тому столі, де стояв скляний балон, а на сусідньому - мерехтіло дивне сяйво. Тьмяним зеленувато-жовтим вогнем горів якийсь маленький предмет. Рентген в темряві попрямував до столу, щоб подивитися, в чому там справа.
Виявилося, що світиться шматочок паперу. Папір був не проста: вона була покрита з одного боку товстим шаром плaтіно-ціаністого барію. Ця речовина має звичай світитися, якщо на нього впадуть сонячні промені. Але ж на дворі ніч, в кімнаті повна темрява. Чому ж світиться платино-ціаністий барій?
У повній темряві Рентген намацав рубильник і розімкнув струм.
Папір, яку він тримав у руці, зараз же перестала світитися.
Він знову вимкнути струм. Папір заблищала знову. Знову вимкнув. І папір знову погасла.
Рентген вже й не думав йти з лабораторії.
Незрозуміле явище: ПРОМЕНІ-ІКС
Рентген вирішив дослідити незрозуміле явище. Що змушує папір світитися? Індукційна чи котушка, по обмотці якої біжить електричний струм, або скляний балон, в якому струм проходить крізь розріджений газ?
Для перевірки Рентген вирішив прибрати балон і з'єднати котушку з чим-небудь іншим, ну хоча б з двома металевими кульками, якими користуються в лабораторії для вивчення електричних іскор.
Так він і зробив. Знову затріщав молоточок, і знову побіг по котушці струм, але тепер вже він не йшов у балон з розрідженим газом, а проскакував електричної іскрою між металевим кульками.
Рентген подивився на папір з платино-ціаністим барієм. Папір як папір. Ніякого сяйва.
Тоді він знову поєднав котушку з балоном, і папір спалахнула знову.
Сумнівів більше не залишалося. Індукційна котушка тут ні при чому. Вона одна не може змусити папір світитися. Вся справа в балоні: коли крізь балон з розрідженим повітрям проходить електричний струм, тоді-то і світиться платино-ціаністий барій.
Значить, під дією струму скляний балон з розрідженим газом набуває якусь особливу, таємничу силу.
Що ж це за невидима сила, що проходить не тільки крізь скляні стінки балона, але і крізь картонний футляр, що прикриває цей балон?
Всю ніч з 8 на 9 листопада 1895 Рентген провів без сну у себе в лабораторії.
Рентген вирішив назвати невідоме, знову відкрите ним явище «променями ікс». Ікс-це латинська літера. В алгебрі цією літерою прийнято позначати невідомі величини.
І справді, виявлена Рентгеном «сила» була зовсім невідомою величиною.
Чи багато знав про неї сам Рентген? Всього лише три речі.
Він знав, що для того, щоб викликати її, потрібно крізь балон з розрідженим газом пропустити електричний струм.
Ще він знав, що вона змушує платино-ціаністий барій світитися.
І ще він знав, що вона вільно проходить крізь картон: адже платино-ціаністий барій був відділений від балона картонним футляром, і все-таки промені ікс, що випускаються балоном, досягли паперу.
От і все, що Рентген знав про промені ікс.І він вирішив продовжувати свої досліди до тих пір, поки невідома сила не перетвориться на відому.
НОВІ ДОСВІДИ І ПЕРЕВІРКИ
Настали неспокійні для Рентгена дні.
Він все ще не був упевнений в тому, що його спостереження вірні. А що якщо все це йому тільки здалося? Що якщо оп піддався оптичному обману, самонавіювання? Чи справді промені ікс існують?
Довгий час Рентген, за своїм звичаєм, нікому не розповідав про несподіване відкриття. Його близький друг, професор зоології Бовері, згодом згадував, що в листопаді 1895 Рентген якось мимохіть сказав йому: «Здається, я зробив цікаве відкриття, але потрібно ще перевірити правильність моїх спостережень». А своїм асистентам Рентген не сказав навіть і цього.
Він зачинявся сам у своїй лабораторії і з самого раннього ранку до пізнього вечора ставив досвід за досвідом. Іноді він і ночі проводив за роботою, тільки зрідка уриваючи годинку-дві для сну. Після достопам'ятної ночі з 8 на 9 листопада у нього в лабораторії з'явилася складна похідна ліжко.
Вікна в лабораторії оп завісив важкими темними шторами, побоюючись, що денне світло може перешкодити йому, побачити слабке зелено-жовте світіння платино-ціаністого барію.
Рентген вивчав дію загадкових променів.
Він поставив - між світиться папером і балоном товсту книгу, в якій було більше тисячі сторінок.
Папірець продовжувала світитися.
3начіт, ікс-промені проникають не тільки через тонкий картон, але й через товстий шар паперу, через книгу в тисячу сторінок.
Рентген замінив книгу колодою карт. Ікс-промені перемогли і колоду. Тоді Рентген поставив між папером і балоном дві колоди відразу. Промені взяли і цю перешкоду: папір, як і раніше світилася, хоча і не так сильно, як раніше. дошку товщиною в півтора дюйма, ебонітову платівку, лист олов'яної паперу.
Ікс-промені пройшли і через дошку, і через ебоніт, і через олов'яну папір.
І тільки тридцять аркушів цієї олов'яної папери, складених разом, виявилися для ікс-променів труднопреодолімим перепоною: світіння платино-ціаністого барію ослабло, померкло.
Значить, уклав Рентген, ікс-промені поглинаються оловом. Тільки незначна частина їх пройшла олово на крізь і досягла платино-ціаністого барію, а всі інші виявилися поглиненими.
Рентген зазнав і інші метали: мідь, срібло, золото, свинець, виявилося, що через тонкі шари металів ікс-промені проходять вільно, а через товсті шари проникає тільки їх незначна частина.
Висновок був ясний: всі речовини проникні для ікс-променів, але тільки в різному ступені. Папір, дерево, ебоніт прозорі для них, як для сонячних променів - скло.
А товсті шари металів майже непроникні.
Переконавшись у цьому, Рентген вирішив ускладнити свій досвід: взяти який-небудь предмет, в якому були два: речовини відразу: і проникне для ікс-променів і непроникне для них. Ну, хоча б дерево і метал.
Для досліду він вибрав дерев'яну шкатулку, в якій зберігався цілий набір латунних гирьок. Рентген поставив шкатулку па шляху ікс-променів.
Чи впораються промені і з цією перешкодою?
Впоралися. 3елено-жовте світло негайно спалахнув. Ікс-промені пройшли через скриньку так само, як вони тільки що пройшли через картон і ялинову дошку. Але в зелено-жовтої смузі світиться барію Рентген розгледів якісь темні плями. Вдивившись уважніше, він чітко розібрав обриси плям.
Плями мали форму латунних гирьок. Це була тінь латунних гирьок, захованих у дерев'яній скриньці.
Досвід за досвідом проробляв Рентген. І кожен новий досвід відкривав йому нові властивості загадкових променів.
На власні очі бачив він їх дивовижне дію, але обережний дослідник звик не вірити своїм очам.
Нарешті йому спало на думку зробити досвід з фотографічною пластинкою. «Людське око може помилятися, - думав Рентген, - але якщо фотографічна пластинка виявить невидимі промені, то, значить, вони існують і на самому справі. Фотографічну пластинку не обдуриш ».
Задумано - зробило. На шляху ікс-променів оп поставив фотографічну пластинку. І що ж? У цю ж секунду платівка почорніла.
Виявилося, що ікс-промені - не гра уяви.
Рентген більше не сумнівався в їхньому існуванні.
І він став повторювати всі ті досліди з невидимими променями, які він робив раніше. Але тільки замість паперу, покритої платино-ціаністим барієм, він тепер
підставляв ікс-променів дерев'яну касету з фотографічною пластинкою. Йому вже не треба було завішувати вікна непроникними шторами. Адже сонячні промені не можуть пройти через дерев'яну касету. А для невидимих ікс-променів дерев'яна касета - не перешкода.
Рентген знову пропустив ікс-промені через скриньку з гирками, але на цей раз він підставив променям не папірець з барієм, а фотографічну пластинку.
Через кілька хвилин оп проявив платівку і отфиксированной її.
На платівці відбилося виразне зображення гирьок.
Після цього Рентген зробив ще один досвід, свій чудовий досвід.
Скляний балон з розрідженим повітрям він поставив під стіл. На стіл оп поклав руку, а на руку - фотографічну пластинку в дерев'яній касеті. Потім включив струм.
Коли фотографічна пластинка була проявлена, на ній виявилося виразне, різке зображення кісток руки. Ікс-промені пройшли через шкіру, через м'язи, але не в силах були пройти через кістки. Тінь кісток закарбувалася на фотографічній платівці.
Так Рентгену вдалося зробити те, чого ніхто ще до нього не робив, - сфотографувати свої власні кістки.
СЛАВА НА ВЕСЬ СВІТ
28 грудня 1895 Рентген закінчив велику статтю, в якій він детально описав свої досліди з невидимими променями. Цю статтю він відправив у журнал Вюрцбурзького фізико-медичного товариства. Стаття зараз же була здана до друку. Але вже за кілька днів до того, як номер Вюрцбурзького журналу з докладною та грунтовної статті Рентгена був видрукуваний і розісланий передплатникам, весь світ дізнався про відкриття невидимих променів.
Сталося це так. У Відні жив професор Франц Екснер, великий приятель Рентгена ще з тих часів, коли обидва вони були Цюріхським студентами. Екснер Рентген написав про своє відкриття в той самий день, коли йому вдалося сфотографувати кістки власної руки. У конверт разом з листом він вклав і дивовижну фотографію.
З подивом розглядав Екснер отриманий знімок. Він відразу зрозумів, яке велике відкриття зробив його друг. У той же день розповів він про нові променях своїм колегам, професорам Віденського університету. А декому навіть продемонстрував дивовижний знімок.
Серед людей, яким пощастило побачити перший рентгенівський знімок, був празький фізик Ернст Лехер, випадково перебував у Відні. Лexep був вражений. Він попросив Екснер дати йому фотографію хоча б на півгодини. А треба сказати, що батько Ернста Лехера був на той час редактор бо.льшой і широко поширеною віденської газети «Wiener Presse».
До нього-то і поспішив Лехер з дорогоцінною фотографією.
Коли редактор газети побачив фотографію і вислухав схвильовану розповідь сина, він відразу ж зрозумів, яку сенсацію може він піднести читачам у найближчому номері своєї газети.
3 січня 1896 передплатники «Wiener Prеssе» отримали номер газети до статті старого Лехера. У статті говорилося про велике відкриття Вюрцбурзького професора.
У середині січня 1896 стаття Рентгена "Про новий рід променів» нарешті з'явилася, і номер журналу з цією статтею був розкуплений протягом одного дня. Людей, які бажали прочитати статтю, виявилося так багато, що її довелося надрукувати окремої
брошурою, і в перший же місяць вона вийшла п'ятьма виданнями.
У всіх лабораторіях світу фізики повторювали і перевіряли досліди Рентгена. В Америці знаменитий винахідник Едісон, прочитавши повідомлення про ікс-променях, негайно приступив до дослідів і провів у лабораторії кілька днів без відпочинку і сну; на третій день, щоб підбадьорити своїх асистентів, ледве трималися на ногах від утоми, він наказав голосно грати па органі , який стояв у нього в лабораторії. У Парижі фізик Сьогі влаштував особливий кабінет, в якому кожен бажаючий міг за гроші отримати фотографічний знімок свого власного скелета. У Лондоні, в Берліні, в Петербурзі, в Римі - у всіх європейських столицях читалися лекції про нові променях і демонструвалися досліди. Не було ні дослідів, ні лекцій в одній тільки Відні: «мудра» австрійська поліція заборонила їх. «Зважаючи на те, що на нашу відомству не надходило офіційних відомостей про властивості нових променів, - так говорилося в постанові віденського поліцмейстера, - суворо забороняється, виробляти які б то не було досліди, аж до з'ясування питання і особливого розпорядження поліції».
Рентген в один тиждень став знаменитістю. Ніхто вже більше не плутав його прізвище; у всіх газетах було надруковано його біографія; будинок його приступом брали кореспонденти. У газетних редакціях, в лабораторіях, па вулицях тільки й було розмов, що про невидимих променях. Одні прославляли вищого вченого; інші говорили, що нічому не повірять, поки не побачать невидимі промені власними очима, треті побоювалися, що відтепер життя не буде на білому світі: адже тепер кожен перехожий може зазирнути крізь стіни в чужу квартиру; помилуйте, яка ж після цього можлива приватне життя? Чи не додумаються чи вчені, врешті-решт, до того, що стануть висвітлювати променями чужий мозок і читати чужі думки? Власник одного капелюшного магазину в Лондоні навіть помістив у газеті оголошення про те, що у нього продаються спеціальні капелюхи з особливо щільного матеріалу, непрозорого для нових променів. Кожен, хто одягне такий капелюх, може вважати себе в безпеці: ніякі промені, видимі або невидимі, не виявлять ні єдиної думки у нього в голові!
А в Америці одна газета повідомила, що якийсь молодий чоловік у штаті Айова направив невидимі промені на шматок свинцю вартістю в 13 центів-і що ж? Через три години шматок свинцю перетворився на шматок найчистішого золота, вартістю в 153 долари. Інша газета запевняла, ніби в Нью-Йорку, в медико-хірургічному коледжі, винайшли новий спосіб навчати студентів анатомії: ікс-промені відбиваються від малюнків в анатомічному атласі, а потім потрапляють прямо в мозок студенту. «Це справляє сильне враження на учнів, - писала газета, - і в багатьох відносинах виявляється вигідніше і зручніше, ніж звичайні способи навчання, які практикувалися до цих пір: малюнки міцно віддруковуються у мозку!»
Чи не правда, шкода, що це повідомлення виявилося простий газетною качкою!
Минуло багато років з тієї пори, як вюрцбургской професор Вільгельм Конрад Рентген відкрив невидимі промені, що змушує світитися платино-ціаністий барій.
У наш час промені ікс - промені Рентгена - нікому більше не представляються дивом. Люди вже давно звикли до них. Рентгенівський знімок, який показує нам будова наших легенях, дивує нас не більше, ніж телефон на столі або автомобіль, який проїжджав повз наших вікон. Вчені досліджували властивості таємничих променів, інженери і лікарі навчилися користуватися променями, застосовувати їх на практиці.
Промені ікс, промені - загадка перестали бути загадкою.
Фізики зрозуміли, чому в балоні з розрідженим газом, через який проходить електричний струм, виникають невидимі промені. Вони розгадали їх походження, їх природу.
Промені Рентгена виникають тоді, коли в скляну стінку балона вдаряється потік електронів, з величезною швидкістю мчать крізь розріджений газ.
Скелет: змії (рентгенівський знімок)
Колись Герц і Крукс сперечалися про те, що таке електричний струм, що проходить в розрідженому газі: коливання Чи це, хвилі або матеріальні частки, заряджені електрикою? Виявилося, частка істини була у припущенні обох. Сучасні фізики вважають, що електричний струм - це і те і інше відразу: і частки, що летять з величезною швидкістю, і особливого роду коливання, хвилі. Те ж можна сказати і про промені ікс. У той самий момент, коли мчать крізь газ електрони натикаються на скляну стінку, в балоні виникають нові хвилі-частки. Вони розбігаються в усіх напрямках від скляної стінки, про яку вдарилися електрони. Хвилі-частинки, що випускаються стінкою, - це і є промені ікс, відкриті професором Рентгеном.
І не тільки скло, поставлене на шляху електронів, випускає невидимі промені. Сам Рентген, виробляючи свої досліди, зауважив, що якщо на шляху електронів поставити метал, то і метал почне випускати промені і навіть ще сильніше, ніж скло. Пізніше було встановлено, що, з яким би твердим тілом не зіткнулися швидкі електрони, воно робиться джерелом рентгенівських променів.
ЗАСТОСУВАННЯ В ЖИТТІ
У сучасних рентгенівських трубках промені ікс виходять від удару електронів про антикатод - масивний шматок тугоплавкого металу, (заліза або вольфраму). У трубку подають високу електричну напругу. Чим вище напруга, тим швидше рухаються електрони, тим енергійніше виявляються промені Рентгена, що випускаються антикатод, і тим легше проходять ці промені крізь тіла, непроникні для видимого світла.
Вже пізніше навчилися виготовляти потужні трубки, розраховані на електричну напругу в шістсот - сімсот тисяч вольт. Електротехнічні заводи давно вже нагородили масове виробництво рентгенівських трубок і рентгенівських апаратів. Попит на них зростає з кожним роком.
Яке ж застосування в житті знайшли собі невидимі промені, які відкрив скромний професор, геніальний німецький фізик Вільгельм Конрад Рентген?
Найбільше вони стали в нагоді медикам. Озброївшись променями Рентгена, лікар фотографує кістки в живому людському тілі, вивчає явища, що відбуваються в легенях, в шлунку, в серці. Справа в тому, що для променів Рентгена кістки, не так прозорі, як м'язи або залози. Тому й проступають темні обриси кісток на фотографічному знімку, зробленому рентгенівськими променями. А легкі чітко видно на знімку тому, що вони прозоріше, ніж залози або м'язи. Але тільки зображення легенів виходять не темні, а світлі.
Ну, а як шлунок? Адже він прозорий для променів Рентгена не більше і не менше, ніж всі інші органи, що знаходяться в черевній порожнині людини. Як же можливо фотографувати шлунок?
Німецький учений Рідер знайшов вихід з цього ускладнення. Пацієнту пропонують з'їсти тарілку каші. Але каша це не проста, а особлива: у ній міститься сірчанокислий барій. Сірчанокислий барій менш прозорий для рентгенівських променів, ніж внутрішні органи і м `язові тканини людського тіла. До того ж він абсолютно нешкідливий: каша з сірчанокислим барієм не дуже то смачна, але її можна без будь-якої небезпеки для здоров'я з'їсти скільки завгодно. Як тільки шлунок пацієнта наповниться сірчанокислим барієм - лікар негайно робить рентгенівський знімок. І тоді темні обриси шлунка чітко виникають на тлі навколишніх тканин.
Збулося все те, про що сорок років тому старий редактор Лехер писав у своїй газеті. Сучасні лікарі вже й уявити собі не можуть, як це колишня медицина обходилася без рентгенівських променів. 3аболеллі чи хто туберкульоз легень, розширенням cepдца або виразкою шлунка, поранений чи хто кулею, - лікарі просвічують хворого променями Рентгена, фотографують уражені органи тіла. Поглянувши на фотографічний знімок, лікар ясно бачить, що діється в тілі хворого, розпізнає приховану хворобу.
Але мало того, що промені Рентгена часто допомагають визначити хворобу: деякі важкі хвороби вони і виліковують.
Так, рентгенівська трубка виявилася в один і той же час ліхтарем, який висвітлює нутрощі живого тіла, і посудиною, що містить дорогоцінні ліки. Правда, користуватися цими ліками слід з великим мистецтвом: руйнуючи уражені хворобою тканини, рентгенівські промені можуть завдати шкоди здоровим.
Ну, а неживе речовина? Чи здатні промені Рентгена проникати в неживі речовини і виявляти в них те, що приховано від людських очей?
Ось у ливарному цеху відлили яку-небудь деталь. На
вигляд вона хороша - здавалося б, краще й не треба. А яка вона всередині? Не потрапив чи в лиття бульбашка повітря, чи немає в глибині металу тріщини, яка при найменшій перевантаження машини виведе деталь з ладу?
На допомогу інженеру приходять рентгенівські промені. При перших дослідах Рентгена невидимі промені проникали тільки крізь тонкі шари металу, а в товстих застрявали, поглиналися. Сучасні рентгенівські трубки з напругою в сотні тисяч вольт випускають промені набагато потужніші, набагато глибше «проникаючі». Такі промені легко проходять через шар сталі товщиною в десять-п'ятнадцять сантиметрів. Від них не сховається жодна тріщинка, ні одну бульбашку.
Рентгенівський знімок відразу виводить на чисту воду найменший вада всередині металу.
Пильні промені Рентгена несуть відповідальну службу на заводах. Але ще більш тонку і складну роботу проводять вони у фізичних лабораторіях. Вони допомагають фізикам вивчати будову речовини.
У 1912 році німецькі фізики Лауе, Фрідріх і Кніппінг зробили такий досвід. Вони пропустили пучок рентгенівських променів через кристалик сірчистого цинку.
Пройшовши крізь кристалик, промені впали на фотографічну пластинку. Коли вчені виявили і отфиксированной платівку, виявилося, що на ній відбився якийсь хитромудрий узор, складений з маленьких темних цяток.
Що за візерунок, звідки він? Лауе зумів відповісти на це питання. Кристал сірчистого цинку складається з атомів; двох речовин: сірки і цинку. Ці атоми розташовані в просторі стрункими правильними рядами. Всередині
кристала, паралельно кожної його грані, йдуть, перетинаючись між собою, незліченні площині. Кожна з цих площин - це геометрична правильна сітка, складена з атомів.
Промені Рентгена, проникаючи крізь сітку, огинають атоми і малюють візерунок на фотографічній платівці. Візерунок з темних цяток. Ця не фотографія кристала.
Але вивчаючи цей візерунок, Лауе за допомогою математичного розрахунку встановив, як, в якому порядку розташовані в кристалі атоми.
Лауе і його співробітники стали пропускати промені Рентгена і через інші кристали - кухонну саль, берил, сірчанокислий нікель. І кожен раз на фотографічній платівці віддруковується узор з темних крапок. Кухонна сіль давала один візерунок, берил - інший, сірчанокислий нікель - третій.
Значить, у всіх цих речовинах атоми розташовані сітками у своєму, суворо визначеному порядку. Порядок цей у різних речовин різний: у сірчистого цинку - один, у кухонної солі - інший, у берилу, у алмазу, у нікелю, у графіту - третій, четвертий, п'ятий. Атоми натрію і хлору в кухонної солі розташовані кубами, атоми вуглецю в алмазі - чотиригранними пірамідами.
Самі атоми - ця надзвичайна дрібні частинки речовини. Розміри атома-десятимільйонна доля міліметра. Їх неможливо розгледіти навіть у надсильний мікроскоп. Але з допомогою променів, відкритих Рентгеном, фізики дізналися з абсолютною достовірністю, як розташовані атоми в кристалах. У якому порядку і навіть якийсь між ними відстань. У 1913 році, через рік після відкриття Лауе, російський фізик Ю. Вульф і англійці, батько і син Брегг, один у Росії, а двоє інших у Англії, знайшли - абсолютно незалежно один від одного - спосіб з повною математичною точністю визначати в кристалах відстань між атомами. Виявилося, визначати його можна, спрямовуючи на кристал під різними кутами рентгенівські промені, і кожного разу вимірюючи при цьому кут нахилу.
Якби в ті роки ви запитали б будь-якого вченого фізика, чи можливо розгледіти, як розташовані атоми в якому-небудь тілі, він відповів би вам: «Неможливо і ніколи не буде можливо».
Відкриття Рентгена ще раз довело людям, що слово «неможливо» не має право існувати.
ВИСНОВОК
По-різному робляться наукові відкриття. Промені Рентгена були відкриті в лічені дні і відразу знайшли собі чудові застосування. Невидимі промені дали можливість бачити наскрізь - розгледіти внутрішній устрій непрозорих живих тіл, а в прозорих кристалах виявити «непрозорі» атоми. Але це ще не все.
Ікс-променів судилося розгадувати цікаві ікси не тільки в полі зору мікроскопа, але і телескопа. Якщо «гелій» спустився з небес на Землю, то рентгенівські промені, навпаки, зробили шлях у зворотному напрямку - із Землі на небо.
Федерального державного освітнього закладу
вищої професійної освіти
«Московський державний університет культури і мистецтв»
(Тамбовський філіал ФГТУ ВПО МГУКИ)
Кафедра прикладної інформатики
Тетяна Юріївна Козулькова
ВЕЛИКІ НАУКОВІ ЕКСПЕРИМЕНТИ
Промені Рентгена
Реферат
Студентка групи 1С
заочного відділення.
Науковий керівник:
канд.фіз.-мат.наук, доцент
С.Г. Проскурін
Тамбов 2007
ЗМІСТ
ВВЕДЕНІЕ3
1 Обережно ВЧЕНА
2 поклав початок Великої ВІДКРИТТЮ
3 незрозуміле явище: ПРОМЕНІ-ІКС
4 НОВІ ДОСВІДИ І ПЕРЕВІРКИ
5 СЛАВА НА ВЕСЬ СВІТ
6 ЗАСТОСУВАННЯ В ЖИТТІ
ВИСНОВОК
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
ВСТУП
У січні 1896 року всю земну кулю облетіло дивне звістка. Якомусь німецькому вченому вдалося відкрити невідомі промені, які мають загадковими властивостями.
Перше загадкову властивість променів - вони невидимі. Скільки б ви не напружували зір, розгледіти їх неможливо. Вони ніяк не пофарбовані - кольори у них немає.
Друге дивна властивість - вони проходять крізь щільний картон, крізь алюміній, крізь товсті дошки, крізь олов'яну папір. Непрозоре для них прозоро. Від них не сховаєшся за дерев'яними стінами, за дверима. Дерев'яні двері пропускає їх, як скляна.
І третя властивість променів - є речовини, на які вони виробляють незвичайне дію. Кристали платино-ціаністого барію, віллеміта, сірчистого цинку раптово спалахують яскравим світлом, як тільки на них впадуть невидимі промені. Під дією невидимих променів чорніє фотографічна пластинка. І саме повітря чудово змінюється, коли його пронизують невидимі промені: він набуває нової властивості - здатність пропускати електричний струм.
Газети, що надрукували звістка про промені, тільки побіжно згадали ім'я людини, яка скоїла незвичайне відкриття: Вільгельм Конрад Рентген.
Втім, це ім'я мало, що говорило читаючої публіки: мало хто знав, хто такий цей Рентген. Та й не все перевірили газетного звістки - промені, та ще й невидимі, та ще й крізь стінки проходять - хіба мало що пишуть в газетах!
Обережність вчених
Вільгельм Конрад Рентген був професором фізики в баварському містечку Вюрцбурзі.
Сором'язливий професор, тихим голосом читає свої лекції з кафедри старовинного університету, був мало кому відомий навіть у своєму власному місті. Зате його добре знали вчені всього світу.
У всіх двадцяти п'яти німецьких університетах не було вченого, який працював би сумлінніше, ретельніше, обережніше, ніж фізик Рентген. Безліч явищ вивчив він у своїй лабораторії, багато зробив найточніших вимірювань. Але далеко не про всіх своїх роботах, не про всі свої досліди та відкриття повідомляв Рентген в наукові журнали. У нього було суворе правило: він друкував статтю про пророблені дослідах тільки тоді, коли був остаточно переконаний у їх точності. Якщо залишалося хоч найменший сумнів у правильності досвіду, обережний вчений нічого про нього не писав.
Рентген остерігався скоростиглих гіпотез, поспішних здогадок, фантастичних припущень. Він довіряв тільки досвіду. «Досвід - вищий суддя, - говорив Рентген. - Тільки досвід вирішує долю гіпотези, тільки досвід дає нам можливість дізнатися, чи зберігати гіпотезу або потрібно її відкинути. У цьому-то і полягає вся сила фізики: дослідник природи може бути абсолютно впевнений у собі, тому що у нього завжди є можливість перевірити на досвіді всі свої припущення, всі свої здогадки. І якщо досвід не підтвердити здогад, значить, вона неправильна, як би не була вона приваблива і дотепна ».
У 1895 році Вільгельм Конрад Рентген почав вивчати, як тече електричний струм крізь розріджені гази.
Вчені досліджували це явище і до Рентгена. Німецькі фізики Гольдштейн і Гитторф задовго до Рентгена пропускали електричний струм крізь повітря, розріджене сильним повітряним насосом. Вони побудували спеціальні прилади, щоб вивчати цей струм, виконали перші досліди. Але багато чого ще залишалося неясним. Знаменитий фізик Генріх Герц - той самий Герц, який відкрив радіохвилі, - стверджував, що електричний струм, поточний крізь розріджений газ, це теж хвилі - коливання, схожі на коливання звуку. Іншу здогад висловив англієць Крукс. Він говорив, що електричний струм у розрідженому газі - це зовсім не хвилі, а потоки дрібних, невидимих оку частинок - електронів. З дивовижною швидкістю - десятки тисяч кілометрів на секунду! - Летять вони крізь розріджений газ.
Думки вчених розділилися. Одні вважали, що прав Генріх Герц, інші - що прав Вільям Крукс. І тільки недовірливий Рентген не брав участь в цій суперечці. Він не був не на боці Герца, ні на стороні Крукса.
Він наполегливо утримувався від будь-яких припущень і здогадів: він стверджував, що для них ще не настав час і що потрібно зробити якомога більше дослідів, накопичити якомога більше достовірних фактів.
У 1895 році, в останніх числах жовтня, Рентген зібрав у себе в лабораторії всі потрібні матеріали та прилади і приступив до дослідів.
Поклав початок Великої ВІДКРИТТЮ
Рентген взяв скляну кулю з двома упаяними всередину металевими пластинками. До обох пластинках було прироблений по зволіканні. Кінці зволікань стирчали назовні крізь скляну стінку кулі.
Потім Рентген взяв сильний повітряний насос і почав викачувати з кулі повітря. Повітря йшов геть, і його залишалося все менше і менше. Коли вдалося викачати повітря стільки, що в кулі залишилася одна лише мільйонна частина його, Рентген запаяв кулю.
Прилад для пропускання електричного струму крізь розріджений газ був готовий.
Тепер варто тільки з'єднати кінці тяганини, що виходять з кулі, з полюсами машини, що подає електрична напруга, і струм потече всередину кулі крізь розріджене повітря від однієї металевої пластинки до іншої.
Машина, що дає високу електричну напругу, у Рентгена була. Це була індукційна котушка - прилад, винайдений в середині 19 століття паризьким механіком Румкорфом. На вигляд цей прилад схожий на котушку з нитками, але тільки він набагато більше звичайної котушки, і замість ниток на нього намотаний дріт: десятки тисяч витків найтоншого електричного дроту, покритого надійною ізоляцією.
Котушка Румкорфа всередині не порожня. У неї вставлена інша котушка - кілька сот витків дроту, і вже не тонкої, а товстою. Дві обмотки - зовнішня і внутрішня - призначаються для того, щоб підвищувати напругу, електричного струму. Якщо через внутрішню обмотку пропустити змінний, переривчастий електричний струм, то й по зовнішній обмотці потече переривчастий струм, але напруга його буде в десятки, в сотні разів більше! котушки Румкорфа - це перетворювач електричного струму: струми низької напруги вона перетворює, перетворює на струми високої напруги. За допомогою котушки Румкорфа можна створювати потужні електричні розряди, електрично іскри.
Індукційна котушка, яка була у Рентгена, давала електричні іскри довжиною в 10-15 сантиметрів.
Її-то оп і з'єднав з кінцями зволікань: свого скляної кулі. Почувся сильний і частий тріск - це в котушці Румкорфа затремтів молоточок, який розмикає і замикає переривчастий струм у внутрішній обмотці. І зараз же по всіх витках зовнішньої обмотки пробіг інший струм - струм високої напруги. Він кинувся по тяганини у скляну кулю і проклав собі дорогу крізь розріджене повітря. Він тек від однієї металевої пластинки до іншої, і ось на скляних стінках кулі спалахнуло слабке зеленкувате сяйво.
Так почалися досліди Рентгена.
А через кілька днів, 8 листопада 1895 року, Рентген виявив надзвичайне явище.
Сталося це так.
Був вечір. Асистенти, цілий день працювали над своїми вимірами, втомлені розійшлися по домівках. Рентген залишився в лабораторії один. Він збирався працювати до пізньої ночі. Тріщав молоточок індукційної котушки, зеленувато-жовте світло струменіло від стінок скляного балона. Це був вже не перший балон, не той скляну кулю, з яким Рентген почав свої досліди. Протягом останнього тижня він виготовив кілька скляних балонів, і всі вони були різні. Одні мали форму кулі, інші - форму груші, треті були вузькими і довгими скляними трубками. В одних балонах був розріджене повітря, в інших - розріджене азот, водень, кисень. Але в кожний балон - і в кулю, і в трубку, і в грушу, і в балон з киснем, і в балон з азотом були однаково упаяні металеві пластинки, і з усіх балонів стирчали назовні тонкі зволікання. У цей вечір Рентген займався тим, що по черзі присував свої балони до індукційної котушці і пропускав крізь них електричний струм. Він хотів з'ясувати, як, відбивається на електричному струмі ступінь розрідженості газу, форма балона, форма і розташування металевих пластинок.
Результати своїх спостережень Рентген акуратно вносив в лабораторний щоденник.
Годинник пробив одинадцять. Рентгена хилило на сон. Він накрив останній балон щільним картонним футляром. Залишалося тільки розімкнути струм в індукційній котушці, погасити світло і піти. Але через неуважність Рентген забув вимкнути котушку. Він погасив світло і вже попрямував було до дверей, коли тріск молоточка вивів його із задуми. Рентген повернувся, і ось тут-то його очам представилося дивовижне видовище.
На столі - не на тому столі, де стояв скляний балон, а на сусідньому - мерехтіло дивне сяйво. Тьмяним зеленувато-жовтим вогнем горів якийсь маленький предмет. Рентген в темряві попрямував до столу, щоб подивитися, в чому там справа.
Виявилося, що світиться шматочок паперу. Папір був не проста: вона була покрита з одного боку товстим шаром плaтіно-ціаністого барію. Ця речовина має звичай світитися, якщо на нього впадуть сонячні промені. Але ж на дворі ніч, в кімнаті повна темрява. Чому ж світиться платино-ціаністий барій?
У повній темряві Рентген намацав рубильник і розімкнув струм.
Папір, яку він тримав у руці, зараз же перестала світитися.
Він знову вимкнути струм. Папір заблищала знову. Знову вимкнув. І папір знову погасла.
Рентген вже й не думав йти з лабораторії.
Незрозуміле явище: ПРОМЕНІ-ІКС
Рентген вирішив дослідити незрозуміле явище. Що змушує папір світитися? Індукційна чи котушка, по обмотці якої біжить електричний струм, або скляний балон, в якому струм проходить крізь розріджений газ?
Для перевірки Рентген вирішив прибрати балон і з'єднати котушку з чим-небудь іншим, ну хоча б з двома металевими кульками, якими користуються в лабораторії для вивчення електричних іскор.
Так він і зробив. Знову затріщав молоточок, і знову побіг по котушці струм, але тепер вже він не йшов у балон з розрідженим газом, а проскакував електричної іскрою між металевим кульками.
Рентген подивився на папір з платино-ціаністим барієм. Папір як папір. Ніякого сяйва.
Тоді він знову поєднав котушку з балоном, і папір спалахнула знову.
Сумнівів більше не залишалося. Індукційна котушка тут ні при чому. Вона одна не може змусити папір світитися. Вся справа в балоні: коли крізь балон з розрідженим повітрям проходить електричний струм, тоді-то і світиться платино-ціаністий барій.
Значить, під дією струму скляний балон з розрідженим газом набуває якусь особливу, таємничу силу.
Що ж це за невидима сила, що проходить не тільки крізь скляні стінки балона, але і крізь картонний футляр, що прикриває цей балон?
Всю ніч з 8 на 9 листопада 1895 Рентген провів без сну у себе в лабораторії.
Рентген вирішив назвати невідоме, знову відкрите ним явище «променями ікс». Ікс-це латинська літера. В алгебрі цією літерою прийнято позначати невідомі величини.
І справді, виявлена Рентгеном «сила» була зовсім невідомою величиною.
Чи багато знав про неї сам Рентген? Всього лише три речі.
Він знав, що для того, щоб викликати її, потрібно крізь балон з розрідженим газом пропустити електричний струм.
Ще він знав, що вона змушує платино-ціаністий барій світитися.
І ще він знав, що вона вільно проходить крізь картон: адже платино-ціаністий барій був відділений від балона картонним футляром, і все-таки промені ікс, що випускаються балоном, досягли паперу.
От і все, що Рентген знав про промені ікс.І він вирішив продовжувати свої досліди до тих пір, поки невідома сила не перетвориться на відому.
НОВІ ДОСВІДИ І ПЕРЕВІРКИ
Настали неспокійні для Рентгена дні.
Він все ще не був упевнений в тому, що його спостереження вірні. А що якщо все це йому тільки здалося? Що якщо оп піддався оптичному обману, самонавіювання? Чи справді промені ікс існують?
Довгий час Рентген, за своїм звичаєм, нікому не розповідав про несподіване відкриття. Його близький друг, професор зоології Бовері, згодом згадував, що в листопаді 1895 Рентген якось мимохіть сказав йому: «Здається, я зробив цікаве відкриття, але потрібно ще перевірити правильність моїх спостережень». А своїм асистентам Рентген не сказав навіть і цього.
Він зачинявся сам у своїй лабораторії і з самого раннього ранку до пізнього вечора ставив досвід за досвідом. Іноді він і ночі проводив за роботою, тільки зрідка уриваючи годинку-дві для сну. Після достопам'ятної ночі з 8 на 9 листопада у нього в лабораторії з'явилася складна похідна ліжко.
Вікна в лабораторії оп завісив важкими темними шторами, побоюючись, що денне світло може перешкодити йому, побачити слабке зелено-жовте світіння платино-ціаністого барію.
Рентген вивчав дію загадкових променів.
Він поставив - між світиться папером і балоном товсту книгу, в якій було більше тисячі сторінок.
Папірець продовжувала світитися.
3начіт, ікс-промені проникають не тільки через тонкий картон, але й через товстий шар паперу, через книгу в тисячу сторінок.
Рентген замінив книгу колодою карт. Ікс-промені перемогли і колоду. Тоді Рентген поставив між папером і балоном дві колоди відразу. Промені взяли і цю перешкоду: папір, як і раніше світилася, хоча і не так сильно, як раніше. дошку товщиною в півтора дюйма, ебонітову платівку, лист олов'яної паперу.
Ікс-промені пройшли і через дошку, і через ебоніт, і через олов'яну папір.
І тільки тридцять аркушів цієї олов'яної папери, складених разом, виявилися для ікс-променів труднопреодолімим перепоною: світіння платино-ціаністого барію ослабло, померкло.
Значить, уклав Рентген, ікс-промені поглинаються оловом. Тільки незначна частина їх пройшла олово на крізь і досягла платино-ціаністого барію, а всі інші виявилися поглиненими.
Рентген зазнав і інші метали: мідь, срібло, золото, свинець, виявилося, що через тонкі шари металів ікс-промені проходять вільно, а через товсті шари проникає тільки їх незначна частина.
Висновок був ясний: всі речовини проникні для ікс-променів, але тільки в різному ступені. Папір, дерево, ебоніт прозорі для них, як для сонячних променів - скло.
А товсті шари металів майже непроникні.
Переконавшись у цьому, Рентген вирішив ускладнити свій досвід: взяти який-небудь предмет, в якому були два: речовини відразу: і проникне для ікс-променів і непроникне для них. Ну, хоча б дерево і метал.
Для досліду він вибрав дерев'яну шкатулку, в якій зберігався цілий набір латунних гирьок. Рентген поставив шкатулку па шляху ікс-променів.
Чи впораються промені і з цією перешкодою?
Впоралися. 3елено-жовте світло негайно спалахнув. Ікс-промені пройшли через скриньку так само, як вони тільки що пройшли через картон і ялинову дошку. Але в зелено-жовтої смузі світиться барію Рентген розгледів якісь темні плями. Вдивившись уважніше, він чітко розібрав обриси плям.
Плями мали форму латунних гирьок. Це була тінь латунних гирьок, захованих у дерев'яній скриньці.
Досвід за досвідом проробляв Рентген. І кожен новий досвід відкривав йому нові властивості загадкових променів.
На власні очі бачив він їх дивовижне дію, але обережний дослідник звик не вірити своїм очам.
Нарешті йому спало на думку зробити досвід з фотографічною пластинкою. «Людське око може помилятися, - думав Рентген, - але якщо фотографічна пластинка виявить невидимі промені, то, значить, вони існують і на самому справі. Фотографічну пластинку не обдуриш ».
Задумано - зробило. На шляху ікс-променів оп поставив фотографічну пластинку. І що ж? У цю ж секунду платівка почорніла.
Виявилося, що ікс-промені - не гра уяви.
Рентген більше не сумнівався в їхньому існуванні.
І він став повторювати всі ті досліди з невидимими променями, які він робив раніше. Але тільки замість паперу, покритої платино-ціаністим барієм, він тепер
підставляв ікс-променів дерев'яну касету з фотографічною пластинкою. Йому вже не треба було завішувати вікна непроникними шторами. Адже сонячні промені не можуть пройти через дерев'яну касету. А для невидимих ікс-променів дерев'яна касета - не перешкода.
Рентген знову пропустив ікс-промені через скриньку з гирками, але на цей раз він підставив променям не папірець з барієм, а фотографічну пластинку.
Через кілька хвилин оп проявив платівку і отфиксированной її.
На платівці відбилося виразне зображення гирьок.
Після цього Рентген зробив ще один досвід, свій чудовий досвід.
Скляний балон з розрідженим повітрям він поставив під стіл. На стіл оп поклав руку, а на руку - фотографічну пластинку в дерев'яній касеті. Потім включив струм.
Коли фотографічна пластинка була проявлена, на ній виявилося виразне, різке зображення кісток руки. Ікс-промені пройшли через шкіру, через м'язи, але не в силах були пройти через кістки. Тінь кісток закарбувалася на фотографічній платівці.
Так Рентгену вдалося зробити те, чого ніхто ще до нього не робив, - сфотографувати свої власні кістки.
СЛАВА НА ВЕСЬ СВІТ
28 грудня 1895 Рентген закінчив велику статтю, в якій він детально описав свої досліди з невидимими променями. Цю статтю він відправив у журнал Вюрцбурзького фізико-медичного товариства. Стаття зараз же була здана до друку. Але вже за кілька днів до того, як номер Вюрцбурзького журналу з докладною та грунтовної статті Рентгена був видрукуваний і розісланий передплатникам, весь світ дізнався про відкриття невидимих променів.
Сталося це так. У Відні жив професор Франц Екснер, великий приятель Рентгена ще з тих часів, коли обидва вони були Цюріхським студентами. Екснер Рентген написав про своє відкриття в той самий день, коли йому вдалося сфотографувати кістки власної руки. У конверт разом з листом він вклав і дивовижну фотографію.
З подивом розглядав Екснер отриманий знімок. Він відразу зрозумів, яке велике відкриття зробив його друг. У той же день розповів він про нові променях своїм колегам, професорам Віденського університету. А декому навіть продемонстрував дивовижний знімок.
Серед людей, яким пощастило побачити перший рентгенівський знімок, був празький фізик Ернст Лехер, випадково перебував у Відні. Лexep був вражений. Він попросив Екснер дати йому фотографію хоча б на півгодини. А треба сказати, що батько Ернста Лехера був на той час редактор бо.льшой і широко поширеною віденської газети «Wiener Presse».
До нього-то і поспішив Лехер з дорогоцінною фотографією.
Коли редактор газети побачив фотографію і вислухав схвильовану розповідь сина, він відразу ж зрозумів, яку сенсацію може він піднести читачам у найближчому номері своєї газети.
3 січня 1896 передплатники «Wiener Prеssе» отримали номер газети до статті старого Лехера. У статті говорилося про велике відкриття Вюрцбурзького професора.
У середині січня 1896 стаття Рентгена "Про новий рід променів» нарешті з'явилася, і номер журналу з цією статтею був розкуплений протягом одного дня. Людей, які бажали прочитати статтю, виявилося так багато, що її довелося надрукувати окремої
брошурою, і в перший же місяць вона вийшла п'ятьма виданнями.
У всіх лабораторіях світу фізики повторювали і перевіряли досліди Рентгена. В Америці знаменитий винахідник Едісон, прочитавши повідомлення про ікс-променях, негайно приступив до дослідів і провів у лабораторії кілька днів без відпочинку і сну; на третій день, щоб підбадьорити своїх асистентів, ледве трималися на ногах від утоми, він наказав голосно грати па органі , який стояв у нього в лабораторії. У Парижі фізик Сьогі влаштував особливий кабінет, в якому кожен бажаючий міг за гроші отримати фотографічний знімок свого власного скелета. У Лондоні, в Берліні, в Петербурзі, в Римі - у всіх європейських столицях читалися лекції про нові променях і демонструвалися досліди. Не було ні дослідів, ні лекцій в одній тільки Відні: «мудра» австрійська поліція заборонила їх. «Зважаючи на те, що на нашу відомству не надходило офіційних відомостей про властивості нових променів, - так говорилося в постанові віденського поліцмейстера, - суворо забороняється, виробляти які б то не було досліди, аж до з'ясування питання і особливого розпорядження поліції».
Рентген в один тиждень став знаменитістю. Ніхто вже більше не плутав його прізвище; у всіх газетах було надруковано його біографія; будинок його приступом брали кореспонденти. У газетних редакціях, в лабораторіях, па вулицях тільки й було розмов, що про невидимих променях. Одні прославляли вищого вченого; інші говорили, що нічому не повірять, поки не побачать невидимі промені власними очима, треті побоювалися, що відтепер життя не буде на білому світі: адже тепер кожен перехожий може зазирнути крізь стіни в чужу квартиру; помилуйте, яка ж після цього можлива приватне життя? Чи не додумаються чи вчені, врешті-решт, до того, що стануть висвітлювати променями чужий мозок і читати чужі думки? Власник одного капелюшного магазину в Лондоні навіть помістив у газеті оголошення про те, що у нього продаються спеціальні капелюхи з особливо щільного матеріалу, непрозорого для нових променів. Кожен, хто одягне такий капелюх, може вважати себе в безпеці: ніякі промені, видимі або невидимі, не виявлять ні єдиної думки у нього в голові!
А в Америці одна газета повідомила, що якийсь молодий чоловік у штаті Айова направив невидимі промені на шматок свинцю вартістю в 13 центів-і що ж? Через три години шматок свинцю перетворився на шматок найчистішого золота, вартістю в 153 долари. Інша газета запевняла, ніби в Нью-Йорку, в медико-хірургічному коледжі, винайшли новий спосіб навчати студентів анатомії: ікс-промені відбиваються від малюнків в анатомічному атласі, а потім потрапляють прямо в мозок студенту. «Це справляє сильне враження на учнів, - писала газета, - і в багатьох відносинах виявляється вигідніше і зручніше, ніж звичайні способи навчання, які практикувалися до цих пір: малюнки міцно віддруковуються у мозку!»
Чи не правда, шкода, що це повідомлення виявилося простий газетною качкою!
Минуло багато років з тієї пори, як вюрцбургской професор Вільгельм Конрад Рентген відкрив невидимі промені, що змушує світитися платино-ціаністий барій.
У наш час промені ікс - промені Рентгена - нікому більше не представляються дивом. Люди вже давно звикли до них. Рентгенівський знімок, який показує нам будова наших легенях, дивує нас не більше, ніж телефон на столі або автомобіль, який проїжджав повз наших вікон. Вчені досліджували властивості таємничих променів, інженери і лікарі навчилися користуватися променями, застосовувати їх на практиці.
Промені ікс, промені - загадка перестали бути загадкою.
Фізики зрозуміли, чому в балоні з розрідженим газом, через який проходить електричний струм, виникають невидимі промені. Вони розгадали їх походження, їх природу.
Промені Рентгена виникають тоді, коли в скляну стінку балона вдаряється потік електронів, з величезною швидкістю мчать крізь розріджений газ.
Скелет: змії (рентгенівський знімок)
Колись Герц і Крукс сперечалися про те, що таке електричний струм, що проходить в розрідженому газі: коливання Чи це, хвилі або матеріальні частки, заряджені електрикою? Виявилося, частка істини була у припущенні обох. Сучасні фізики вважають, що електричний струм - це і те і інше відразу: і частки, що летять з величезною швидкістю, і особливого роду коливання, хвилі. Те ж можна сказати і про промені ікс. У той самий момент, коли мчать крізь газ електрони натикаються на скляну стінку, в балоні виникають нові хвилі-частки. Вони розбігаються в усіх напрямках від скляної стінки, про яку вдарилися електрони. Хвилі-частинки, що випускаються стінкою, - це і є промені ікс, відкриті професором Рентгеном.
І не тільки скло, поставлене на шляху електронів, випускає невидимі промені. Сам Рентген, виробляючи свої досліди, зауважив, що якщо на шляху електронів поставити метал, то і метал почне випускати промені і навіть ще сильніше, ніж скло. Пізніше було встановлено, що, з яким би твердим тілом не зіткнулися швидкі електрони, воно робиться джерелом рентгенівських променів.
ЗАСТОСУВАННЯ В ЖИТТІ
У сучасних рентгенівських трубках промені ікс виходять від удару електронів про антикатод - масивний шматок тугоплавкого металу, (заліза або вольфраму). У трубку подають високу електричну напругу. Чим вище напруга, тим швидше рухаються електрони, тим енергійніше виявляються промені Рентгена, що випускаються антикатод, і тим легше проходять ці промені крізь тіла, непроникні для видимого світла.
Вже пізніше навчилися виготовляти потужні трубки, розраховані на електричну напругу в шістсот - сімсот тисяч вольт. Електротехнічні заводи давно вже нагородили масове виробництво рентгенівських трубок і рентгенівських апаратів. Попит на них зростає з кожним роком.
Яке ж застосування в житті знайшли собі невидимі промені, які відкрив скромний професор, геніальний німецький фізик Вільгельм Конрад Рентген?
Найбільше вони стали в нагоді медикам. Озброївшись променями Рентгена, лікар фотографує кістки в живому людському тілі, вивчає явища, що відбуваються в легенях, в шлунку, в серці. Справа в тому, що для променів Рентгена кістки, не так прозорі, як м'язи або залози. Тому й проступають темні обриси кісток на фотографічному знімку, зробленому рентгенівськими променями. А легкі чітко видно на знімку тому, що вони прозоріше, ніж залози або м'язи. Але тільки зображення легенів виходять не темні, а світлі.
Ну, а як шлунок? Адже він прозорий для променів Рентгена не більше і не менше, ніж всі інші органи, що знаходяться в черевній порожнині людини. Як же можливо фотографувати шлунок?
Німецький учений Рідер знайшов вихід з цього ускладнення. Пацієнту пропонують з'їсти тарілку каші. Але каша це не проста, а особлива: у ній міститься сірчанокислий барій. Сірчанокислий барій менш прозорий для рентгенівських променів, ніж внутрішні органи і м `язові тканини людського тіла. До того ж він абсолютно нешкідливий: каша з сірчанокислим барієм не дуже то смачна, але її можна без будь-якої небезпеки для здоров'я з'їсти скільки завгодно. Як тільки шлунок пацієнта наповниться сірчанокислим барієм - лікар негайно робить рентгенівський знімок. І тоді темні обриси шлунка чітко виникають на тлі навколишніх тканин.
Збулося все те, про що сорок років тому старий редактор Лехер писав у своїй газеті. Сучасні лікарі вже й уявити собі не можуть, як це колишня медицина обходилася без рентгенівських променів. 3аболеллі чи хто туберкульоз легень, розширенням cepдца або виразкою шлунка, поранений чи хто кулею, - лікарі просвічують хворого променями Рентгена, фотографують уражені органи тіла. Поглянувши на фотографічний знімок, лікар ясно бачить, що діється в тілі хворого, розпізнає приховану хворобу.
Але мало того, що промені Рентгена часто допомагають визначити хворобу: деякі важкі хвороби вони і виліковують.
Так, рентгенівська трубка виявилася в один і той же час ліхтарем, який висвітлює нутрощі живого тіла, і посудиною, що містить дорогоцінні ліки. Правда, користуватися цими ліками слід з великим мистецтвом: руйнуючи уражені хворобою тканини, рентгенівські промені можуть завдати шкоди здоровим.
Ну, а неживе речовина? Чи здатні промені Рентгена проникати в неживі речовини і виявляти в них те, що приховано від людських очей?
Ось у ливарному цеху відлили яку-небудь деталь. На
вигляд вона хороша - здавалося б, краще й не треба. А яка вона всередині? Не потрапив чи в лиття бульбашка повітря, чи немає в глибині металу тріщини, яка при найменшій перевантаження машини виведе деталь з ладу?
На допомогу інженеру приходять рентгенівські промені. При перших дослідах Рентгена невидимі промені проникали тільки крізь тонкі шари металу, а в товстих застрявали, поглиналися. Сучасні рентгенівські трубки з напругою в сотні тисяч вольт випускають промені набагато потужніші, набагато глибше «проникаючі». Такі промені легко проходять через шар сталі товщиною в десять-п'ятнадцять сантиметрів. Від них не сховається жодна тріщинка, ні одну бульбашку.
Рентгенівський знімок відразу виводить на чисту воду найменший вада всередині металу.
Пильні промені Рентгена несуть відповідальну службу на заводах. Але ще більш тонку і складну роботу проводять вони у фізичних лабораторіях. Вони допомагають фізикам вивчати будову речовини.
У 1912 році німецькі фізики Лауе, Фрідріх і Кніппінг зробили такий досвід. Вони пропустили пучок рентгенівських променів через кристалик сірчистого цинку.
Пройшовши крізь кристалик, промені впали на фотографічну пластинку. Коли вчені виявили і отфиксированной платівку, виявилося, що на ній відбився якийсь хитромудрий узор, складений з маленьких темних цяток.
Що за візерунок, звідки він? Лауе зумів відповісти на це питання. Кристал сірчистого цинку складається з атомів; двох речовин: сірки і цинку. Ці атоми розташовані в просторі стрункими правильними рядами. Всередині
кристала, паралельно кожної його грані, йдуть, перетинаючись між собою, незліченні площині. Кожна з цих площин - це геометрична правильна сітка, складена з атомів.
Промені Рентгена, проникаючи крізь сітку, огинають атоми і малюють візерунок на фотографічній платівці. Візерунок з темних цяток. Ця не фотографія кристала.
Але вивчаючи цей візерунок, Лауе за допомогою математичного розрахунку встановив, як, в якому порядку розташовані в кристалі атоми.
Лауе і його співробітники стали пропускати промені Рентгена і через інші кристали - кухонну саль, берил, сірчанокислий нікель. І кожен раз на фотографічній платівці віддруковується узор з темних крапок. Кухонна сіль давала один візерунок, берил - інший, сірчанокислий нікель - третій.
Значить, у всіх цих речовинах атоми розташовані сітками у своєму, суворо визначеному порядку. Порядок цей у різних речовин різний: у сірчистого цинку - один, у кухонної солі - інший, у берилу, у алмазу, у нікелю, у графіту - третій, четвертий, п'ятий. Атоми натрію і хлору в кухонної солі розташовані кубами, атоми вуглецю в алмазі - чотиригранними пірамідами.
Самі атоми - ця надзвичайна дрібні частинки речовини. Розміри атома-десятимільйонна доля міліметра. Їх неможливо розгледіти навіть у надсильний мікроскоп. Але з допомогою променів, відкритих Рентгеном, фізики дізналися з абсолютною достовірністю, як розташовані атоми в кристалах. У якому порядку і навіть якийсь між ними відстань. У 1913 році, через рік після відкриття Лауе, російський фізик Ю. Вульф і англійці, батько і син Брегг, один у Росії, а двоє інших у Англії, знайшли - абсолютно незалежно один від одного - спосіб з повною математичною точністю визначати в кристалах відстань між атомами. Виявилося, визначати його можна, спрямовуючи на кристал під різними кутами рентгенівські промені, і кожного разу вимірюючи при цьому кут нахилу.
Якби в ті роки ви запитали б будь-якого вченого фізика, чи можливо розгледіти, як розташовані атоми в якому-небудь тілі, він відповів би вам: «Неможливо і ніколи не буде можливо».
Відкриття Рентгена ще раз довело людям, що слово «неможливо» не має право існувати.
ВИСНОВОК
По-різному робляться наукові відкриття. Промені Рентгена були відкриті в лічені дні і відразу знайшли собі чудові застосування. Невидимі промені дали можливість бачити наскрізь - розгледіти внутрішній устрій непрозорих живих тіл, а в прозорих кристалах виявити «непрозорі» атоми. Але це ще не все.
Ікс-променів судилося розгадувати цікаві ікси не тільки в полі зору мікроскопа, але і телескопа. Якщо «гелій» спустився з небес на Землю, то рентгенівські промені, навпаки, зробили шлях у зворотному напрямку - із Землі на небо.