作者:沙森 来源:中国科学报 发布时间:2015-3-27
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偶然中的必然——X射线的发现


 

①伦琴妻子手指X光照片


 

②X射线下的花

 

③伦琴

 

图片来源:百度图片

1845年3月27日,德国物理学家伦琴(Wilhelm Rntgen)出生。他因发现X射线而获得1901年第一届诺贝尔物理学奖。

X射线又名“伦琴射线”,是一种波长很短的电磁波。波长大约0.01~10纳米,和原子大小相比拟。由于它的波长短、能量大,可以轻易穿过纸板、肌肉等组织,但可以被密度较大物体如金属、骨骼所阻挡。因此在医学上X光可以用来做透视成像,是检查疾病的常规手段。由于X光与原子大小相仿,所以在晶体点阵上,满足某种条件的X射线可以在原子晶格间发生衍射,这样就可以研究晶体结构。

伦琴发现X射线虽然有一定的偶然性,但从科技发展水平和当时的技术能力来看又有必然性。1895年末,伦琴计划对阴极射线的穿透能力进行研究。伦琴首先重复前人的实验。但是,为了排除阴极射线与外界的相互影响,保证实验的准确性,伦琴用黑色硬纸板和锡箔把阴极射线管严密地套封起来,这样,管内的可见光就不会漏出管外。实验室是完全遮光的暗室。在接上高压电源进行实验中,伦琴意外地发现,一米以外的一个荧光屏发出微弱的闪光。一旦切断电源,荧光就立即消失。他把荧光屏一步步移得更远一些,发现即使在两米左右,屏上也有荧光出现。伦琴确信,这个新奇现象无法用阴极射线的性质来解释。实验已经证明,阴极射线只能在空气中行进几厘米,不可能使一二米以外的荧光屏发出荧光;同时,阴极射线是不能透过玻璃管的,况且伦琴的管还是被包在黑纸板内的,没有光和阴极射线能从里面透出。

经过反复试验,伦琴确信这是一种还没有被人们认识的新射线,它的本质一时还不清楚,故取名“X射线”。他发现X射线可以穿透千页的书,几厘米厚的木板,15毫米厚的铝板等。

12月22日,伦琴夫人到实验室来,伦琴就请她把手放在用黑纸包严的照相底片上,然后用X射线对准照射,显影后,看到了伦琴夫人的手骨像,手指上的结婚戒指也非常清楚,这成了一张有历史意义的照片。

X射线的发现及研究,对物理学、化学、生物学和医学等都产生了深刻的影响。它使物理学的研究领域从宏观进入到微观、从经典过渡到现代。德国著名物理学家,1914年诺贝尔物理学奖获得者冯·劳厄评价道:“伦琴的伟大之处在于,为数众多的,甚至是杰出的物理学家在伦琴之前利用同样的辅助手段进行了实验,然而他们未能发现这些现象。伦琴向完全未被研究的领域进军,这除了敏锐的目光,还要有巨大的勇气和自制力。”

(沙森整理)

《中国科学报》 (2015-03-27 第6版 历史)
 
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