Рентген

РЕНТГЕН

 Вильгельм Конрад Рентген родился 17 мар-та 1845 г. В пограничной с Голландией области Германии, в г. Ленепе. Он получил техническое образование в Цюрихе в той самой Высшей технической школе (политехникуме), в кото-рой позже учился Эйяштейн. Увлечение физи-кой заставило его после окончания школы в 1866 г. продолжить физическое образование. Защитив в 1868 г. диссертацию на степень док-тора философии, он работает ассистентом на кафедре физики сначала в Цюрихе, потом в Гисене, а затем в Страсбурге (1874-79) у Кундта. Здесь Рентген прошел хорошую экспериментальную школу и стал первоклассным экспериментато-ром. Он производил точные измерения отно-шения Ср/Су для газов, вязкости и диэлектри-ческой проницаемости ряда жидкостей, иссле-довал упругие свойства кристаллов, их пьезо-электрические и пироэлектрические свойства, измерял магнитное поле движущихся зарядов (ток Рентгена). Часть важных исследований Рентген выполнил со своим учеником, одним из основателей советской физики А. Ф. Иоффе.

Научные исследования относятся к элек-тромагнетизму, физике кристаллов, оптике, молекулярной физике.

В 1895 открыл излуче-ние с длиной волны, более короткой, нежели длина волны ультрафиолетовых лучей (X-лу-чи), названное в дальнейшем рентгеновскими лучами, и исследовал их свойства: способ-ность отражаться, поглощаться, ионизиро-вать воздух и т. д. Предложил правильную конструкцию трубки для получения Х-лучей -- наклонный платиновый антикатод и вогнутый катод: первый сделал фотосним-ки при помощи рентгеновских лучей. Открыл в 1885 магнитное поле диэлектрика, движу-щегося в электрическом поле (так назы-ваемый “рентгенов ток”). Его опыт наглядно показал, что магнитное поле создается под-вижными зарядами, и имел важное значение для создания X. Лоренцем электронной тео-рии. Значительное число работ Рентгена по-священо исследованию свойств жидкостей, газов, кристаллов, электромагнитных явле-ний, открыл взаимосвязь электрических и оптических явлений в кристаллах. За от-крытие лучей, носящих его имя, Рентгену в 1901 первому среди физиков была прису-ждена Нобелевская премия.

С 1900 г. и до последних дней жизни (умер он 10 февраля 1923 г.) он работал в Мюнхен-ском университете.

ОТКРЫТИЕ РЕНТГЕНА

Конец XIX в. ознаменовался повышенным интересом к явлениям прохождения электриче-ства через газы. Еще Фарадей серьезно зани-мался этими явлениями, описал разнообраз-ные формы разряда, открыл темное простран-ство в светящемся столбе разреженного газа. Фарадеево темное пространство отделяет сине-ватое, катодное свечение от розоватого, анод-ного.

Дальнейшее увеличение разрежения газа существенно изменяет характер свечения. Мате-матик Плюкер (1801--1868) обнаружил в 1859г., при достаточно сильном разрежении слабо го-лубоватый пучок лучей, исходящий из катода, доходящий до анода и заставляющий светить-ся стекло трубки. Ученик Плюкера Гитторф (1824--1914) в 1869 г. продолжил исследова-ния учителя и показал, что на флюоресцирую-щей поверхности трубки появляется отчетливая тень, если между катодом и этой поверх-ностью поместить твердое тело.

Гольдштейн (1850--1931), изучая свойства лучей, назвал их катодными лучами (1876 г.). Через три года Вильям Крукс (1832--1919) доказал материальную природу катодных лу-чей и назвал их “лучистой материей”--веще-ством, находящимся в особом четвертом со-стоянии. Его доказательства были убедитель-ны и наглядны. Опыты с “трубкой Крукса” демонстрировались позже во всех физических кабинетах. Отклонение катодного пучка маг-нитным полем в трубке Крукса стало класси-ческой школьной демонстрацией.

Однако опыты по электрическому отклоне-нию катодных лучей не были столь убедитель-ными. Герц не обнаружил такого отклонения и пришел к выводу, что катодный луч -- это ко-лебательный процесс в эфире. Ученик Герца Ф. Ленард, экспериментируя с катодными лучами, в 1893 г. показал, что они проходят че-рез окошечко, закрытое алюминиевой фольгой, и вызывают свечение в пространстве за око-шечком. Явлению прохождения катодных лу-чей через тонкие металлические тела Герц по-святил свою последнюю статью, опубликован-ную в 1892 г. Она начиналась словами:

“Катодные лучи отличаются от света существен-ным образом в отношении способности прони-кать через твердые тела”. Описывая результа-ты опытов по прохождению катодных лучей через золотые, серебряные, платиновые, алю-миниевые и т. д. листочки, Герц отмечает, что он не наблюдал особых отличий в явлениях. Лучи проходят через листочки не прямолиней-но, а дифракционно рассеиваются. Природа ка-тодных лучей все еще оставалась неясной.

Вот с такими трубками Крукса, Ленарда и других и экспериментировал Вюрцбургский профессор Вильгельм Конрад Рентген в кон-це 1895 г. Однажды по окончании опыта, за-крыв трубку чехлом из черного картона, вы-ключив свет, но не выключив еще индуктор, питающий трубку, он заметил свечение экрана из синеродистого бария, находящегося вблизи трубки. Пораженный этим обстоятельством, Рентген начал экспериментировать с экраном. В своем первом сообщении “О новом роде лу-чей”, датированном 28 декабря 1895 г., он пи-сал об этих первых опытах: “Кусок бумаги, покрытой платиносинеродистым барием, при приближении к трубке, закрытой достаточно плотно прилегающим к ней чехлом из тонкого черного картона, при каждом разряде вспы-хивает ярким светом: начинает флюоресциро-вать. Флюоресценция видна при достаточном затемнении и не зависит от того, подносим ли бумагу стороной, покрытой синеродистым ба-рием или не покрытой синеродистым барием. Флюоресценция заметна еще на расстоянии двух метров от трубки”.

Тщательное исследование показало Рент-гену, “что черный картон, не прозрачный ни для видимых и ультрафиолетовых лучей солн-ца, ни для лучей электрической дуги, про-низывается каким-то агентом, вызывающим флюоресценцию”. Рентген исследовал прони-кающую способность этого “агента”, который он для краткости назвал “Х-лучи”, для различ-ных веществ. Он обнаружил, что лучи свобод-но проходят через бумагу, дерево, эбонит, тон-кие слои металла, но сильно задерживаются свинцом.

Затем он описывает сенсационный опыт:

“Если держать между разрядной трубкой и эк-раном руку, то видны темные тени костей в слабых очертаниях тени самой руки”. Это бы-ло первое рентгеноскопическое исследование человеческого тела. Рентген получил и первые рентгеновские снимки, приложив их к своей руке.

Эти снимки произвели огромное впе-чатление; открытие еще не было завершено, а уже начала свой путь рентгенодиагностика. “Моя лаборатория была наводнена врачами, приводившими пациентов, подозревавших, что они имеют иголки в разных частях тела”,-- писал английский физик Шустер.

Уже после первых опытов Рентген твердо установил, что Х-лучи отличаются от катодных, они не несут заряда и не отклоняются магнит-ным полем, однако возбуждаются катодными лучами. “...Х-лучи не идентичны с катодными лучами, но возбуждаются ими в стеклянных стенках разрядной трубки”,-- писал Рентген.

Он установил также, что они возбуждают-ся не только в стекле, но и в металлах.

Упомянув о гипотезе Герца -- Ленарда, что катодные лучи “есть явление, происходящее в эфире”, Рентген указывает, что “нечто по-добное мы можем сказать и о наших лучах”. Однако ему не удалось обнаружить волновые свойства лучей, они “ведут себя иначе, чем известные до сих пор ультрафиолетовые, ви-димые, инфракрасные лучи”. По своим хими-ческим и люминесцентным действиям они, по мнению Рентгена, сходны с ультрафиолетовы-ми лучами. В первом сообщении он высказал оставленное потом предположение, что они могут быть продольными волнами в эфире.

Открытие Рентгена вызвало огромный ин-терес в научном мире. Его опыты были повто-рены почти во всех лабораториях мира. В Мо-скве их повторил П. Н. Лебедев. В Петербур-ге изобретатель радио А. С. Попов экспери-ментировал с X -лучами, демонстрировал их на публичных лекциях, получая различные рент-генограммы. В Кембридже Д. Д. Томсон не-медленно применил ионизирующее действие рентгеновских лучей для изучения прохожде-ния электричества через газы. Его исследова-ния привели к открытию электрона.