倫琴教授與X射線的發(fā)現(xiàn)

1、倫琴教授與X射線的發(fā)現(xiàn)倫琴教授與X射線的發(fā)現(xiàn) 由查字典物理網(wǎng)資料整理話說19世紀末年，物理學(xué)的天空，猛然閃出了三道金色 的閃電，照亮了正在世紀末的陰云下艱難跋涉的人們，人類 的目光終于不再凝重。這三道閃電就是：1895倫琴發(fā)現(xiàn)的 X射線；1896年柏克勒爾發(fā)現(xiàn)的天然放射性；1897年湯姆 生發(fā)現(xiàn)的電子，正所謂一年一道閃電，道道輝煌燦爛。以這著名的三大發(fā)現(xiàn)作為堅實的基礎(chǔ)，人們又進一步研究 發(fā)現(xiàn)了原子的可變性和大量化學(xué)同位素。與此同時，人類認識也開始長驅(qū)直入到原子核內(nèi)部。原子 不可分的神話被毫不留情地打破，為現(xiàn)代電子技術(shù)這座摩天 大樓夯下了厚重的基礎(chǔ)。這三大發(fā)現(xiàn)是科學(xué)技術(shù)從19世紀 進入20世紀的

2、隆隆禮炮，它莊嚴地宣告：科學(xué)技術(shù)新時代 來到了。而新物理學(xué)完全可以說是從1895年，德國的倫琴(18451923)教授發(fā)現(xiàn)X射線時開始的。當(dāng)然，在這之前，已經(jīng)有無數(shù)的學(xué)者對氣體中的放電投入 了特別的關(guān)注，并進行了大量的實驗，尤其是法拉第、普呂 克爾、蓋斯勒、克魯克斯和湯姆生爵士。其實早在18世紀上半葉，德國的文克勒先生，就曾經(jīng)用 一架起電機，使在抽去了一部分空氣的玻璃瓶里，因放電而 產(chǎn)生了一種前所未見的光。令人遺憾的是，文克勒只是記錄 下了這種神秘的光，卻沒有能夠深入持久地研究下去。1836年，卓越的法拉第先生也饒有興致地注意到了低壓 氣體中的神秘的放電現(xiàn)象。他并且還企圖來試驗一下真空放 電。

3、然而，由于無法獲得高真空，他的這一想法也只能流產(chǎn)。接下來，歷史的重任又落到了德國波恩大學(xué)的普呂克爾的 肩上。普呂克爾總是在思考著這樣一個問題：當(dāng)電在不同的 大氣壓下，通過空氣或者其他氣體的時候，究竟會發(fā)生什么 樣的現(xiàn)象呢？這個問題苦苦地折磨著他，無論醒里夢里，無 論白日黑夜，普呂克爾決心搞清楚這個問題，不然，他會永 無寧日的。普呂克爾找到了優(yōu)秀的玻璃工匠蓋斯勒先生，因為要想找 到問題的答案，得需要一個玻璃管，而且在管的兩端封入裝 上輸入電流用的金屬體，并需要能把玻璃管內(nèi)的壓力減少到 最低值的抽氣泵。蓋斯勒先生沒有辜負普呂克爾的殷殷厚望，1850年，成 功地研制出稀薄氣體放電用的玻璃管。普呂克爾

4、真是激動萬 分，久久地握住蓋斯勒的手不放，他打心眼里感激這位厚道 的工匠。利用這個玻璃管，普呂克爾實現(xiàn)了低壓放電發(fā)光，再次捕 捉到了那道神秘的電光，并把這種電光深深地銘刻在心?？茖W(xué)的道路是沒有盡頭的。蓋斯勒不無遺憾地發(fā)現(xiàn)，抽空 的玻璃管放電發(fā)光的亮度不同，是同玻璃管抽成真空的程度 有關(guān)系的。而普呂克爾也多么地希望有一臺真正的抽氣機， 從而創(chuàng)造出一段絕對的真空?。扇瞬恢\而合。這對科學(xué)上的真正的朋友，再度攜起手來， 向著未知的世界一路求索而去。在科學(xué)史上，托里拆利曾經(jīng)用水銀代替水，形成了 “托里 拆利真空”，這對蓋斯勒震動很大，他因此而設(shè)想，流水式 抽氣泵要是改用流汞，效果一定會更好一些的。蓋斯

5、勒找來了有關(guān)抽氣機和水銀的大量資料，又經(jīng)過無數(shù) 次試驗，最后決定利用水銀比水重13倍的比重差，來提高 流水式抽氣泵的性能。功夫不負有心人。無數(shù)次的失敗之后， 蓋斯勒又無數(shù)次地站立起來，終于研制成功一種實用、簡單 而且可靠的水銀泵，用這種泵幾乎可以全部抽空玻璃管中的 空氣，人類制造真空的夢想終于成真。用水銀泵抽成真空的 低壓放電管，使普呂克爾先生完成了對低壓放電現(xiàn)象的研 究。后人為了紀念這位不同尋常的玻璃工人，就把低壓放電 管命名為蓋斯勒管”。普呂克爾利用蓋斯勒管進行了一系列的低壓放電實驗，他 一次又一次地為蓋斯勒管陰極管壁上所出現(xiàn)的美麗的綠色 輝光而嘆為觀止。1868年，為科學(xué)事業(yè)貢獻了畢生精

6、力的普呂克爾先生， 因勞累過度，心臟停止了跳動。死的時候，他的眼睛沒有閉 上，他沒有完成他的事業(yè)。為他送葬的他的學(xué)生約翰希托夫看到此情此景，不禁淚如泉涌，他決心沿著老師沒有 走完的道路，繼續(xù)走下去。而與此同時，一位英國物理學(xué)家，叫做威廉克魯 克斯的，也成了普呂克爾的這一未竟事業(yè)的繼承者。當(dāng)他們把一只裝有銷電極的玻璃管，用抽氣機逐漸地抽空 的時候，他們發(fā)現(xiàn)，管內(nèi)的放電在性質(zhì)上，經(jīng)歷了許多次的 變化，最后在玻璃管壁上或者管內(nèi)的其他固體上產(chǎn)生了磷光 效應(yīng)。1869年，希托夫經(jīng)過反復(fù)的實驗證明，置放在陰極與玻 璃壁之間的障礙物，可以在玻璃壁上投射陰影。同時，從陰 極發(fā)射出來的光線能夠產(chǎn)生熒光，當(dāng)它碰到

7、玻璃管壁或者硫 化鋅等物質(zhì)的時候，這種光就更強。1876年，戈爾茨坦重復(fù)并證實了希托夫的實驗結(jié)果，并 且把這種從陰極發(fā)射出的能產(chǎn)生熒光的射線，正式命名為“陰極射線”?？唆斂怂挂蔡峁┝怂@得的證據(jù)，比如說， 這些射線在磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這就說明它們是由陰極射出的 荷電質(zhì)點，因撞擊而產(chǎn)生磷光。人們還發(fā)現(xiàn)了陰極射線的一 系列物理現(xiàn)象。例如，1890年，舒斯特觀察了陰極射線在磁場中的偏轉(zhuǎn) 度，測量了這些假想質(zhì)點的電荷與其質(zhì)量的比率。他還假定 這些質(zhì)點的大小與原子一樣，推測出氣體離子的電荷遠比液 體離子大得多。陰極射線的發(fā)現(xiàn)，猶如晴空里一聲響亮的唿哨，引出了諸 如X射線、放射性和電子等一系列重大的發(fā)現(xiàn)。

8、在對陰極射線情有獨鐘的人群中，德國的物理學(xué)家威爾海 姆倫琴很快取得了不同凡響的收獲，并把自己的名 字永遠刻在了天地之間。1845年3月27日，在德國魯爾地區(qū)一個人杰地靈的小 鎮(zhèn)萊尼斯，隨著“哇”的一聲啼哭，倫琴來到了人世間。倫琴是個聰明而又勤奮的孩子，在讀書期間，他就以優(yōu)異 的成績而深受好評。從1888年起，他從國外學(xué)成回國后，擔(dān)任了巴伐利亞州 維爾茨堡大學(xué)物理研究所所長。正是在這個研究所期間，他 獨具慧眼，發(fā)現(xiàn)了具有極強穿透力的X射線，從而聲名遠播。自從擔(dān)任物理所所長之后，他就一直孜孜不倦地研究著陰 極射線，無論遇到多大的挫折，他始終都沒有放棄。在研究過程中，倫琴發(fā)現(xiàn)，由于克魯克斯管的高真空

9、度， 低壓放電時沒有熒光產(chǎn)生。1894年，一位德國物理學(xué)家改進了克魯克斯管，他把陰 極射線碰到管壁放出熒光的地方，用一塊薄薄的鋁片替換了 原來的玻璃，結(jié)果，奇跡發(fā)生了，從陰極射線管中發(fā)射出來 的射線，穿透薄鋁片，射到外邊來了。這位物理學(xué)家就是勒 那德。勒那德還在陰極射線管的玻璃壁上打開一個薄鋁窗 口，出乎意料地把陰極射線引出了管外。他接著又用一種熒光物質(zhì)鉑氰化鋇涂在玻璃板上，從而創(chuàng) 造出了能夠探測陰極射線的熒光板。當(dāng)陰極射線碰到熒光板 時，熒光板就會在茫茫黑夜中發(fā)出令人頭暈?zāi)垦５墓饬?。倫琴不止一次地重?fù)了勒那德的實驗。1895年11月8日晚，勞累了一天的倫琴剛剛躺上了床， 正想美美地做個夢。突

10、然，好像有一股神奇的清風(fēng)吹入了倫 琴的靈魂深處，他趕緊一骨碌跳下了床，又好似有一個無形 的神靈，牽引著他，他走到了他所熟悉的儀器旁，再次重復(fù) 了勒那德的實驗。命中注定，一項石破天驚的科學(xué)奇跡產(chǎn)生了。倫琴欣喜地 發(fā)現(xiàn)，這種陰極射線能夠使一米以外的熒光屏上出現(xiàn)閃光。為了防止熒光板受偶爾出現(xiàn)的管內(nèi)閃光的影響，倫琴用一 張包相紙的黑紙，把整個管子里三層外三層地裹得嚴嚴實 實。在子夜時分，倫琴打開陰極射線管的電源，當(dāng)他把熒光板 靠近陰極射線管上的鋁片洞口的時候，頓時熒光板亮了，而 距離稍微遠一點，熒光板又不亮了。倫琴還發(fā)現(xiàn)，前一段時間緊密封存的一張底片，盡管絲毫 都沒有暴露在光線下，但是因為他當(dāng)時隨手就

11、把它放在放電 管的附近，現(xiàn)在打開一看，底片已經(jīng)變得灰黑，快要壞了。 這說明管內(nèi)發(fā)出某種能穿透底片封套的光線。倫琴發(fā)現(xiàn)，一 個涂有磷光質(zhì)的屏幕放在這種放電管附近時，即發(fā)亮光；金 屬的厚片放在管與磷光屏中間時，即投射陰影；而比較輕的 物質(zhì)，如鋁片或木片，平時不透光，在這種射線內(nèi)投射的陰 影卻幾乎看不見。而它們所吸收的射線的數(shù)量大致和吸收體 的厚度與密度成正比。同時，真空管內(nèi)的氣體越少，射線的 穿透性就越高。為了獲得更加完美的實驗結(jié)果，倫琴又把一 個完整的梨形陰極射線管包裹好，然后打開開關(guān)，然后他便 看到了非常奇特現(xiàn)象：盡管陰極射線管一點亮光也不露，但 是放在遠處的熒光板竟然調(diào)皮地亮了起來。倫琴真是

12、欣喜若狂，他順手拿起閃閃發(fā)亮的熒光板，想吻 它一下，突然，一個完整手骨的影子鬼使神差般地出現(xiàn)在熒 光板上。倫琴頓時嚇得不知所措，他不知這到底是在做夢，還是在 做實驗，他狠狠地在手上咬了一口，手被咬得生疼，他意識 到自己不是在做夢，這一切都是真的。倫琴趕緊開亮電燈，認真檢查了一遍有關(guān)的儀器，又做起 了這個實驗。這時，天光已經(jīng)微微發(fā)亮，在重重云層下，一輪美麗的紅 日，即將噴薄而出，給整個人類帶來她無窮無盡的光和熱和 愛。倫琴沒有時間去想別的東西。他看到，那道奇妙的光線又 被熒光板捕捉到了。他又有意識地把手放到陰極射線管和熒 光板之間，一副完整的手骨影子又出現(xiàn)在熒光板上。倫琴終于明白，這種射線原來具

13、有極強的穿透力和相當(dāng)?shù)?硬度，可以使肌肉內(nèi)的骨骼在磷光片或照片上投下陰影。這是，倫琴的夫人走了過來，給倫琴披上了一件大衣，然 后輕聲地勸倫琴該去休息了。倫琴卻一把抓住了夫人的手， 放在熒光板和陰極射線管之間，熒光板上又出現(xiàn)了夫人那完 整的手骨影子。這是事實，千真萬確的事實。倫琴一下子抱住了夫人，在 實驗室里足足轉(zhuǎn)了五個圈子，他太激動了，激動得不知如何 是好，兩行熱淚止不住地流了下來？次日，倫琴便開始思考這一新發(fā)現(xiàn)的事實，他想，這很顯 然不是陰極射線，陰極射線無法穿透玻璃，這種射線卻具有 巨大的能量，它能穿透玻璃，遮光的黑紙和人的手掌。為了驗證它還能穿透些什么樣的物質(zhì)，倫琴幾乎把手邊能 夠拿到的東西，如木片、橡膠皮、金屬片等，都拿來做了實 驗。他把這些東西一一放在射線管與熒光板之間，這種神奇的 具有相當(dāng)硬度的射線把它們?nèi)┩噶?。倫琴又拿了一塊鉛板 來，這種光線才停止了它前進的腳步。然而，限于當(dāng)時的條件，倫琴對這種射線所產(chǎn)生的原因及 性質(zhì)卻知之甚少。但他在潛意識中意識到，這種射線對于人 類來說，雖然是個未知的領(lǐng)域，但是有可能具有非常大的利 用價值。為了鼓舞、鞭策更多的人們?nèi)ダ^續(xù)關(guān)注它，研究它，了解 它并利用它，倫琴就把他所發(fā)現(xiàn)的這種具有無窮魅力的射 線，叫做“X射線”。1895年12月28日，倫琴把