kurgus (kurgus) wrote,
kurgus
kurgus

Categories:

120-летие открытия рентгеновских лучей

v1adis1av напомнил о Subj.
А также о том, что открытие произошло не просто вечером 8 ноября 1895 года, а вечером в пятницу.

Широко разошедшаяся по СМИ легенда гласит, что все произошло совершенно случайно: Рентген, дескать, пятничным вечером уходил из лаборатории, и:
Уже собираясь уходить, он затушил лампу и вдруг в темноте увидел легкое зеленоватое свечение. Светилось вещество в баночке, стоящей на столе. Рентген увидел, что забыл отключить один прибор – электронную вакуумную трубку. Он отключил трубку – свечение исчезло, снова включил – появилось. Самым удивительным было то, что прибор стоял в одном углу лаборатории, а баночка со светящимся веществом – в другом. Значит, решил ученый, от прибора исходит какое-то неизвестное излучение.

Но в действительности все было не так, как на самом деле пишут журналисты.
А на самом деле было так - см. H. Seliger. Wilhelm Conrad Röntgen and the glimmer of light. Physics Today, Nov. 1995 /здесь, кстати, пятничность открытия таки констатируется :)/

Во-первых, никакой случайности.
Тогда физики-экспериментаторы - не только Рентген - искали экспериментальное подтверждение существования предсказанного в 1893 г. Гельмгольцом света со сверхмалой длиной волны, слабо взаимодействующего с материей.
В качестве источника экзотических лучей тогда использовали трубки Крукса - next generation вариант газоразрядных трубок Гейслера, в которых при повышении разряжения (и росте напряжения) первоначально сплошная область свечения газового разряда сначала распадается на темные и светлые участки, которые смещаются к аноду, образуя у катода темное пространство.
Заполненное, по Круксу, некой "ультрагазовой" лучистой материей - катодными лучами. Ультрагазовой - потому что длина свободного пробега молекул газа совпадает с размерами темной области. Лучистой - потому что заряженные молекулы в отсутствие внешнего поля летят по прямой, т.е. ведут себя как излучение.
Совсем другая интерпретация природы катодных лучей была предложена Эйльхардом Видеманом, сотрудником Герца (и учителем Гейгера). Опираясь на наблюдение, что катодные лучи под действием электрического поля не отклоняются (сейчас-то мы знаем, что малО было отклоняющее напряжение), он сделал вывод, что частицы катодных лучей нейтральны. А поскольку (1) катодные лучи вызывают нагрев стекла и (2) степень разрежения газа в трубке Крукса настолько велика, что молекулы газа для такого теплового эффекта должны обладать нереалистично высокими скоростями, то катодные лучи - это электромагнитные волны. Правда, Видеман считал электричество эфиром в свободном состоянии и на основе этого дела предложил механизм чередования светлых и темных полос в разряде за счет обмена возбуждением эфирных оболочек молекул - но это уже другая история.

В общем, вся эта прелесть, кроме катодных лучей, выдавала не только свет в видимом диапазоне, но и ультрафиолет, механизмы образования всего этого лучистого разнообразия были непонятны.
И было неизвестно, что там еще в излучениях присутствует - так что трубки Крукса были вполне подходящими генераторами экзотики.

Систематическим исследованием этой экзотики еще до Рентгена занялся ассистент Герца - Филипп Ленард.
Для начала в 1888 г. он попытался обнаружить "свет Видемана", предположив, что это жесткий ультрафиолет, воткнув в трубку Крукса окошко из кварцевой (кварц прозрачен для ультрафиолета) и довольно толстой пластинки. И потерпел неудачу - ничего не флуоресцировало, т.к. и электроны, и весьма мягкий рентген (низкое анодное напряжение) кварцем поглощались.

В 1892 Ленард сделал в трубке окошко из алюминиевой фольги и вывел катодные лучи за пределы трубки - где они благополучно ионизировали воздух, вызывали флуоресценцию всяческих субстанций (Ленард использовал и органику - пентадецил-p-толилкетон - и в конечном счете остановился на нем в качестве флуоресцентного детектора) и экспонировали обернутые в тонкую бумагу фотопластинки - на расстоянии нескольких сантиметров от окошка. Правда, несколько раз он наблюдал и некоторое экспонирование фотопластинок в картонных конвертах, которые, по идее, должны были быть непрозрачными для катодных лучей и некоторую ионизацию воздуха на бОльшем, до 30 см, расстоянии, но разобраться с ними не успел - помешала смерть Герца 1 января 1894 г. - и на его ассистента Ленарда свалились админобязанности Герца и публикация трехтомника его трудов. Ну а потом ему предложили профессорскую позицию в Бреслау - и он согласился. Со всеми вытекающими из переезда из Бонна в Бреслау.

Но результаты он опубликовал - и Рентген их прочитал и решил для начала воспроизвести результаты Ленарта. Он даже переписывался с Ленардом по выбору наиболее надежного варианта трубки.

Ну а дальнейшая история известна всем: разве что с тем отличием, что полной случайности не было - Рентген методично затемнял лабораторию и проверял качество затемнения - в том числе и светящейся трубки Крукса (вечер, пятница, сотрудники разошлись, постороннего света нет).
И слабые вспышки флуоресцентного экрана - покрытого тетрацианоплатинатом бария - он увидел совершенно не случайно.

Впрочем, элемент управляемой случайности здесь есть - Рентген в качестве флуоресцента выбрал тетрацианоплатинат - поскольку он хорошо характеризовался в работах гуру флуоресценции Стокса.
Пентадецил-пара-толилкетон Ленарда имел же два преимущества - его варили в соседней лаборатории и он замечательно светился под ультрафиолетом ("свет Видемана", однако) и, естсственно, под электронами.

Но рентген непосредственно флуоресценцию не вызывает - слишком велика энергия. Рентген во флуоресцирующей субстанции выбивает вторичные электроны, которые и вызывают флуоресценцию.
А вероятность выбития электрона пропорциональна примерно 4-й степени атомного номера - и здесь платина тетрацианоплатината с ее зарядом ядра 78 обеспечивала на три порядка бОльшую чувствительность к рентгену, чем углерод кетона с его зарядом 6...

Вот такая история. О важности химии в физиченском
эксперименте :)
Tags: История науки, Наука, Научпоп, Физика, Химия
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 11 comments