Открытие рентгеновских лучей

В 1895 г. немецкий физик В. К. Рентген (1845—1923), исследуя свечение стекла под действием катодных лучей, открыл новый вид излучения — Х-лучи (так они и называются в западной литературе), получившие название рентгеновских лучей. Эти лучи были обнаружены по их действию на фотопластинку и по способности вызывать свечение (флюоресценцию) многих веществ. Самым замечательным свойством рентгеновских лучей является их большая проникающая способность. Они проходят почти беспрепятственно через стекло, слой дерева, ткани и различные другие материалы, не пропускающие обычные световые лучи. Только тяжелые металлы (свинец и др.) сильно поглощают их.

Источником рентгеновских лучей может служить всякое твердое тело, подвергшееся воздействию катодных лучей, но особенно интенсивно испускают рентгеновские лучи некоторые тяжелые металлы (молибден, вольфрам, платина и др.). Поэтому для получения, изучения и применения рентгеновских лучей изготавливают специальные рентгеновские трубки (рис. 4.2), в которых пучок катодных лучей падает на металлический антикатод. Металл под ударами электронов испускает рентгеновские лучи. Эти лучи не отклоняются ни в магнитном, ни в электрическом поле. Они, следовательно, не несут электрических зарядов.

Рис. 4.2. Рентгеновская трубка:

1 — катод; 2 — антикатод; 3 — анод Помимо перечисленных свойств, рентгеновские лучи способны ионизировать газы. Когда они проходят сквозь газ, то последний становится проводником электричества. Исследования показывают, что проводимость газа обусловлена образованием положительно и отрицательно заряженных частиц — ионов. Поэтому говорят, что газ ионизируется. Образование ионов является новым подтверждением присутствия электронов в атомах. Под действием рентгеновских лучей атомы и молекулы газа распадаются на электроны с отрицательным зарядом и ионы с положительным зарядом. В то же время другие атомы и молекулы газа связываются с возникшими свободными электронами и превращаются в отрицательно заряженные ионы.

Ионизирующая способность рентгеновских лучей была использована для непосредственного измерения заряда электрона. Установка для этой цели (рис. 4.3) представляет собой небольшую камеру с несколькими отверстиями. Внутри камеры укреплены пластины конденсатора. В камеру через отверстие, А впрыскивают мельчайшие капли масла, которые медленно опускаются под действием силы тяжести. Освещая пространство в камере электрической дугой Б, можно через микроскоп наблюдать падение капель, направленное от положительной к отрицательной пластине конденсатора. По скорости падения вычисляется масса капель. Если на короткое время включить рентгеновскую трубку В, то воздух ионизируется и отдельные капли, соединяясь с ионами, приобретают электрический заряд. При подаче напряжения, которое можно регулировать, на конденсатор некоторые капли «зависают»: у них сила тяжести уравновешивается притяжением к верхней пластине конденсатора. Если, например, она заряжена положительно, то зависнуть может капля с некоторым отрицательным зарядом. Зная напряжение на конденсаторе и массу капли, можно вычислить ее заряд. Многочисленные измерения показали, что капли могут иметь минимальный заряд 1,602 • 10~¹⁹ Кл или кратный ему. Так как капля не может присоединить менее одного электрона, то минимальный заряд и есть заряд электрона.

Рис. 4.3. Схема установки для определения заряда электрона

Природа рентгеновских лучей долгое время вызывала споры. В конце концов было установлено, что рентгеновские лучи представляют собой электромагнитные колебания, как и лучи видимого света, но обладающие значительно меньшей длиной волны. Этим обусловлена высокая энергия рентгеновских квантов.