X-straal ontdekking - Fisika - 2021
In die laat middag van 8 November 1895, toe almal klaar was met hul werkdag, was die Duitse fisikus Wilhelm Conrad Roentgen (1845-1923) nog steeds in sy klein laboratorium onder die wakende oë van sy dienaar. Terwyl Roentgen in daardie donker kamer besig was met die waarneming van die geleiding van elektrisiteit deur 'n Crookes-pyp, het die bediende, in 'n hoë opgewondenheidstog, sy oog gevang: 'Meester, kyk na die skerm!'.
In die omgewing van die vakuumbuis was 'n bedekte barium-platinum-sianied-bedekte skerm wat onverwags lig uit die fluoressensie van die materiaal uitsteek. Roentgen het die skerm gedraai sodat die gesig sonder die fluoresserende materiaal na Crookes se buis gesigte is; tog het hy die fluoressensie waargeneem. Toe besluit hy om sy hand voor die buis te steek, terwyl sy bene op die skerm geprojekteer word. Roentgen het die eerste keer waargeneem wat die X-strale genoem word.
Bogenoemde paragraaf is miskien 'n dramatisering van wat daardie dag eintlik gebeur het, maar die feit dat die geskiedenis aangeteken is, is dat hierdie fantastiese ontdekking 'n geweldige gevolge gehad het, nie net in die wetenskaplike gemeenskap nie, maar ook in die massamedia. Byvoorbeeld, teen 1896, minder as 'n jaar na die ontdekking, is ongeveer 49 boeke en pamflette en 1 000 artikels reeds oor die onderwerp gepubliseer. 'N Opname deur Jauncey in die Amerikaanse koerant St Louis Post-gestuurtoon dat tussen 7 Januarie en 16 Maart 1896 veertien notas oor die ontdekking en ander verwante studies gepubliseer is.
Die bekendste verwysings na hierdie bevinding neig egter om die meriete van die skrywer te verlaag, met die klem op die vooruitstrewende aspek van waarneming. Hierdie verwronge siening van Roentgen se werk word eers uit die weg geruim as 'n mens bewus word van sy rekeninge. 50 jaar oud ten tyde van die ontdekking van die röntgenstraal, en minder as 50 gepubliseerde artikels, was die gunsteling onderwerpe van Roentgen die fisiese eienskappe van kristalle en toegepaste fisika (in 1878 het hy 'n telefoonalarm voorgelê en in 1879 'n aneroïde barometer). ). Op röntgenfoto's publiseer hy slegs drie werke, en was teen die einde van sy lewe hoogstens 60. Vir 'n Nobelpryshouer in fisika is dit 'n betreklik indrukwekkende hoeveelheid. Hierdie 'klein' produksie kan 'n gevolg wees van die streng kriteria vir die evaluering van die resultate. Sover iemand weet, was hy so versigtig dat hy nooit die gepubliseerde resultate hoef te hersien nie. As u u eerste twee artikels oor x-strale lees, kan u die werklikheid se akkuraatheid sien.
Benewens die onmiskenbare belang in medisyne, tegnologie en huidige wetenskaplike navorsing, het die X-straalontdekking 'n geskiedenis vol nuuskierige en interessante feite wat Roentgen se enorme insig demonstreer. Crookes het byvoorbeeld selfs gekla oor die fotografiese insetfabriek van Ilford omdat hy vir hom 'bedekte' papiere gestuur het. Hierdie ligbeskermde papiere is gewoonlik naby hul katodestraalbuisies geplaas, en die X-strale wat daar geproduseer is (nog nie ontdek nie), het hulle versluier. Ander fisici het hierdie 'verskynsel' van versluierde papiere waargeneem, maar het dit nog nooit met die katode-straalbuise in verband gebring nie! Meer nuuskierig en boeiend is die feit dat Lenard 'n x-straling voor Roentgen "gestruikel" het, maar dit nie agtergekom het nie. Dit wil dus voorkom asof dit nie net die kans was wat Roentgen bevoordeel het nie; Die ontdekking van die X-strale was 'besig om volwasse te word', maar dit het iemand subtiel genoeg nodig gehad om die ikonoklastiese aspek daarvan te identifiseer. Om te verstaan ​​waarom dit nodig is, is dit nodig om die geskiedenis van katodestraal te volg.
Katodestraal en Lenard-strale versus X-strale
In 1838 het Faraday 'n reeks eksperimente met elektriese ontladings in seldsame gasse uitgevoer en sy naam definitief gekoppel aan die ontdekking van katodestraal. Vanweë die tegniese probleme met die vervaardiging van vakuum van goeie gehalte, het hierdie werke egter eers twintig jaar later 'n nuwe stukrag gekry. Hierdie nuwe fase, wat omstreeks 1858 deur die Duitse fisikus Julius Plücker (1801-1868) begin is, het resultate opgelewer wat menslike intelligensie vir bykans veertig jaar uitgedaag het totdat 'n goeie begrip van die verskynsel verkry is. Die denominasie katodestraal (Kathodenstrahlen) is in 1876 deur die Duitse fisikus Eugen Goldstein (1850-1931) bekendgestel, toe hy die interpretasie voorgehou het dat hierdie strale golwe in die eter. Die teenoorgestelde interpretasie, verdedig deur die Engelse, het ook die aandag van die wetenskaplike wêreld van die tyd gevang. Vir Crookes was katode-strale gelaaide molekules, wat die vierde stand van die saak (Hierdie naam word vandag gebruik as ons verwys na plasma, wat presies is wat u kry as u 'n elektriese ontlading in 'n dun gas vervaardig!). In 1897 het Thomson die twis beëindig deur aan te toon dat katodestraal elektrone was. In die loop van hierdie veertig jaar dui 'n aantal waarnemings, opmerkings en hipoteses daarop dat verskeie navorsers 'die deur van die ontdekking van 'n röntgenstraal gesoek het.' Anderson noem 'n paar van hierdie aanduidings; In sy eerste twee werke verwys Roentgen na die moontlikhede wat Lenard moes ontdek.
In 'n artikel wat in 1880 gepubliseer is, noem Goldstein dat 'n fluoresserende skerm opgewek kan word, selfs as dit teen katodestraal beskerm word. Hierdie werk, wat in Duits en Engels gepubliseer is, moes sekerlik kennis gemaak het van byna al die navorsers wat by hierdie studies betrokke was, maar niemand het die volgende vyftien jaar bevraagteken die feit dat die skerm gefloreer het sonder om deur katode-strale te raak nie! Ook Thomson het naby gekom; 'N Jaar voor die ontdekking van X-strale het hy berig dat hy fosforesensie in glasstukke enkele sentimeter van die vakuumbuis waargeneem het.
Van al die navorsers blyk dit dat Lenard die naaste aan Roentgen se ontdekking was. Met die voortsetting van die werk van sy onderwyser, Heinrich Hertz, het Lenard eksperimente uitgevoer om te verifieer of katodestraal wat in 'n Crookes-buis vervaardig is, buite waargeneem kon word. Hiervoor het hy 'n Crookes-buis met 'n klein aluminiumvenster (ongeveer 0,0025 mm dik) aan die teenoorgestelde kant van die katode gebou en begin om die katodestraal buite die buis waar te neem deur interaksie met fosforescerende materiale. Later het hierdie strale bekend gestaan ​​as lenardstrale. In 1894 publiseer Lenard, in die Duitse tydskrif Annalen der Physik, sy eerste waarnemings, waaronder uitstaan:
Lenard-strale het 'n fotografiese plaat sensitief gemaak.
'N Elektries gelaaide aluminiumskyf sal ontlaai as dit in die baan van hierdie strale geplaas word, selfs as hierdie skyf meer as 8 cm (die maksimum reeks katodestraal in die lug) geplaas is. Toe die hand voor die balk geplaas word, het die elektriese skokeffek verdwyn. Lenard lewer kommentaar op hierdie resultate: "Daar kan nie gesê word of ons 'n aksie van die katodestraal op die aluminiumvensteroppervlak of op die lug of uiteindelik op die gelaaide skyf waarneem nie! Die laaste aksie is egter baie onwaarskynlik op groot afstande van die venster ".
Die strale is deurlopend gedeflekteer deur 'n magneetveld; dit wil sê, sommige strale is meer gedeflekteer as ander, en daar was ander wat nie buig nie.
Uit alles wat vandag bekend is, volg dit dat Lenard-strale uit katodestraal (elektrone) en x-strale bestaan ​​het, maar hy het geglo dat dit slegs katodestraal was! Dit was genoeg dat hy 'n taamlike dik aluminiumvenster gebruik het, sodat die elektrone nie daardeur kon gaan om 'n X-straalstraal te hê nie! Volgens Anderson was Lenard diep teleurgesteld omdat hy hierdie ontdekking gemis het, en het hy nooit die naam van Roentgen gebruik toe hy na X-strale verwys het nie.