Изобретение рентгена

Оглавление 

1. Введение          3
2. Расцвет естествознания на конец XIX века.     4
3. Первые шаги в преддверии нового крупнейшего открытия  6
4. Вильгельм Конрад Рентген и его открытие     7
5. Дальнейшее изучение рентгеновских лучей     11
6. Вывод           13
7. Литература          14

       Введение 

      Более 100 лет назад стало известно о рентгеновском излучении . Последующие вести об открытиях "при участии" X-лучей поступали как из рога изобилия. Значимость этих открытий для развития науки и понимания устройства мира невозможно переоценить. Использование рентгеновских лучей для блага человечества - не единственная общепонятная польза открытия Рентгена. Многие люди, включая наших современников, обязаны рентгеновскому излучению за свою профессиональную деятельность, которая для многих стала образом жизни.

      За  сто с лишним лет с момента  своего открытия в ноябре 1895 г. рентгеновское  излучение превратилось в один из ценнейших инструментов исследования в медицине и биологии, физике и  химии, материаловедении и науках о  Земле, астрономии и высоких технологиях. 

Расцвет естествознания на конец XIX века. 

      Современная жизнь немыслима без радио  и телевидения, телефонов и телеграфа, всевозможных осветительных и нагревательных приборов, машин и устройств, в  основе которых лежит возможность  использования электрического тока.

      Открытие  электрического тока и всех последующих  открытий, связанных с ним, можно  отнести к концу XIX- началу XX веков. В это время по всей Европе и  в том числе России прокатилась  волна открытий, связанных с электричеством. Пошла цепная реакция, когда одно открытие открывало дорогу для последующих открытий на многие десятилетия вперёд.

      Начинается  внедрение электричества во все  отрасли производства, появляются электрические  двигатели, телефон, телеграф, радио, электронагревательные приборы, начинается изучение электромагнитных волн и влияние их на различные материалы, внедрение электричества в медицину.

      Удивительный XIX век, заложивший основы научно-технической  революции, так изменившей мир, начался  с гальванического элемента - первой батарейки, химического источника тока (вольтова столба) . Этим чрезвычайно важным изобретением итальянский учёный А. Вольта встретил новый 1800 год. Вольтов столб позволил вести систематическое изучение электрических токов и находить им практическое применение.

      В XIX веке электротехника выделилась из физики в самостоятельную науку.

      Над закладкой её фундамента трудилась  целая плеяда ученых и изобретателей. Датчанин Х. Эрстед, француз А. Ампер, немцы Г. Ом и Г. Герц, англичане  М. Фарадей и Д. Максвел, американцы Д. Генри и Т. Эдисон – эти имена мы встречаем в учебниках физики (в честь некоторых из них названы единицы электрических величин) .

      XIX век щедро одарил человечество  изобретениями и открытиями в  области технических средств  коммуникации. В 1832 году член-корреспондент Петербургской Академии наук Павел Львович Шиллинг в присутствии императора продемонстрировал работу изобретённого им электромагнитного телеграфа, чем положил начало проводной связи. В 1876 году Александр Белл изобрёл телефон. В 1859 году братья Луи и Огюст Люмьеры дали первый киносеанс в Париже, а Александр Степанович Попов в Петербурге публично демонстрировал передачу и приём электрических сигналов по радио.

      Не  зря XIX век назвали веком электричества. В 1867 году Зеноб Грамм (Бельгия) построил надёжный и удобный в эксплуатации электромашинный генератор, позволяющий получать дешевую электроэнергию, и химические источники отошли на второй план. А в 1878 году на улицах Парижа вспыхнул ослепительный “русский свет” – дуговые лампы конструкции Павла Николаевича Яблочкова. Закачались стрелки на приборах первых электростанций.

      Возможности электричества поражали: передача энергии  и разнообразных электрических  сигналов на большие расстояния, превращение  электрической энергии в механическую, тепловую, световую…

      В конце прошлого века учёные (Стюарт, 1878 год) пришли к выводу, что в  и атмосфере Земли на высоте примерно шестидесяти километров начинается ионизированная область – ионосфера, проводящий слой атмосферы, который  как скорлупой охватывает планету. Это позволяет грубо и приближенно рассматривать земную поверхность и ионосферный слой как обкладки конденсатора с разностью потенциалов около трёхсот тысяч вольт. В районе ясной погоды этот природный конденсатор постоянно разряжается, поскольку ионы под действием сил электрического поля уходят к Земле. А вот в районах грозовой деятельности картина иная. Считается, что в один момент времени гроза охватывает примерно 1% земной поверхности. В этих районах мощные токи текут снизу вверх, компенсируя разряд в ясных районах.

      Таким образом, грозовые облака – это не что иное, как природные электрические  генераторы, поддерживающие в равновесии всю систему сложного электрического хозяйства во всем земном масштабе.

      Казалось  бы, люди, занявшиеся изучением электрических сил, в первую очередь должны были бы обратить внимание на атмосферное электричество. Ведь оно, как ни какое другое, ближе и всегда под руками. Однако на деле было не так. Долгое время исследователи и не предполагали, что крошечная искорка и молния явления одной природы и лишь разные по своему масштабу. Вернее сказать, подозрения, конечно, были. Порою, они даже высказывались в слух. Но это были лишь подозрения. Глубокое заблуждение древних философов, убеждённых в том, что мир Земля не имеет ничего общего с миром Неба, были стойкими и держались долго. Лишь в XVIII веке наступило время объединить наблюдаемые явления и уверенно заявить о том, что небесное и земное электричество – явления одной природы. И только XX столетие объяснило механизм образования грозы. Правда, пока объяснило тоже не до конца…

      С течением времени областей применения электричества становится всё больше. Становится популярным применение электричества  и в химии, начало которому положил  Фарадей.

      Перемещение вещества – движение зарядоносителей – нашло одно из первых своих применений в медицине для ввода соответствующих лекарственных соединений в тело человека. Суть метода состоит в следующем: нужными лекарственными соединениями пропитывается марля или любая другая ткань, которая служит прокладкой между электродами и телом человека; она располагается на участке тела подлежащему лечению. Электроды подключаются к источнику постоянного тока. Метод подобного ввода лекарственных соединений впервые применён во второй половине XIX века, широко распространён и сейчас. Он носит название электрофореза или ионофореза.

      Последовало ещё одно, имеющее огромную важность для практической медицины открытие в области электротехники.

Первые  шаги в преддверии нового крупнейшего  открытия 

      Открытие  рентгеновского излучения приписывается Вильгельму Конраду Рентгену. Он был первым, кто опубликовал статью о рентгеновских лучах, которые он назвал икс-лучами (x-ray). Статья Рентгена под названием «О новом типе лучей» была опубликована 28-го декабря 1895 года в журнале Вюрцбургского физико-медицинского общества. Считается, однако, доказанным, что рентгеновские лучи были уже получены до этого.

      Еще 1853 г. французский физик Антуан-Филибер  Массон заметил, что высоковольтный разряд между электродами в стеклянной трубке, содержащей газ при очень низком давлении, порождает красноватое свечение (такие трубки явились первыми предшественниками современных неоновых трубок). Когда другие экспериментаторы принялись откачивать газ из трубки до большего разрежения, свечение начало распадаться на сложную последовательность отдельных светящихся слоев, цвет которых зависел от газа.

      Английский  физик Уильям Крукс с помощью  усовершенствованного вакуумного насоса достиг еще большего разрежения и  обнаружил, что свечение исчезло, а  стенки стеклянной трубки флуоресцируют зеленоватым светом. Крукс показал, что лучи испускает отрицательный электрод (помещенный внутрь трубки крестообразный предмет отбрасывал тень на противоположную стенку), и что лучи состоят из некоторой субстанции и несут отрицательный электрический заряд (ударяясь о лопасти легкого колесика, лучи приводили его во вращение, а пучок лучей отклонялся магнитом в сторону, соответствующую отрицательному заряду).

      В 1878 г. Крукс высказал гипотезу о том, что флуоресценцию вызывают лучи, когда ударяются о стеклянные стенки. Так как отрицательный электрод называется катодом, испускаемое стенками излучение получило название катодных лучей.

      22 Августа 1879 года английский ученый  Крукс сообщил о своих исследованиях  катодных лучей, о которых в то время стало известно следующее:

• При пропускании тока высокого напряжения через трубку с очень сильно разряженным газом из катода вырывается поток частичек, несущихся с огромной скоростью.
• Эти частички движутся строго прямолинейно.
• Эта лучистая энергия может производить механическое действие. Например, вращать маленькую вертушку, поставленную на её пути.
• Лучистая энергия отклоняется магнитом.
• В местах, на которое падает лучистая материя, развивается тепло. Если катоду придать форму вогнутого зеркала, то в фокусе этого зеркала могут быть расплавлены даже такие тугоплавкие материалы, как, например, сплав иридия и платины.

      Катодные  лучи – поток материальных телец  меньше атома, а именно частиц отрицательного электричества.

      Немецкий  физик Филипп фон Ленард показал, что катодные лучи могут проникать сквозь окошко в трубке, затянутое тонкой алюминиевой фольгой, и ионизовать воздух в непосредственной близости от окошка. Загадка разрешилась позднее, в 1897 г., когда английский физик Дж. Томсон установил природу частиц в катодных лучах и они получили название электронов.

      Однако  никто из них не осознал значения сделанного ими открытия и не опубликовал  своих результатов. По этой причине Рентген не знал о сделанных до него открытиях. 
 
 

Вильгельм Конрад Рентген и его открытие 

      В январе 1896 года над Европой и Америкой прокатился тайфун газетных сообщений  о сенсационном открытии профессора Вюрцбургского университета Вильгельма Конрада Рентгена. Казалось, не было газеты, которая бы не напечатала снимок кисти руки, принадлежащей, как выяснилось позже, Берте Рентген — жене профессора. А профессор Рентген, запершись у себя в лаборатории, продолжал усиленно изучать свойства открытых им лучей. Открытие рентгеновских лучей дало толчок новым исследованиям. Их изучение привело к новым открытиям, одним из которых явилось открытие радиоактивности.

       Немецкий физик  Вильгельм Конрад Рентген (1845—1923) родился  в Леннепе, небольшом городке  близ Ремшейда в Пруссии, и был  единственным ребенком в семье преуспевающего торговца текстильными товарами Фридриха Конрада Рентгена и Шарлоты Констанцы (в девичестве Фровейн) Рентген.

      В 1862 году Вильгельм поступил в Утрехтскую техническую школу. В 1865 году Рентгена зачислили студентом в Федеральный  технологический институт в Цюрихе, поскольку он намеревался стать инженером-механиком. Через три года Вильгельм получил диплом, а еще через год защитил докторскую диссертацию в Цюрихском университете. После этого Рентген был назначен Кундтом первым ассистентом в лаборатории.

      Получив кафедру физики в Вюрцбургском университете (Бавария), Кундт взял с собой и своего ассистента. Переход в Вюрцбург стал для Рентгена началом «интеллектуальной одиссеи». В 1872 году он вместе с Кундтом перешел в Страсбургский университет и в 1874 году начал там свою преподавательскую деятельность в качестве лектора по физике.

      В 1875 году Рентген стал полным (действительным) профессором физики Сельскохозяйственной академии в Гогенхейме (Германия), а  в 1876 году вернулся в Страсбург, чтобы  приступить там к чтению курса  теоретической физики.

      Экспериментальные исследования, проведенные Рентгеном  в Страсбурге, касались разных областей физики и, по словам его биографа Отто Глазера, снискали Рентгену репутацию  «тонкого классического физика-экспериментатора». В 1879 году Рентген был назначен профессором физики Гессенского университета, в котором он оставался до 1888 года, отказавшись от предложений занять кафедру физики последовательно в университетах Иены и Утрехта. В 1888 году он возвращается в Вюрцбургский университет в качестве профессора физики и директора Физического института.