|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
KHÁM PHÁ KHOA HỌC QUAN TRỌNG NHẤT
bức xạ tia X. Lịch sử và bản chất của khám phá khoa học
Cẩm nang / Những khám phá khoa học quan trọng nhất Vào tháng 1896 năm XNUMX, một cơn bão báo chí đưa tin về khám phá giật gân của giáo sư Wilhelm Conrad Roentgen của Đại học Würzburg đã quét qua Châu Âu và Châu Mỹ. Dường như không có tờ báo nào lại không đăng bức ảnh một bàn tay mà sau này hóa ra là của Bertha Roentgen, vợ của giáo sư. Và giáo sư Roentgen, bị nhốt trong phòng thí nghiệm của mình, tiếp tục nghiên cứu chuyên sâu các tính chất của tia mà ông đã khám phá ra. Việc phát hiện ra tia X đã thúc đẩy những nghiên cứu mới. Nghiên cứu của họ đã dẫn đến những khám phá mới, một trong số đó là việc phát hiện ra chất phóng xạ. Nhà vật lý người Đức Wilhelm Konrad Roentgen (1845-1923) sinh ra ở Lennep, một thị trấn nhỏ gần Remscheid ở Phổ, và là con duy nhất của một thương gia dệt may thành công, Friedrich Conrad Roentgen và Charlotte Constance (nee Frowijn) Roentgen. Năm 1862, Wilhelm vào trường kỹ thuật Utrecht. Năm 1865, Roentgen được ghi danh là sinh viên của Học viện Công nghệ Liên bang ở Zurich, vì ông có ý định trở thành một kỹ sư cơ khí. Ba năm sau, Wilhelm nhận bằng tốt nghiệp, và một năm sau anh bảo vệ luận án tiến sĩ tại Đại học Zurich. Sau đó, Roentgen được Kundt bổ nhiệm làm trợ lý thứ nhất trong phòng thí nghiệm. Sau khi nhận ghế chủ nhiệm khoa vật lý tại Đại học Würzburg (Bavaria), Kundt đã mang theo trợ lý của mình. Việc chuyển đến Würzburg là khởi đầu của một "cuộc phiêu lưu trí tuệ" cho Roentgen. Năm 1872, cùng với Kundt, ông chuyển đến Đại học Strasbourg và năm 1874 bắt đầu sự nghiệp giảng dạy của mình ở đó với tư cách là một giảng viên vật lý. Năm 1875, Roentgen trở thành giáo sư vật lý chính thức (thực sự) tại Học viện Nông nghiệp ở Hohenheim (Đức), và năm 1876, ông trở lại Strasbourg để bắt đầu đọc một khóa học về vật lý lý thuyết ở đó. Nghiên cứu thực nghiệm do Roentgen thực hiện ở Strasbourg đã chạm đến nhiều ngành vật lý khác nhau và theo lời của người viết tiểu sử Otto Glaser, Roentgen đã mang lại danh tiếng là "nhà vật lý thực nghiệm cổ điển tinh tế". Năm 1879, Roentgen được bổ nhiệm làm giáo sư vật lý tại Đại học Hesse, nơi ông ở lại cho đến năm 1888, từ chối các đề nghị liên tiếp đảm nhận vị trí chủ nhiệm bộ môn vật lý tại các trường đại học Jena và Utrecht. Năm 1888, ông trở lại Đại học Würzburg với tư cách là giáo sư vật lý và giám đốc Viện Vật lý. Năm 1894, khi Roentgen được bầu làm hiệu trưởng trường đại học, ông bắt đầu nghiên cứu thực nghiệm về sự phóng điện trong ống chân không thủy tinh. Vào tối ngày 8 tháng 1895 năm XNUMX, Roentgen, như thường lệ, đang làm việc trong phòng thí nghiệm của mình, nghiên cứu tia cathode. Khoảng nửa đêm, cảm thấy mệt mỏi, anh chuẩn bị ra về, nhìn quanh phòng thí nghiệm, anh tắt đèn, định đóng cửa lại thì chợt nhận thấy trong bóng tối có một điểm sáng nào đó. Hóa ra một màn hình làm bằng bari bluehydride đang phát sáng. Tại sao nó lại phát sáng? Mặt trời đã lặn từ lâu, đèn điện không thể phát sáng, ống âm cực đã tắt, ngoài ra còn được che bằng một tấm bìa cứng màu đen. X-quang nhìn ống âm cực một lần nữa và tự trách mình: hóa ra là anh ta quên tắt nó. Cảm nhận được công tắc, nhà khoa học tắt máy thu. Ánh sáng của màn hình cũng biến mất; bật lại điện thoại - và ánh sáng lại xuất hiện. Điều này có nghĩa là sự phát sáng là do ống âm cực gây ra! Nhưng bằng cách nào? Suy cho cùng, các tia âm cực bị trì hoãn bởi lớp vỏ, và khe hở không khí dài hàng mét giữa ống và màn hình chính là lớp áo giáp cho chúng. Do đó bắt đầu sự ra đời của khám phá. Sau khi bình phục sau cơn kinh ngạc nhất thời, Roentgen bắt đầu nghiên cứu hiện tượng được phát hiện và các tia mới mà ông gọi là tia X. Để hộp trên ống để che tia âm cực, anh bắt đầu di chuyển quanh phòng thí nghiệm với màn hình trên tay. Hóa ra một mét rưỡi đến hai mét không phải là rào cản đối với những tia chưa biết này. Chúng dễ dàng xuyên qua sách, thủy tinh, staniol... Và khi bàn tay của nhà khoa học nằm trong đường đi của những tia không xác định, anh ta nhìn thấy hình bóng xương của cô ấy trên màn hình! Tuyệt vời và đáng sợ! Nhưng đây chỉ là một phút, bởi vì bước tiếp theo của Roentgen là đến tủ nơi đặt các tấm ảnh: anh cần ghi lại những gì anh nhìn thấy trong bức ảnh. Thế là bắt đầu một cuộc thử nghiệm đêm mới. Nhà khoa học phát hiện ra rằng các tia chiếu sáng tấm này, chúng không phân kỳ hình cầu xung quanh ống mà có một hướng nhất định... Vào buổi sáng, kiệt sức, Roentgen về nhà nghỉ ngơi một chút, rồi lại bắt đầu làm việc với những tia sáng không rõ. Hầu hết các nhà khoa học sẽ ngay lập tức công bố một khám phá như vậy. Mặt khác, Roentgen tin rằng thông điệp sẽ ấn tượng hơn nếu có thể đưa ra một số dữ liệu về bản chất của các tia do ông phát hiện, bằng cách đo các đặc tính của chúng. Vì vậy, anh ấy đã làm việc chăm chỉ trong năm mươi ngày, thử nghiệm mọi giả định nảy ra trong đầu mình. Tia X đã chứng minh rằng các tia đến từ ống chứ không phải từ bất kỳ bộ phận nào khác của thiết bị. Ngay trước thềm năm mới, vào ngày 28 tháng 1895 năm XNUMX, Roentgen quyết định làm quen với các đồng nghiệp về công việc đã hoàn thành. Trên ba mươi trang, ông mô tả các thí nghiệm đã thực hiện, in bài báo dưới dạng một tập tài liệu riêng và gửi nó cùng với các bức ảnh cho các nhà vật lý hàng đầu của châu Âu. Roentgen viết trong lần giao tiếp đầu tiên: “Có thể nhìn thấy huỳnh quang và không phụ thuộc vào việc tờ giấy được đưa lên với mặt được tráng hay không phủ bari platin-xyanogen. Huỳnh quang có thể nhận thấy ngay cả khi ở khoảng cách hai mét từ ống. ” "Có thể dễ dàng xác minh rằng nguyên nhân của huỳnh quang đến từ ống phóng điện chứ không phải từ bất kỳ vị trí nào trong dây dẫn." Roentgen cho rằng sự phát huỳnh quang là do một số loại tia (ông gọi là tia X) đi qua bìa cứng màu đen của vỏ ống, tia sáng không nhìn thấy và không nhìn thấy được thông thường. Vì vậy, trước hết, ông đã nghiên cứu khả năng hấp thụ của các chất khác nhau liên quan đến tia X. Ông phát hiện ra rằng tất cả các cơ thể đều có thể thấm được tác nhân này, nhưng ở những mức độ khác nhau. Các chùm sáng xuyên qua một cuốn sách dày 1000 trang, qua một bộ bài đôi. Ván vân sam dày từ 2 đến 3 cm hấp thụ tia rất ít. Một tấm nhôm dày khoảng 15 mm, mặc dù nó làm suy yếu các tia rất nhiều, nhưng không phá hủy hoàn toàn chúng. "Nếu bạn giữ tay giữa ống phóng điện và màn hình, bạn có thể thấy bóng đen của xương trong đường viền mờ của chính bóng bàn tay." Các tia này tác động lên một tấm chụp ảnh, và "bạn có thể chụp ảnh trong một căn phòng có ánh sáng, sử dụng một tấm được bọc trong một băng cassette hoặc trong một vỏ giấy." Tuy nhiên, Roentgen không thể phát hiện sự phản xạ hay khúc xạ của tia X. Tuy nhiên, ông khẳng định rằng, nếu sự phản xạ chính xác "không xảy ra, tuy nhiên, các chất khác nhau hoạt động liên quan đến tia X theo cách tương tự như môi trường đục liên quan đến ánh sáng." Do đó, Roentgen đã thiết lập sự thật quan trọng về sự tán xạ tia X của vật chất. Tuy nhiên, tất cả những nỗ lực của ông để phát hiện sự giao thoa của tia X đều cho kết quả âm tính. Một kết quả âm tính cũng được đưa ra bởi những nỗ lực làm chệch hướng các tia bằng từ trường. Từ đó Roentgen kết luận rằng tia X không đồng nhất với tia catốt, nhưng bị kích thích bởi chúng trong thành thuỷ tinh của ống phóng điện. Trong phần kết của báo cáo của mình, Roentgen thảo luận về câu hỏi về bản chất có thể có của các tia mà ông đã phát hiện ra: "Nếu chúng ta hỏi tia X thực sự là gì (chúng không thể là tia âm cực), thì khi đánh giá bằng hoạt động hóa học cường độ cao và sự phát huỳnh quang của chúng, chúng ta có thể quy chúng là tia cực tím. Nhưng trong trường hợp này, chúng ta ngay lập tức gặp phải những trở ngại nghiêm trọng. Thật vậy, nếu Tia X là ánh sáng tử ngoại, khi đó ánh sáng này phải có các tính chất: a) khi truyền từ không khí sang nước, cacbon đisulfua, nhôm, muối mỏ, thủy tinh, kẽm, v.v., không gặp bất kỳ sự khúc xạ đáng chú ý nào; b) không có bất kỳ phản ánh chính xác đáng chú ý nào từ các cơ quan này; c) không bị phân cực bởi tất cả các phương tiện thông thường; d) sự hấp thụ của nó không phụ thuộc vào bất kỳ đặc tính nào của cơ thể, ngoại trừ tỷ trọng. Do đó, cần phải giả định rằng những tia cực tím này hoạt động hoàn toàn khác với các tia hồng ngoại, khả kiến và tia cực tím đã biết cho đến nay. Tôi không thể quyết định điều này và bắt đầu tìm kiếm một lời giải thích khác. Một số mối quan hệ giữa tia mới và tia sáng dường như tồn tại. Điều này được biểu thị bằng hình ảnh bóng, huỳnh quang và các hiệu ứng hóa học được tạo ra bởi cả hai loại tia. Từ lâu, người ta đã biết rằng, ngoài dao động ánh sáng ngang, ête cũng có thể có dao động dọc. Một số nhà vật lý tin rằng chúng phải tồn tại. Tất nhiên, sự tồn tại của chúng vẫn chưa được chứng minh rõ ràng, và do đó tính chất của chúng vẫn chưa được nghiên cứu bằng thực nghiệm. Không nên cho rằng các tia mới là do dao động dọc trong ête? Tôi phải thú nhận rằng tôi ngày càng nghiêng về quan điểm này, và tôi có quyền tự do bày tỏ giả định này ở đây, mặc dù tất nhiên tôi biết rằng nó cần được chứng minh thêm. Vào tháng 1896 năm 45 Roentgen thực hiện một cuộc liên lạc thứ hai. Trong cuộc trao đổi này, ông mô tả các thí nghiệm về hoạt động ion hóa của các tia và nghiên cứu sự kích thích của tia X bởi các vật thể khác nhau. Kết quả của những nghiên cứu này, ông tuyên bố rằng "không có một vật rắn nào mà dưới tác dụng của tia âm cực sẽ không kích thích tia X." Điều này khiến Roentgen phải thiết kế lại ống để tạo ra tia X cường độ cao. "Tôi đã sử dụng thành công ống phóng điện của thiết bị sau đây trong vài tuần. Cực âm của nó là một chiếc gương nhôm lõm, ở tâm độ cong của nó, ở góc XNUMX độ so với trục của gương, là một tấm bạch kim. được đặt, đóng vai trò như một cực dương. " "Trong ống này, tia X thoát ra từ cực dương. Dựa trên các thí nghiệm với các ống có kiểu dáng khác nhau, tôi đã đi đến kết luận rằng cường độ của tia X cho dù vị trí kích thích của tia là không quan trọng. cực dương hay không. " Bằng cách này, Roentgen đã thiết lập các đặc điểm thiết kế cơ bản của ống tia X với một cực âm bằng nhôm và một chất chống cực âm bằng bạch kim. Khám phá về Roentgen đã gây ra một tiếng vang lớn không chỉ trong giới khoa học mà còn trong toàn xã hội. Mặc dù tiêu đề khiêm tốn được đặt cho bài báo của ông bởi Roentgen: "Về một loại tia mới. Thông tin liên lạc sơ bộ", nó đã khơi dậy sự quan tâm lớn ở các quốc gia khác nhau. Giáo sư Eksper người Viennese đã báo cáo về việc phát hiện ra các tia vô hình mới cho tờ báo New Free Press. Tia Roentgen nhanh chóng được tìm thấy ứng dụng thực tế trong y học và công nghệ, nhưng vấn đề về bản chất của chúng vẫn là một trong những vấn đề quan trọng nhất trong vật lý. Tia X làm dấy lên tranh cãi giữa bản chất hạt và sóng của ánh sáng, và nhiều thí nghiệm đã được thực hiện để giải quyết vấn đề. Năm 1905, Charles Barkla, người đoạt giải Nobel năm 1917 về nghiên cứu tia X (1877-1944), đã thực hiện phép đo các tia tán xạ này, tận dụng khả năng phóng điện của tia X đối với các cơ thể nhiễm điện. Cường độ của các tia có thể được xác định bằng cách đo tốc độ mà dưới tác dụng của chúng, một kính điện được phóng ra, ví dụ, với những chiếc lá vàng. Barkla trong một thí nghiệm xuất sắc đã nghiên cứu các đặc tính của bức xạ tán xạ, gây ra hiện tượng tán xạ thứ cấp của nó. Ông nhận thấy rằng bức xạ bị phân tán ở 90 độ không thể bị phân tán lại ở 90 độ. Đây là bằng chứng thuyết phục rằng tia X là sóng ngang. Những người ủng hộ quan điểm cụ thể cũng không ở yên. William Henry Bragg (1862–1942) coi dữ liệu của mình là bằng chứng rằng tia Roentgen là hạt. Ông lặp lại các quan sát của Roentgen và bị thuyết phục về khả năng phóng điện của các vật thể tích điện của tia X. Người ta thấy rằng hiệu ứng này là do sự hình thành các ion trong không khí. Bragg phát hiện ra rằng quá nhiều năng lượng được chuyển đến các phân tử khí riêng lẻ để nó chỉ được chuyển qua một phần nhỏ của mặt trước sóng liên tục. Giai đoạn mâu thuẫn rõ ràng này - vì các kết quả của Barkle và Bragg không thể dung hòa được với nhau - đã kết thúc đột ngột vào năm 1912 chỉ bằng một thí nghiệm duy nhất. Thí nghiệm này được thực hiện thông qua sự kết hợp hài hòa giữa ý tưởng và con người và có thể được coi là một trong những thành tựu vĩ đại nhất của vật lý. Bước đầu tiên được thực hiện khi nghiên cứu sinh Ewald chuyển sang nhà vật lý lý thuyết Max Laue (1879–1960). Ý tưởng của Ewald, mà Laue quan tâm, như sau. Để kiểm tra tia X có phải là sóng hay không, phải tiến hành thí nghiệm nhiễu xạ. Tuy nhiên, bất kỳ hệ thống nhiễu xạ nhân tạo nào rõ ràng là quá thô. Nhưng tinh thể là một cách tử nhiễu xạ tự nhiên, mịn hơn nhiều so với bất kỳ cách tử nhân tạo nào. Tia X có thể bị nhiễu xạ bởi các tinh thể? Laue không phải là người thử nghiệm và cần sự giúp đỡ. Ông quay sang Sommerfeld (1868–1951) để xin lời khuyên, nhưng ông không ủng hộ ông, nói rằng chuyển động nhiệt sẽ làm xáo trộn rất nhiều cấu trúc chính xác của tinh thể.Sommerfeld từ chối cho phép một trong những trợ lý của ông, Friedrich, lãng phí thời gian vào những điều vô nghĩa như vậy thí nghiệm. May mắn thay, Friedrich có quan điểm khác và với sự giúp đỡ của người bạn Knipping (1883–1935), ông đã thực hiện thí nghiệm này một cách bí mật. Họ đã chọn một tinh thể đồng sunfat - những tinh thể này có sẵn ở hầu hết các phòng thí nghiệm - và lắp ráp hệ thống lắp đặt. Lần tiếp xúc đầu tiên không mang lại kết quả nào; tấm được đặt giữa ống - nguồn tia X - và tinh thể, vì người ta tin rằng tinh thể sẽ hoạt động như một cách tử nhiễu xạ phản xạ. Trong thí nghiệm thứ hai, Knipping nhất quyết đặt các tấm ảnh ở tất cả các mặt xung quanh tinh thể: xét cho cùng, mọi khả năng đều phải được tính đến. Trên một trong những cái đĩa, nằm phía sau tinh thể trong đường đi của chùm tia X, hiệu ứng mà chúng đang tìm kiếm đã được tìm thấy. Đây là cách nhiễu xạ tia X được phát hiện. Năm 1914, Laue được trao giải Nobel cho khám phá này. Năm 1913, G. V. Wulff ở Nga, cha và con trai Bragg ở Anh, đã lặp lại thí nghiệm của Laue và những người bạn của ông với một thay đổi đáng kể: họ hướng tia X vào các tinh thể ở các góc khác nhau so với bề mặt của chúng. So sánh các hình ảnh tia X thu được trong trường hợp này trên các tấm ảnh cho phép các nhà nghiên cứu xác định chính xác khoảng cách giữa các nguyên tử trong tinh thể. Braggs được trao giải Nobel năm 1915. Vì vậy, hai sự thật khoa học cơ bản đến với vật lý: tia x có tính chất sóng giống như tia sáng; Với sự trợ giúp của tia X, bạn không chỉ có thể khám phá cấu trúc bên trong của cơ thể con người mà còn có thể tìm hiểu sâu bên trong các tinh thể. Sử dụng tia X, các nhà khoa học giờ đây có thể dễ dàng phân biệt tinh thể với các vật thể vô định hình, phát hiện sự thay đổi trong chuỗi nguyên tử ở độ sâu của kim loại và chất bán dẫn không trong suốt với ánh sáng, xác định những thay đổi nào trong cấu trúc của tinh thể xảy ra trong quá trình nung nóng mạnh và làm lạnh sâu, nén và căng thẳng. Roentgen đã không lấy bằng sáng chế, đưa khám phá của mình cho cả nhân loại. Điều này giúp các nhà thiết kế từ khắp nơi trên thế giới có thể phát minh ra nhiều loại máy chụp X-quang. Các bác sĩ muốn tìm hiểu càng nhiều càng tốt về bệnh tật của bệnh nhân của họ với sự trợ giúp của tia X. Chẳng bao lâu họ đã có thể phán đoán không chỉ về tình trạng gãy xương mà còn về đặc điểm cấu trúc của dạ dày, về vị trí của các vết loét và khối u. Thông thường, dạ dày trong suốt khi chụp X-quang, và nhà khoa học người Đức Rieder đề nghị cho người bệnh ăn trước khi chụp ảnh ... cháo bari sulphat. Bari sulphat vô hại đối với cơ thể và ít trong suốt đối với tia X hơn nhiều so với cơ hoặc các mô bên trong. Các bức ảnh cho thấy bất kỳ sự thu hẹp hoặc mở rộng nào của các cơ quan tiêu hóa của con người. Trong các ống tia X gần đây, một vòng xoắn vonfram nóng bức xạ một dòng electron, chống lại catốt của các tấm mỏng bằng sắt hoặc vonfram. Các êlectron đánh bật một luồng tia X mạnh ra khỏi chất phản quang cực. Những nguồn tia X mạnh mẽ đã được tìm thấy bên ngoài Trái đất. Ở độ sâu của tân tinh và siêu tân tinh, các quá trình diễn ra trong đó bức xạ tia X cường độ cao xuất hiện. Bằng cách đo dòng bức xạ tia X tới Trái đất, các nhà thiên văn học có thể đánh giá các hiện tượng xảy ra cách hành tinh của chúng ta hàng tỷ km. Một lĩnh vực khoa học mới đã xuất hiện - thiên văn học tia X... Công nghệ của thế kỷ XNUMX không thể, nếu không có phân tích tia X, có thể xử lý chòm sao tuyệt đẹp của nhiều vật liệu khác nhau mà ngày nay nó có sẵn. Tác giả: Samin D.K.
▪ Logarit ▪ Lý thuyết ngôn ngữ của Humboldt
Da nhân tạo để mô phỏng cảm ứng
15.04.2024 Cát vệ sinh cho mèo Petgugu Global
15.04.2024 Sự hấp dẫn của những người đàn ông biết quan tâm
14.04.2024
▪ Động cơ điện BMW thế hệ thứ 5 không có nam châm đất hiếm ▪ Dung lượng của đĩa quang sẽ tăng lên đáng kể ▪ Tai nghe không dây âm thanh nổi PHILIPS OM6777
▪ phần của trang web Nhà máy công nghệ tại nhà. Lựa chọn các bài viết ▪ bài báo Vật lý y tế. Giường cũi ▪ bài viết Gỗ có hoạt động như một bộ lọc không khí? đáp án chi tiết ▪ Bài báo Làm việc trên máy khoan. Hướng dẫn tiêu chuẩn về bảo hộ lao động ▪ bài viết Nhà máy điện gió tự chế. Sạc pin. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua |
Chúng tôi giới thiệu các bài viết thú vị razdela 
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này