揭開(kāi)X射線的秘密

    一般說(shuō)來(lái)，在正常條件下的氣體都是不導(dǎo)電的。但在特定條件下，如在一個(gè)密閉玻璃容器的兩端裝上一對(duì)電極，并加上足夠高的電壓。與此同時(shí)，開(kāi)動(dòng)與玻璃容器相連接的抽氣系統(tǒng)，容器中的氣體壓力就將會(huì)逐漸下降。一旦氣壓降到幾毫米汞柱時(shí)(一個(gè)大氣壓相當(dāng)于760毫米汞柱)，氣體就開(kāi)始導(dǎo)電，在電極間可觀測(cè)到有電流通過(guò)，并可觀察到氣體放電產(chǎn)生的光柱，其顏色和容器內(nèi)所充氣體的種類有關(guān)。如充氖氣，就呈現(xiàn)出紅色光；若充氬氣，則為淡紫藍(lán)色。生活中常見(jiàn)的霓虹燈和日光燈都是利用低壓氣體放電原理制成的。

    如果繼續(xù)抽氣，容器中的氣壓就會(huì)進(jìn)一步下降，直到0.1毫米汞柱時(shí)，放電發(fā)光現(xiàn)象就會(huì)突然消失。若再把氣壓抽到0.001毫米汞柱以下，就能在陰極對(duì)面的容器壁上觀察到熒光。這好像是從陰極上發(fā)射出了什么東西，打到對(duì)面玻璃壁上使得玻璃發(fā)光。當(dāng)時(shí)人們把從陰極上發(fā)射出的東西叫做“陰極射線”，這種用來(lái)研究氣體放電的玻璃容器叫做“陰極射線管”。

    德國(guó)物理學(xué)教授倫琴就是利用這種陰極射線管進(jìn)行科學(xué)研究的杰出代表，并用它在1895年12月28日發(fā)現(xiàn)了X射線。

    當(dāng)時(shí)倫琴正對(duì)陰極射線進(jìn)行仔細(xì)觀察研究，突然發(fā)現(xiàn)放在一米外涂有亞鉑氰化鋇(它是一種熒光物質(zhì))的紙上也能發(fā)出一種青綠色的熒光。如果去掉陰極射線管上的高電壓，陰極射線管停止工作，而亞鉑氰化鋇紙上的熒光也就同時(shí)消失。若再加上高電壓使陰極射線管重新工作，紙上的熒光就又重現(xiàn)。奇怪的是當(dāng)把紙慢慢移遠(yuǎn)時(shí)，竟然仍能見(jiàn)到閃爍的螢火。由此可知，紙上的熒光一定是由陰極射線管工作時(shí)所產(chǎn)生的。而當(dāng)時(shí)已知的陰極射線只能穿過(guò)幾厘米厚的空氣層，故一定還有一種人們?nèi)庋鬯�不能�?jiàn)到的射線穿過(guò)陰極射線管的管壁，打在紙上，結(jié)果產(chǎn)生了熒光。

    倫琴為了對(duì)這種神秘的射線能有更進(jìn)一步了解，他又繼續(xù)做了許多試驗(yàn)。例如，他用黑紙把整個(gè)陰極射線管嚴(yán)密地包封起來(lái)。又在陰極射線管和涂有熒光物質(zhì)的紙間放置上千頁(yè)厚的書(shū)，或幾厘米厚的木板，或幾毫米厚的鋁板等等。試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是紙、木板、玻璃，甚至金屬都不能擋住這種射線。這就說(shuō)明所產(chǎn)生的射線確有很強(qiáng)的穿透能力。由于當(dāng)時(shí)倫琴對(duì)這種射線的性質(zhì)還不分清楚，故就把它叫做“X射線”。后人為了紀(jì)念倫琴的功勛，也稱之謂“倫琴射線”。

    另外，倫琴還發(fā)現(xiàn)X射線能穿過(guò)墻壁，使相鄰房間內(nèi)的膠片感光。同時(shí)又發(fā)現(xiàn)它雖能容易地透過(guò)薄而輕(即密度小)的物質(zhì)，但對(duì)厚而重(即密度大)的物質(zhì)卻很難穿過(guò)。例如，倫琴曾在暗室里把某種柔軟物質(zhì)或金屬鑰匙之類的硬物質(zhì)放在照相底版上。然后，用X射線對(duì)準(zhǔn)底片進(jìn)行照射(也稱曝光)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)射線能全部穿透柔軟物質(zhì)使底片全部曝光。但在放有金屬鑰匙的底片上，卻清晰地看到了一個(gè)和鑰匙形狀一樣的未曝光區(qū)。

    倫琴的偉大發(fā)現(xiàn)是在1895年圣誕節(jié)后公諸于世的。當(dāng)時(shí)立即引起了許多物理學(xué)家的注意。特別是醫(yī)生們?cè)诳吹降谝粡堬@示人體手骨骼的照片后就更為激動(dòng)。從此，他們可利用 X射線拍片，察看病人的骨骼在何處破裂或直接尋找彈片和子彈在人體中的位置，以便及時(shí)治療。在第一次世界大戰(zhàn)期間，居里夫人就曾在法國(guó)部隊(duì)中，組織傷兵醫(yī)療服務(wù)隊(duì)，在戰(zhàn)地前線建立了第一座有 X光設(shè)備的醫(yī)療站，搶救和醫(yī)治了很多傷病員。而目前X射線在醫(yī)學(xué)上不論是診斷或治療邪得到了非常廣泛的應(yīng)用。

    X射線的發(fā)現(xiàn)大大地推動(dòng)了近代物理學(xué)的發(fā)展。就在倫琴發(fā)現(xiàn)X射線的第二年，法國(guó)人貝克勒爾從鈾鹽中發(fā)現(xiàn)了放射性。又過(guò)了一年，英國(guó)人湯姆遜發(fā)現(xiàn)了電子，等等。由于這些重大發(fā)現(xiàn)，就使得人們對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)更加深化了，人們的思維已深入到原子內(nèi)部，開(kāi)始探索原子世界的奧秘了。