5.Рентгенівське випромінювання

Серед усіх видів електромагнітного випромінювання особливе місце посідають рентгенівські промені. У повсякденному житті ми часто стикаємося з цією назвою, особливо тоді, коли довідуємося про стан свого здоров'я, проходячи обстеження в «рентгенівському» кабінеті лікарні чи поліклініки. Довжина хвилі цього випромінювання менша 6 нм. Для генерування рентгенівського випромінювання застосовують спеціальні електронні прилади, які називають рентгенівськими трубками (мал. 4.82).

Це скляний або металевий балон, з якого викачане повітря. У балоні змонтовано два електроди, один з яких (катод) підігрівається спеціальною спіраллю, по якій пропускають електричний струм. Унаслідок нагрівання з катода вилітає потік електронів, і навколо нього утворюється електронна хмарка. Якщо до катода і другого електрода (анода) прикласти високу напругу, то електрони почнуть рухатися від катода до анода, прискорюючись електричним полем у проміжку катоданод. Унаслідок гальмування електронів речовиною анода з'являється електромагнітне випромінювання, яке дістало назву рентгенівського. Спектр цього випромінювання досить широкий і містить різні довжини хвиль, а тому є суцільним. Це пояснюють тим, що електрони, які потрапляють на анод, мають різні швидкості. Збільшення прискорювальної напруги між анодом і катодом зумовлює розширення спектра, в якому з'являються хвилі все меншої довжини. За досить високої напруги у рентгенівському випромінюванні починають переважати хвилі певних довжин. Вони утворюють так званий характеристичний спектр рентгенівського випромінювання. За цим спектром визначають внутрішню будову речовини та її хімічний склад.

Спосіб вимірювання довжини хвиль рентгенівського випромінювання запропонував німецький фізик М. Лауе в 1912 р. У його основу покладено явище дифракції цих хвиль на природних кристалах, які для рентгенівських променів є своєрідними дифракційними ґратками.

Цікава і драматична історія відкриття рентгенівських променів. Перші вакуумні трубки для одержання Х-променів (таку назву спочатку мало невідоме випромінювання) були створені видатним фізиком, українцем за походженням Іваном Пулюєм, який тривалий час жив і працював у Австрії.

Він першим довів, що випромінювання з вакуумних трубок, по яких проходить електричний струм, має хвильові властивості. Учений не тільки встановив їхню природу, а й дослідив їхні основні властивості. Одержані І. Пулюєм фотознімки внутрішніх органів людини дотепер публікуються в навчальній літературі. Однак сталося так, що про відкриття нового виду електромагнітного випромінювання першим повідомив німецький фізик В. Рентген у 1895 р. Після публікацій В. Рентгена відкрите випромінювання почали називати рентгенівським.

Рентгенівське випромінювання має велику проникну здатність, тому його використовують у промисловості для дослідження внутрішньої будови та виявлення дефектів металевих деталей.

Це випромінювання чинить сильну фізіологічну дію на людський організм і може за тривалого впливу спричинити важкі, часто невиліковні недуги. У зв'язку з цим лікарі не рекомендують знаходитися близько біля електронних приладів, які працюють під високою напругою. Одним із таких приладів є кінескоп телевізора чи комп'ютера. Оскільки електрони в кінескопі прискорюються високою напругою (десятки тисяч вольт), то від екрана, на який потрапляють електрони, поширюються рентгенівські промені. Хоча їхня інтенсивність не така велика, як у спеціально виготовлених рентгенівських трубках, однак тривала дія на організм людини може призвести до захворювання.

ЗАПИТАННЯ

1. Чому електромагнітні хвилі мають різні довжини?

2. Чи існують у природі закони, які обмежують довжину електромагнітної хвилі?

3. Як побудована логарифмічна шкала електромагнітних хвиль?

4. На які діапазони поділяють шкалу електромагнітних хвиль?

5. За якими ознаками виділяють діапазони електромагнітних хвиль?

6. На які частини поділяють радіодіапазон хвиль?

7. Чому в разі використання коротких хвиль досягають значних відстаней зв'язку?

8. У чому полягає причина відмінності у процесі поширення коротких хвиль: удень і вночі; влітку і взимку?

9. Які властивості ультракоротких хвиль?

10. Чому ультракороткі хвилі в наш час набули широкого застосування?

11. Які основні властивості інфрачервоних променів?

12. Що є джерелом інфрачервоного випромінювання?

13. Яке практичне застосування мають інфрачервоні промені?

14. Яке електромагнітне випромінювання називають інфрачервоним?

15. Яке електромагнітне випромінювання називають ультрафіолетовим?

16. Які основні властивості ультрафіолетового випромінювання?

17. Де застосовують ультрафіолетове випромінювання?

18. Як ультрафіолетове випромінювання взаємодіє з речовиною?

19. Яке електромагнітне випромінювання називають рентгенівським?

20. Як одержують рентгенівське випромінювання?

21. Які основні властивості рентгенівського випромінювання?

22. Хто з учених відкрив рентгенівські промені?

23. Де застосовують рентгенівські промені на практиці?

24. Чи можна змінювати довжину хвилі рентгенівського випромінювання і як?

25. Яким способом вимірюють довжину хвилі рентгенівського випромінювання?

26. Чим відрізняється характеристичний спектр рентгенівського випромінювання від суцільного?