X-žarki: kaj so?

Vrste sevanja

Čeprav so človeške oči v svojem načrtovanju zelo kompleksne in se lahko prilagajajo različnim razdaljam in tipom osvetlitve, zaznavajo le sončno sevanje. Hkrati znanost pozna tudi druge elektromagnetne tokove, kot so radijski valovi, infrardeči (termalni) in ultravijolični valovi, pa tudi gama in rentgenski žarki. Slednji so po svoji dolžini in lastnostih zelo podobni in se ne razlikujejo toliko po svoji fizični naravi kot pri metodi proizvodnje. Gama sevanje se pojavi med razpadanjem radioaktivnih elementov in rentgenski žarki se pojavijo, ko jih bombardirajo elektroni ali isti rentgenski žarki telesa. Ta vrsta energije je lahko zelo koristna za posameznika in predstavlja tudi resno nevarnost. Zvezde jih oddajajo (vključno s Soncem) in se pogosto uporabljajo v industriji, bolnišnicah in laboratorijih. Zato ne bo odveč naučiti se več o žarkih.

Odkrivanje rentgenskih žarkov

Če ne bi bilo radovednosti in opazovanja nemškega fizika Wilhelma Roentgena, bi človeštvo že dolgo ostalo v temi o svojem obstoju. Leta 1895 se je veliko fizikov zanimalo za naravo in lastnosti katodnih žarkov, ki so nastali kot posledica izpusta plina pri nizkem tlaku. V. Roentgen je izvedel poskuse s takšnim sevanjem, ko je opazil, da je fotografska plošča, ki ni bila daleč od odvodne cevi, začela sijati tudi, ko je bila ovita v črni papir. In potem ga je presenetil še en nenavaden pojav: dovolj je bilo oviti cev za praznjenje s papirnatim zaslonom, ki je bil predhodno navlažen v raztopini platinasto sinergičnega barija, kar je nenadoma začel sijati. In ko je znanstvenik držal roko med zaslonom in cevjo, so bili temni obrisi kosti opazni na svetlejšem ozadju celotne roke. Fizik je spoznal, da je odkril, in imenoval novo rentgensko žarkovno sevanje, kasneje pa jim je ostalo še eno ime: rentgenske žarke. Nadaljnji poskusi so pokazali, da se taki valovi pojavijo, ko se na poti hitrih elektronov pojavijo ovire, vključno s kovinskimi elektrodami.

Lastnosti rentgenskih žarkov

Sevanje, ki se je odprlo z rentgenskim posnetkom, je vplivalo na fotografsko ploščo in povzročilo ionizacijo zraka, vendar obenem ni bilo opazno, da se odbije od katere koli snovi ali se lomi. In smer njenega širjenja ni bila odvisna od elektromagnetnega polja. Močna penetracijska moč rentgenskih valov in drugih lastnosti znanstveniki pripisujejo svoji majhni dolžini. Prva predpostavka je, da so rentgenski žarki elektromagnetna valovanja ki je posledica močnega upočasnjevanja elektronov, je bila le hipoteza, ki jo je bilo treba potrditi. Te so pridobili 15 let po smrti izjemnega nemškega fizika. Ker so rentgenski žarki valovi, jih je treba označiti s pojavom difrakcije. Sprva so to želeli zaznati s prenosom sevanja skozi mikroskopske razpoke v svinčenih ploščah, vendar nič takega ni bilo opaziti.

Laue preboj

Nato je to predlagal nemški fizik M. Laue valovna dolžina premajhna, da bi opazila prelom na umetnih ovirah, nato pa so se znanstveniki odločili za uporabo kristalov z urejeno mrežo atomov. Rezultat v praksi je v celoti potrdil teoretične predpostavke: na fotografski plošči so poleg velike osrednje točke nastajale tudi redno razmaknjene majhne pege. Ta pojav je mogoče razložiti le z difrakcijo, zaradi česar je bilo mogoče določiti dolžino rentgenskega vala. Izkazalo se je, da je manjša ultravijolično sevanje in po vrstnem redu približno ustreza velikosti atoma. Frekvenca takih valov je v območju od 3 • 10 ¹⁶ do 3 • 10 ²⁰ Hz.