11366 (Великие научные эксперименты)

ТАМБОВСКИЙ ФИЛИАЛ

Федерального государственного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Московский государственный университет культуры и искусств»

(Тамбовский филиал ФГОУ ВПО МГУКИ)

Кафедра прикладной информатики

Татьяна Юрьевна Козулькова

ВЕЛИКИЕ НАУЧНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ

ЛУЧИ РЕНТГЕНА

Реферат

Студентка группы 1С

заочного отделения.

Научный руководитель:

канд.физ.-мат.наук, доцент

С.Г. Проскурин

Тамбов 2007

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ3

1 ОСТОРОЖНЫЙ УЧЕНЫЙ

2 ПОЛОЖЕНО НАЧАЛО ВЕЛИКОМУ ОТКРЫТИЮ

3 НЕПОНЯТНОЕ ЯВЛЕНИЕ: ЛУЧИ-ИКС

4 НОВЫЕ ОПЫТЫ И ПРОВЕРКИ

5 СЛАВА НА ВЕСЬ МИР

6 ПРИМЕНЕНИЕ В ЖИЗНИ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

В январе 1896 года весь земной шар облетело странное известие. Какому-то немецкому ученому удалось открыть неведомые лучи, обладающие загадочными свойствами.

Первое загадочное свойство лучей - они невидимы. Сколько бы вы ни напрягали зрение, разглядеть их невозможно. Они никак не окрашены – цвета у них нет.

Второе удивительное свойство – они проходят сквозь плотный картон, сквозь алюминий, сквозь толстые доски, сквозь оловянную бумагу. Непрозрачное для них прозрачно. От них не скроешься за деревянной стеной, за дверью. Деревянная дверь пропускает их, как стеклянная.

И третье свойство лучей – есть вещества, на которые они производят необычное действие. Кристаллы платино-цианистого бария, виллемита, сернистого цинка внезапно вспыхивают ярким светом, чуть только на них упадут невидимые лучи. Под действием невидимых лучей чернеет фотографическая пластинка. И самый воздух чудесно меняется, когда его пронизывают невидимые лучи: он приобретает новое свойство – способность пропускать электрический ток.

Газеты, напечатавшие известие о лучах, только вскользь упомянули имя человека, который совершил необыкновенное открытие: Вильгельм Конрад Рентген.

Впрочем, это имя мало, что говорило читающей публике: немногие знали, кто такой этот Рентген. Да и не все проверили газетному известию – лучи, да еще и невидимые, да еще и сквозь стенки проходят – мало ли что пишут в газетах!

ОСТОРОЖНЫЙ УЧЕНЫЙ

Вильгельм Конрад Рентген был профессором физики в баварском городишке Вюрцбурге.

Застенчивый профессор, тихим голосом читающий свои лекции с кафедры старинного университета, был мало кому известен даже в своем собственном городе. Зато его хорошо знали ученые всего мира.

Во всех двадцати пяти германских университетах не было ученого, который работал бы добросовестнее, тщательнее, осторожнее, чем физик Рентген. Множество явлений изучил он в своей лаборатории, много произвел точнейших измерений. Но далеко не обо всех своих работах, не обо всех своих опытах и открытиях сообщал Рентген в научные журналы. У него было строгое правило: он печатал статью о проделанных опытах только тогда, когда был окончательно убежден в их точности. Если оставалось хоть малейшее сомнение в правильности опыта, осторожный ученый ничего о нем не писал.

Рентген остерегался скороспелых гипотез, поспешных догадок, фантастических предположений. Он доверял только опыту. «Опыт – высший судья, - говорил Рентген. – Только опыт решает судьбу гипотезы, только опыт дает нам возможность узнать, следует ли сохранить гипотезу или нужно ее отвергнуть. В этом-то и заключается вся сила физики: исследователь природы может быть совершенно уверен в себе, потому что у него всегда есть возможность проверить на опыте все свои предположения, все свои догадки. И если опыт не подтвердить догадку, значит, она неверна, как бы ни была она заманчива и остроумна».

В 1895 году Вильгельм Конрад Рентген принялся изучать, как течет электрический ток сквозь разреженные газы.

Ученые исследовали это явление и до Рентгена. Немецкие физики Гольдштейн и Гитторф задолго до Рентгена пропускали электрический ток сквозь воздух, разреженный сильным воздушным насосом. Они построили специальные приборы, чтобы изучать этот ток, проделали первые опыты. Но многое еще оставалось неясным. Знаменитый физик Генрих Герц – тот самый Герц, который открыл радиоволны, - утверждал, что электрический ток, текущий сквозь разреженный газ, это тоже волны – колебания, похожие на колебания звука. Другую догадку высказал англичанин Крукс. Он говорил, что электрический ток в разреженном газе – это вовсе не волны, а потоки мельчайших, невидимых глазу частиц – электронов. С чудовищной скоростью – десятки тысяч километров в секунду! – летят они сквозь разреженный газ.

Мнения ученых разделились. Одни считали, что прав Генрих Герц, другие – что прав Уильям Крукс. И только недоверчивый Рентген не участвовал в этом споре. Он не был не на стороне Герца, ни на стороне Крукса.

Он упорно воздерживался от каких-либо предположений и догадок: он утверждал, что для них еще не наступило время и что нужно проделать как можно больше опытов, накопить как можно больше достоверных фактов.

В 1895 году, в последних числах октября, Рентген собрал у себя в лаборатории все нужные материалы и приборы и приступил к опытам.

ПОЛОЖЕНО НАЧАЛО ВЕЛИКОМУ ОТКРЫТИЮ

Рентген взял стеклянный шар с двумя впаянными внутрь металлическими пластинками. К обеим пластинкам было приделано по проволочке. Концы проволочек торчали наружу сквозь стеклянную стенку шара.

Затем Рентген взял сильный воздушный насос и принялся выкачивать из шара воздух. Воздух уходил прочь, и его оставалось все меньше и меньше. Когда удалось выкачать воздуха столько, что в шаре осталась одна лишь миллионная часть его, Рентген запаял шар.

Прибор для пропускания электрического тока сквозь разреженный газ был готов.

Теперь стоит только соединить концы проволочек, выходящих из шара, с полюсами машины, подающей электрическое напряжение, и ток потечет внутрь шара сквозь разреженный воздух от одной металлической пластинки до другой.

Машина, дающая высокое электрическое напряжение, у Рентгена была. Это была индукционная катушка – прибор, изобретенный в середине 19 столетия парижским механиком Румкорфом. С виду этот прибор похож на катушку с нитками, но только он гораздо больше обыкновенной катушки, и вместо ниток на него намотана проволока: десятки тысяч витков тончайшего электрического провода, покрытого надежной изоляцией.

Катушка Румкорфа внутри не пустая. В нее вставлена другая катушка - несколько сот витков проволоки, и уже не тонкой, а толстой. Две обмотки – наружная и внутренняя - предназначаются для того, чтобы повышать напряжение, электрического тока. Если через внутреннюю обмотку пропустить переменный, прерывистый электрический ток, то и по наружной обмотке потечет прерывистый ток, но напряжение его будет в десятки, в сотни раз больше! катушки Румкорфа - это преобразователь электрического тока: токи низкого напряжения она преобразует, превращает в токи высокого напряжения. С помощью катушки Румкорфа можно создавать мощные электрические разряды, электрически искры.

Индукционная катушка, которая была у Рентгена, давала электрические искры длиной в 10-15 сан­тиметров.

Ее-то оп и соединил с концами проволочек: своего стек­лянного шара. Послышался сильный и частый треск - это в катушке Румкорфа задрожал молоточек, размыкающий и замыкающий прерывистый ток во внутренней обмот­ке. И сейчас же по всем виткам наружной обмотки пробежал другой ток – ток высокого напряжения. Он устремился по проволочкам в стеклянный шар и проло­жил себе дорогу сквозь разреженный воздух. Он тек от одной металлической пластинки до другой, и вот на стеклянных стенках шара вспыхнуло слабое зеленоватое сияние.

Так начались опыты Рентгена.

А через несколько дней, 8 ноября 1895 года, Рентген обнаружил необычайное явление.

Случилось это так.

Был вечер. Ассистенты, целый день трудившиеся над своими измерениями, усталые разошлись по домам. Рентген остался в лаборатории один. Он собирался работать до поздней ночи. Трещал молоточек индукционной катушки, зеленовато-желтый свет струился от стенок стеклянного баллона. Это был уже не первый баллон, не тот стеклянный шар, с которым Рентген начал свои опыты. В течение последней недели он изготовил несколько стеклянных баллонов, и все они были разные. Одни имели форму шара, другие - форму груши, третьи были узкими и длин­ными стеклянными трубками. В одних баллонах был разреженный воздух, в других - разреженный азот, водород, кислород. Но в каждый баллон - и в шар, и в трубку, и в грушу, и в баллон с кислородом, и в бал­лон с азотом были одинаково впаяны металлические пластинки, и изо всех баллонов торчали наружу тонкие проволочки. В этот вечер Рентген занимался тем, что по очереди придвигал свои баллоны к индукционной катушке и пропускал сквозь них электрический ток. Он хотел вы­яснить, как, отражается на электрическом токе степень разреженности газа, форма баллона, форма и располо­жение металлических пластинок.

Результаты своих наблюдений Рентген аккуратно вносил в лабораторный дневник.

Часы пробили одиннадцать. Рентгена клонило ко сну. Он накрыл последний баллон плотным картонным футляром. Оставалось только разомкнуть ток в индукционной катушке, погасить свет и уйти. Но по рассе­янности Рентген позабыл выключить катушку. Он по­гасил свет и уже направился было к дверям, когда треск молоточка вывел его из задумчивости. Рентген вернулся, и вот тут-то его глазам представилось удиви­тельное зрелище.

На столе - не на том столе, где стоял стеклянный баллон, а на соседнем - мерцало странное сияние. Ту­склым зеленовато-желтым огнем горел какой-то малень­кий предмет. Рентген в темноте направился к столу, чтобы посмотреть, в чем там дело.

Оказалось, что светится кусочек бумаги. Бумага бы­ла не простая: она была покрыта с одной стороны тол­стым слоем плaтино-цианистого бария. Это вещество имеет обыкновение светиться, если на него упадут сол­нечные лучи. Но ведь на дворе ночь, в комнате пол­ная тьма. Почему же светится платино-цианистый барий?

В полной тьме Рентген нащупал рубильник и разомкнул ток.

Бумага, которую он держал в руке, сейчас же перестала светиться.

Он снова выключил ток. Бумага засверкала снова. Снова выключил. И бумага опять погасла.

Рентген уже и не думал уходить из лаборатории.

НЕПОНЯТНОЕ ЯВЛЕНИЕ: ЛУЧИ-ИКС

Рентген решил исследовать непонятное яв­ление. Что заставляет бумагу светиться? Индукционная ли катушка, по обмотке которой бежит электрический ток, или стеклянный баллон, в котором ток проходит сквозь разреженный газ?

Для проверки Рентген решил убрать баллон и сое­динить катушку с чем-нибудь другим, ну хотя бы с двумя металлическими шариками, которыми пользуются в лаборатории для изучения электрических искр.

Так он и сделал. Опять затрещал молоточек, и снова побежал по катушке ток, но теперь уже он не уходил в баллон с разреженным газом, а проскакивал электрической искрой между металлическим шариками.

Рентген посмотрел на бумагу с платино-цианистым барием. Бумага как бумага. Никакого сияния.

Тогда он снова соединил катушку с баллоном, и бу­мага вспыхнула снова.

Сомнений больше не оставалось. Индукционная катушка тут ни при чем. Она одна не может заставить бумагу светиться. Все дело в баллоне: когда сквозь бал­лон с разреженным воздухом проходит электрический ток, тогда-то и светится платино-цианистый барий.

Значит, под действием тока стеклянный баллон с разреженным газом приобретает какую-то особую, таинственную силу.

Что же это за невидимая сила, проходящая не только сквозь стеклянные стенки баллона, но и сквозь картонный футляр, прикрывающий этот баллон?

Всю ночь с 8 на 9 ноября 1895 года Рентген провел без сна у себя в лаборатории.

Рентген решил назвать неизвестное, вновь открытое им явление «лучами икс». Икс- это латин­ская буква. В алгебре этой буквой принято обозначать неизвестные величины.

И в самом деле, обнаруженная Рентгеном «сила» была совершенно неизвестной величиной.

Много ли знал о ней сам Рентген? Всего только три вещи.

Он знал, что для того, чтобы вызвать ее, нужно сквозь баллон с разреженным газом пропустить электрический ток.

Еще он знал, что она заставляет платино-цианистый барий светиться.

И еще он знал, что она свободно проходит сквозь картон: ведь платино-цианистый барий был отделен от баллона картонным футляром, и все-таки лучи икс, ис­пускаемые баллоном, достигли бумаги.

Вот и все, что Рентген знал о лучах икс.И он решил продолжать свои опыты до тех пор, пока неизвестная сила не превратится в известную.

НОВЫЕ ОПЫТЫ И ПРОВЕРКИ

Наступили беспокойные для Рентгена дни.

Он все еще не был уверен в том, что его наблюдения верны. А что если все это ему только показалось? Что если оп поддался оптическому обману, самовнушению? Действительно ли лучи икс существуют?

Долгое время Рентген, по своему обыкновению, никому не рассказывал о неожиданном открытии. Его близкий друг, профессор зоологии Бовери, впоследствии вспоминал, что в ноябре 1895 года Рентген как-то вскользь сказал ему: «Кажется, я сделал интересное открытие, но нужно еще проверить правильность моих наблюдений». А своим ассистентам Рентген не сказал даже и этого.

Он запирался один в своей лаборатории и с самого раннего утра до позднего вечера ставил опыт за опы­том. Иногда он и ночи проводил за работой, только изредка урывая часок-другой для сна. После достопа­мятной ночи с 8 на 9 ноября у него в лаборатории по­явилась складная походная койка.

Окна в лаборатории оп завесил тяжелыми темными шторами, опасаясь, что дневной свет может помешать ему, увидеть слабое зелено-желтое свечение платино­-цианистого бария.

Рентген изучал действие загадочных лучей.

Он поставил - между светящейся бумагой и баллоном толстую книгу, в которой было больше тысячи страниц.

Бумажка продолжала светиться.

3начит, икс-лучи проникают не только через тонкий картон, но и через толстый слой бумаги, через книгу в тысячу страниц.

Рентген заменил книгу колодой карт. Икс-лучи победили и колоду. Тогда Рентген поставил между бу­магой и баллоном две колоды сразу. Лучи взяли и это препятствие: бумага по-прежнему светилась, хотя и не так сильно, как раньше. доску толщиной в полтора дюйма, эбонитовую пластинку, лист оловянной бумаги.

Икс-лучи прошли и через доску, и через эбонит, и через оловянную бумагу.

И только тридцать листов этой оловянной бумаги, сложенных вместе, оказались для икс-лучей труднопреодолимой преградой: свечение платино-цианистого бария ослабело, померкло.