伦琴的发现：X射线与化学史的关联

2023-11-24 理论教育版权反馈

【摘要】：X射线是直线传播的，在通过棱镜时不发生反射和折射，不被透镜聚焦。X射线能使荧光物质发出荧光。伦琴一次检验铅对X射线的吸收能力时，意外地看到了他自己拿铅片的手的骨髂轮廓。X射线的发现具有十分重大的意义，它是19世纪末20世纪初发生的物理学革命的开端。以X射线晶体衍射现象为基础建立起来的X射线晶体学，是现代结构化学的基石之一。伦琴由于发现X射线，于1901年成为第一个诺贝尔物理学奖获得者。

X射线是1895年德国物理学家伦琴（Rontgen W.K.1845～1923年）发现的。1895年11月8日晚，伦琴为了进一步研究阴极射线的性质，他用黑色薄纸板把一个克鲁克斯管严密地套封起来，在完全暗的室内做实验。在接上高压电流进行实验中，他意外地发现在放电管一米以外的一个荧光屏（涂有荧光物质铂氰化钡的纸屏）上发生亮的光辉。一切断电源，荧光就立即消失。这个现象使他非常惊奇，于是全神贯注地重复做实验。他发现即使在跷仪器二米处，屏上仍有荧光出现。伦琴确信，这个新奇现象不是阴极射线造成的，因为实验已证明阴极射线只能在空气中进行几厘米，而且不能透过玻璃管。他决定继续对这个新发现进行全面检验。一连六个星期都在实验里废寝忘食地工作着。经过反复实验，他确信发现了一种过去未被人们所知的具有许多特性的新射线。这种射线的本质一时还不清楚，所以他取名为“X射线”（后来科学界称之为伦琴射线）。他在12月下旬写的论文中说明了初步发现的X射线的如下性质：（1）阴极射线打在固体表面上便会产生X射线；固体元素越重，产生的X射线越强。（2）X射线是直线传播的，在通过棱镜时不发生反射和折射，不被透镜聚焦。（3）与阴极射线不同，不能借助磁体（即使磁场很强）使X射线发生任何偏转。（4）X射线能使荧光物质发出荧光。（5）它能使照相底片感光，而且很敏感。（6）X射线具有很强的贯穿能力，比阴极射线强得多。它可以穿透千页的书，二、三厘米厚的木板，几厘米的硬橡皮等。15毫米厚的铝板，不太厚的铜板、银板、金板、铂板和铅板的背后，都可以辨别荧光。只有铅等少数物质对它有较强的吸收作用，对1.5毫米厚的铅板它实际上不能透过。伦琴一次检验铅对X射线的吸收能力时，意外地看到了他自己拿铅片的手的骨髂轮廓。于是他请他的夫人把手放在用黑纸包严的照相底片上，用X射线照射，底片显影后，看到伦琴夫人的手骨像，手指上的结婚戒指也非常清晰，这成了一张有历史意义的照片。

1896年元旦，伦琴将他的论文和第一批X射线照片复制件分送给一些著名物理学家。几天之后，这个发现就传遍了全世界，在公众中引起轰动。其传播之迅速，反应之强烈，在科学史上是罕见的。X射线很快就被应用于医学和金属探伤等领域，从而创立了X射线学。X射线究竟是一种电磁波，还是一种粒子流，曾经争论许多年。直到1912年德国物理学家劳厄和他的助手发现X射线通过晶体后产生衍射现象，才证明它是一种波长很短的电磁波。

X射线的发现具有十分重大的意义，它是19世纪末20世纪初发生的物理学革命的开端。它的发现对于化学的发展也有重要意义：1913年，根据对各种元素的特征X射线光谱的研究发现的莫斯莱定律，确定了元素的原子序数等于核电荷数，这对元素周期律的发展和原子结构理论的建立起了重要作用。以X射线晶体衍射现象为基础建立起来的X射线晶体学，是现代结构化学的基石之一。(www.chuimin.cn)

伦琴由于发现X射线，于1901年成为第一个诺贝尔物理学奖获得者。伦琴作出这个重大发现并非由于偶然的幸运。他的广博深厚的科学素养，周密敏锐的观察能力，顽强探索的科学精神和严谨细致的实验工作，使他具有高瞻远瞩的科学远见，能迅速地揭示出并捕捉住前人所未注意的有重要价值的新现象，紧紧抓住这种现象进行深入研究，终于取得成功。

伦琴的发现：X射线与化学史的关联

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