Мир напросвет: невидимые лучи

      Комментарии к записи Мир напросвет: невидимые лучи отключены

Мир напросвет: невидимые лучи

В начале января 1896 года директор Физического университета Венского университета Франц Экснер взял оттиск статьи «Предварительное сообщение о новой разновидности лучей», опубликованной 28 декабря в «Ведомостях Физико-медицинского общества» маленького баварского города Вюрцбурга. Оттиск отправил Экснеру ветхий друг, доктор физических наук Вюрцбургского королевского университета Вильгельм Рёнтген.

Рёнтген утверждал, что нашёл ранее малоизвестное излучение, вольно проникающее через разные субстанции, включая и людскую плоть. К тексту были приложены фотографии. Занимательнее всего смотрелся снимок кисти руки, на котором были четко видны кости и суставы.

Работа Рёнтгена заинтересовала Экснера так, что он срочно продемонстрировал ее сотрудникам, среди которых был юный физик Эрнст Лехер. Тот поведал о работе Рёнтгена собственному отцу, редактору венской газеты Neue Freie Presse, и в воскресенье 5 января сообщение о невидимых лучах, иллюстрированное тем самым фото, показалось у него на первой странице. Уже 6 января английская Chronicle оповестила об открытии британскую публику.

В тот же сутки сообщение показалось в нью-йоркской The Sun, а спустя четыре дня — в New York Times. 12 января до нее снизошла английская Times, редакторы которой сначала сочли, что речь заходит просто о новом способе фотографирования.

Открытие выяснилось совсем неожиданным для современников, однако его приняли с огромным энтузиазмом. Уже во второй половине 90-ых годов XIX века новые лучи упоминали в 49 статьях и 1044 брошюрах. Это был успех мирового масштаба.

Исключенный из школы

Вильгельм Конрад Рёнтген появился 27 марта 1845 года. Его папа был торговцем суконщиком — и состоятельным фабрикантом в германском городе Леннепе, в 40 км от Дюссельдорфа. Через три года по окончании рождения Вилли его семья переехала в нидерландский город Апелдорн и приняла голландское гражданство.

В то время, когда Вильгельму исполнилось 16 лет, папа послал его в Утрехт, в хорошую гимназию, которая должна была стать трамплином к университетской скамейке. Для поступления в университет требовалось предъявить гимназический аттестат (Matura) и сдать вступительные экзамены.

Но Вильгельм аттестата не взял. Одноклассник в один раз нарисовал на доске карикатуру на нелюбимого учителя. Взбешенный наставник "настойчиво попросил", дабы оскорбитель срочно сознался.

Потому, что целый класс молчал, Вильгельм забрал вину на себя (по второй версии, назвать виновника). Преподаватель пожаловался директору, и Вильгельма исключили из гимназии с волчьим билетом. Это означало, что он ни при каких обстоятельствах не возьмёт аттестата — по крайней мере, в Голландии.

Но, на данный случай в Утрехтском университете существовала особая процедура вступительных экзаменов. Вильгельм прекрасно готовился, но произошло так, что отвечать ему было нужно гимназическому учителю, голосовавшему за его исключение, и он Рёнтгена с треском провалил. Все пути к университетскому образованию были перекрыты, и в последних числах Декабря 1862 года Вильгельм поступил в двухлетнее техническое училище, которое благополучно закончил.

В 1865 году он пара месяцев посещал Утрехтский университет в качестве вольнослушателя. Но такие занятия не открывали дороги к диплому, соответственно, и к отвлечённой карьере, о которой грезил парень.

Успешная карьера

В этот самый момент Вильгельму повезло. Друг, сын швейцарского инженера, дал совет ему поступить в Высшее техническое училище в Цюрихе (то самое, кстати, которое в 1900 году окончил Альберт Эйнштейн). Вильгельма зачислили сходу, потому, что он представил бумаги из Утрехтского университета, свидетельствующие о его блистательных удачах в науках.

Обучался он замечательно и во второй половине 60-ых годов девятнадцатого века был выпущен с дипломом инженера-механика.

В годы учебы Вильгельм подружился с молодым, но уже известным доктором физических наук Августом Кундтом, в лаборатории которого делал учебные практикумы. Под влиянием Кундта (и по совету основателя термодинамики Рудольфа Клаузиса, что просматривал в училище лекции) юный Рёнтген решил посвятить жизнь физике.

Во второй половине 60-ых годов XIX века он защитил диссертацию в Цюрихском университете, базой которой стали экспериментальные результаты с газами, выполненные на последнем курсе под управлением доктора наук механики Густава Зёнера. По окончании защиты Кундт забрал Рёнтгена в помощники.

Август Кундт стал хорошим ангелом Рёнтгена на многие годы. В первой половине 70-ых годов девятнадцатого века он взял кафедру физики в университете Вюрцбурга и переехал в том направлении совместно со своим ассистентом. Через два года Кундт и Рёнтген перебрались в Страсбургский университет, где Рёнтген взял право преподавать. Во второй половине 80-ых годов девятнадцатого века он возвратился в Вюрцбург в качестве директора и полного профессора университетского Физического университета.

В первой половине 90-ых годов XIX века университетский сенат избрал его ректором.

Казалось, что Рёнтген достиг высшей точки собственного жизненного пути. Две завидные административные должности, созданная его трудами научная лаборатория, одна из лучших в Германии, репутация блестящего многостороннего физика-экспериментатора, десятки статей.

Еще до возвращения в Вюрцбург, будучи доктором наук экспериментальной физики Гиссенского университета, он открыл, что при перемещении диэлектрика в электрическом поле появляется электрический ток (великий голландский теоретик Гендрик Антон Лоренц назвал его током Рёнтгена). Рёнтген занимался изучением тепловых кристаллов и свойств жидкостей, изучил магнетизм, проводил измерения пироэлектрических и пьезоэлектрических явлений — всего и не перечислить. У него были красивые руки, и он в большинстве случаев сам придумывал и собирал устройства для лекционных демонстраций и опытов.

Оставалось нормально трудиться впредь до пенсии и почётной отставки. Но жизнь Рёнтгена радикально изменилась практически сразу после 50-летия.

Рутина

В июне 1894 года Рёнтген заинтересовался результами экспериментов только что скончавшегося первооткрывателя электромагнитных лучей Генриха Герца и его помощника Филиппа Ленарда. В начале 1890-х Герц понял, что катодные лучи (см. врезку) проходят через узкие листочки металла (ранее было доказано, что железные пластинки их не пропускают). Ленард изготовил разрядную трубку с окном, герметично затянутым алюминиевой фольгой.

Вакуум в трубки сохранялся, так что катодные лучи нормально генерировались. Применяя в качестве индикаторов вещества, флюоресцирующие под действием катодного излучения, Ленард понял, что оно выходит из трубки, но проходит в воздухе считанные сантиметры.

Рёнтген желал проверить эти результаты, и в осеннюю пору 1895 года взялся за опыты с разрядной трубкой собственной конструкции. Сначала работа шла в полной мере рутинно, но 8 ноября случилось историческое событие.

X-лучи

Рёнтген страдал частичной цветовой слепотой, исходя из этого он не только зашторивал окна собственной лаборатории, но и обертывал разрядную трубку тёмной бумагой — так было легче замечать флюоресценцию. В противном случае он, пожалуй, и не увидел бы не сильный свечения, исходящего от листка бумаги на рабочем столе, отстоящем на несколько метров от включенной разрядной трубки. Приблизившись, он заметил, что зеленым светится буква А, написанная раствором цианоплатинида бария.

Рёнтген был озадачен. Катодные лучи никак не могли преодолеть расстояние от трубки до стола. И все же обстоятельство свечения крылась как раз в трубке, потому, что при отключении тока свечение пропадало.

И вот тогда, в величайший момент собственной жизни, он решил изучить данный феномен посредством пластинок, покрытых платиносинеродистым барием.

Рёнтген фактически не выходил из лаборатории полтора месяца. Опыты поглотили его так, что в первую семь дней он кроме того ничего не записывал — неслыханная вещь для германского физика. Многократно повторяя серии опытов и попутно совершенствуя конструкцию разрядной трубки, Рёнтген убедился, что открыл ранее малоизвестное излучение. Не зная природы этого явления, он назвал его Х-лучами.

Это наименование все еще используется в английских государствах, но по примеру Германии их в большинстве случаев именуют рентгеновскими лучами.

Окончательное открытие

На протяжении опытов Рёнтген убедился, что излучение исходит из того участка трубки, куда падал пучок катодных лучей (он изменял траекторию пучка посредством магнита и определял, где посильнее светится пластинка-индикатор). Ученый узнал, что излучение не только заставляет флюоресцировать бариевый препарат, но и засвечивает обернутые в тёмную бумагу фотопластинки. Рёнтген увидел, что Х-лучи попадают через разные среды.

Как раз тогда он сделал известную фотографию древесного коробки, в котором просматриваются железные гирьки-разновесы.

Рёнтген сначала подозревал, что его лучи родственны видимому свету, и посему пробовал изучить особенности их преломления и отражения. К сожалению, его устройства не владели такими возможностями. С полной убедительностью волновая природа рентгеновских лучей была показана лишь в 1912 году, в то время, когда будущий Нобелевский лауреат Макс фон Лауэ и его студенты Пауль Книппинг и Вальтер Фридрих нашли их дифракцию на кристаллических решетках.

Рёнтген трудился без лаборантов и продолжительно не говорил о собственном открытии сотрудникам-физикам (первым, кто о нем определил, был его приятель — зоолог Теодор Бовери). 22 декабря он позвал в лабораторию жену и сделал рентгеновский снимок ее левой руки, что скоро облетел всю мировую прессу. Но, еще до этого Рёнтген видел изображение костей собственной руки, помещенной между флюоресцирующим экраном и трубкой.

Тогда же ученый решился на публикацию. Он написал десятистраничную статью и передал ее секретарю Физико-медицинского общества, которого и попросил озаботиться ее срочной публикацией. Как уже говорилось, 28 декабря статья показалась в «Ведомостях Физико-медицинского общества» города Вюрцбурга.

Предстоящее в собственности истории.

Рёнтген занимался новыми лучами еще больше года. В марте 1896 года он опубликовал вторую статью, а ровно через год — третью и последнюю. Больше он к ним не возвращался.

Катодные лучи

Во второй половине XIX века физики очень интересовались катодными лучами. Потому, что это наименование пара устарело, направляться напомнить, что речь заходит о потоке электронов в тлеющем разряде, протекающем в очень сильно разреженном газе. В таких условиях кое-какие частицы, эмитированные нагретым катодом, ускоряются вблизи него электрическим полем и направляются к хорошему электроду — аноду.

В случае если электроды находятся в стеклянной трубке, то электроны при соударениях со стеклом вызывают его флюоресценцию. Цвет свечения, конечно, зависит от состава стекла.

В первый раз данный феномен замечал во второй половине 50-ых годов XIX века доктор наук Боннского университета Юлиус Плюккер, что экспериментировал с газовыми разрядами в стеклянных вакуумных трубках. Такие трубки с парой впаянных в стекло электродов во второй половине 50-ых годов девятнадцатого века начал делать университетский механик Генрих Гейслер (в 1855 году он изобрел ртутный вакуумный насос, что в первый раз разрешил возможность получать давления порядка тысячных долей миллиметра ртутного столба и тем самым открыл путь к опытам с катодными лучами).

Через десятилетие ученик Плюккера Иоганн Вильгельм Гитторф понял, что источником лучей помогает отрицательный электрод и что они отклоняются в магнитном поле. В 1870-е годы пара ученых в один момент доказали, что катодные лучи несут отрицательный заряд. Один из них, Ойген Гольдштейн, во второй половине 70-ых годов девятнадцатого века придумал наименование «катодные лучи».

Природа катодных лучей была установлена по окончании того, как во второй половине 90-ых годов XIX века английский физик Джозеф Джон Томсон доказал, что они складываются из частиц с зарядом и измеримой массой, каковые он назвал электронами (до этого большая часть соотечественников Томсона полагали, что катодные лучи — это поток корпускулов, тогда как германские физики видели в них колебания эфира). Так что изучение катодных лучей (как и других форм электрических разрядов в газах) считалось в конце позапрошлого века занятием занимательным и очень перспективным.

Катодные лучи в те времена в большинстве случаев приобретали посредством вакуумных трубок, носящих имя их изобретателя, британского физика Уильяма Крукса, что большое количество занимался газовыми разрядами (с редкой проницательностью он утверждал, что таковой разряд рождает четвертое состояние материи — сейчас мы именуем его плазмой). Это были модифицированные гейслеровы трубки — с двумя катодами (маской и эмиттером) и анодом, покрытым фосфоресцирующим материалом. Трубками Крукса располагали не только фактически все научные физические лаборатории, но подчас и школьные кабинеты физики.

Х-лучи в Российской Федерации

Российские физики признали работу Рёнтгена одними из первых. 5 января 1896 года Петр Николаевич Лебедев поведал о ней на собрании столичного Общества любителей естествознания и срочно написал об этом Рёнтгену. На следующий сутки рижане Г. Б. фон Раутенфельд-Линденру и Г. Э. Пфлаум произвели в муниципальный гимназии первые в Российской Федерации рентгеновские снимки, избрав в качестве объекта верхнюю челюсть рыбы-пилы.

В середине января доктор физических наук Петербургского университета Н.И. Боргман и его помощник А.Л. Гершун взяли пара рентгенограмм, и Боргман скоро с громадным успехом рассказал об этом в публичной лекции, проходившей в переполненном зале. Тогда же в Москве рентгеновскими лучами близко занялись П.Н. Лебедев и П.В. Преображенский.

Лебедев по просьбе доктора наук хирургии Л.Л. Лёвшина сделал рентгеновские снимки нескольких больных и так стал одним из основателей медицинской рентгенологии. А уже в марте директор Петербургского клинического университета доктор наук Н.В.

Склифосовский начал систематически применять рентгеновские лучи для диагностики переломов костей.

Статья размещена в издании «Популярная механика» (№66, апрель 2008).

Невидимые лучи


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: