「发明创造的故事」（128）-伦琴发现X射线

伦琴发现X射线

威廉•康拉德•伦琴

威廉•康拉德•伦琴（1845年3月27日——1923年2月10日）德国物理学家，1895年12月28日发现X射线。他因此于 1901年获第一届诺贝尔物理学奖。这一发现宣布了现代物理学时代的到来，使医学发生了革命。

说起来,他发现X射线还有一段故事。

1861年，英国科学家威廉•克鲁克斯发现通电的阴极射线管有放电产生的光线。于是就把它拍下来。可是显影后发现整张干版上什么也没照上，一片模糊。他认为干版旧了，又用新干版连续照了三次，依然如此。克鲁克斯的实验室非常简陋，他认为是干版有毛病，退给了厂家，就这样，一个伟大的发现与他失之交臂。

1895年10月，伦琴计划对阴极射线的穿透能力进行研究。伦琴首先重复前人的实验。但是，为了排除阴极射线与外界的相互影响，保证实验的准确性，伦琴用黑色硬纸板和锡箔把阴极射线管严密地套封起来，只留下一条窄缝。这样，管内的可见光就不会漏出管外。实验室是完全遮光的暗室。在接上高压电源进行实验中，伦琴意外地发现，一米以外的一个荧光屏发出微弱的闪光。一旦切断电源，荧光就立即消失。他把荧光屏一步步移得更远一些，发现即使在两米左右，屏上也有荧光出现。伦琴确信，这个新奇现象无法用阴极射线的性质来解释。实验已经证明，阴极射线只能在空气中行进几厘米，不可能使一二米以外的荧光屏发出荧光；同时，阴极射线是不能透过玻璃管的，况且伦琴的管还是被包在黑纸板内的，没有光和阴极射线能从里面透出。

X射线管的结构

经过反复试验，伦琴确信这是一种还没有被人们认识的新射线。这种新射线可以穿透千页的书、几厘米厚的木板和薄金属片等。但不能穿过较厚的金属和其他致密物质。如果把手放在管子与荧光屏之间，可以看到手上的骨骼。年过半百的伦琴吃住在实验室，一连做了7个星期的秘密实验。

12月22日，伦琴夫人到实验室来，伦琴就请她把手放在用黑纸包严的照相底片上，然后用这种新射线对准照射，显影后，看到了伦琴夫人的手骨像，手指上的结婚戒指也非常清楚，这成了一张有历史意义的照片。

第一张人手X光照片（伦琴夫人，1895年）

而当毫无心理准备，突然看到了自己的手骨头的照片之后，伦琴夫人似乎惊吓过度，从此拒绝再进入实验室。

12月28日，他宣布了自己的新发现，并将这个性质不明的射线叫做X射线。后人将X线以他的名字命名，称为伦琴射线。

科学总是在不断发展的，经伦琴及各国科学家的反复实践和研究，逐渐揭示了X射线的本质，证实它是一种波长很短大约0.01 10纳米，能量很大的电磁波。它的波长比可见光的波长更短，它的光子能量比可见光的光子能量大几万至几十万倍。因此，X射线除具有可见光的一般性质外，还具有自身的特性。

X射线能穿透一般可见光所不能透过的物质。可见光因其波长较长，光子具有的能量很小，当射到物体上时，一部分被反射，大部分为物质所吸收，不能透过物体；而X射线则不然，因其波长短，能量大，照在物质上时，仅一部分被物质所吸收，大部分经由原子间隙而透过，表现出很强的穿透能力。

X射线的穿透力也与物质密度有关，密度大的物质，对X射线的吸收多，透过少；密度小者，吸收少，透过多。利用X射线差别吸收这种性质可以把密度不同的骨骼、肌肉、脂肪等软组织区分开来。这正是X射线透视和摄影的物理基础。伦琴发现X光几个月后，拉塞尔•雷诺兹就制成了这个X光机。这是世界上最古老的X光机之一，它使人类得以在没切口的情况下，观看人体内部。

X射线的发现及研究，对物理学、化学、生物学和医学等都产生了深刻的影响。它使物理学的研究领域从宏观进入到微观、从经典过渡到现代。