Сегодня мы продолжаем наш рассказ о нобелевских лауреатах. Второй выпуск нашей рубрики «Как получить Нобелевку» посвящен первому в истории лауреату в области физики, человеку, давшему свое имя не только единице дозы облучения, но и целому диапазону электромагнитного излучения. Итак, встречайте - настоящий Х-man, Вильгельм Конрад Рентген.
Родился 27 марта 1845 года в Леннепе, Королевство Пруссия, умер 10 февраля 1923 года в Мюнхене.
Лауреат Нобелевской премии по физике 1901 года. Формулировка Нобелевского комитета: «В знак признания исключительных услуг, которые он оказал науке открытием замечательных лучей, названных впоследствии в его честь» (In recognition of the extraordinary services he has rendered by the discovery of the remarkable rays subsequently named after him) .
Учителем Рентгена можно назвать блестящего экспериментатора Августа Кундта, который работал профессором физики в знаменитой ETH Zurich (Швейцарская высшая техническая школа Цюриха). Именно туда Вильгельм поступил в 1865 году, поскольку хотел стать инженером-механиком. Однако Кундт (кстати, бывший учителем и открывшего давление света Петра Лебедева), увидев незаурядные способности 20-летнего юноши, настоятельно советовал ему заняться физикой, и в 1869 году Рентген стал ассистентом Кундта. Затем вместе с учителем он переехал в Вюрцбург, потом в Страсбург. Постепенно сам Рентген уже обретал славу тончайшего экспериментатора. С 1874 года (Рентгену - 29) он сам стал преподавателем Страсбургского университета. Затем следует Гиссен и снова Вюрцбург, где в 1894 году он становится ректором университета. Казалось бы, 49 лет, важная, почетная и денежная должность, чего еще надо? Но Рентген взялся за исследования в области, в которой, казалось, все уже сделано: электрический разряд в вакуумной трубке. Например, в трубке Крукса.
Уильям Крукс с лучевой трубкой
Wikimedia Commons
Это стеклянный сосуд с двумя электродами в противоположных концах, из которого выкачан почти весь воздух. Уильям Крукс, создатель этого прибора, обнаружил, что при достаточном разрежении воздуха стекло на противоположном катоду конце трубки начинает флуоресцировать желто-зеленым светом, видимо, под действием некоего излучения, которое было названо катодными лучами.
Несколько слов нужно, конечно, сказать о самом Уильяме Круксе. Известнейший ученый, открывший таллий и получивший в лабораторных условиях гелий, был заядлым спиритистом. В 1874 году он, будучи 42 лет от роду, в самом расцвете научных сил, опубликовал статью, в которой заявлял, что спиритизм - это научно, и явления духов происходят на самом деле. Скандал был такой, что Круксу пришлось на много лет «залечь на дно» - дождаться того, что его научный авторитет станет незыблем, как и позиции в Королевском научном обществе, дождаться рыцарского титула (1897) и в 1898 году совершить каминг-аут в духе тех лет, заявив, что он убежденный спиритуалист. Им Крукс и оставался до самой смерти в 1919 году. Так что с 1913 по 1915 год Лондонское королевское общество возглавлял, по-нашему, лжеученый (но только в этом).
Но вернемся к Рентгену и катодным трубкам. К 1895 году казалось, что все в этих трубках уже известно. И мало кто мог догадаться, что пройдет всего два года, и при помощи трубки Крукса будет совершено два важнейших открытия, принесших две Нобелевских премии по физике. О втором мы еще поговорим, когда начнем разговор о лауреате 1906 года, первооткрывателе электрона, «Джей-Джей» Томсоне.
А мы продолжим рассказ о Рентгене. 8 ноября, пятничным вечером, Рентген по традиции остался допоздна в лаборатории. Ассистенты ушли домой, было сравнительно темно. В лаборатории стояла катодная трубка, закрытая черным картоном. Он включил ток в ней и увидел, что лежавшая рядом бумага, покрытая кристаллом комплексного соединения бария и платины, засветилась зеленым светом. Так ученый, которому уже пошел шестой десяток, сделал одно из самых великих открытий в истории физики - рентгеновское излучение или Х-лучи. На тщательную проверку всего (он был очень скрупулезен) Рентген потратил две недели.
28 декабря 1895 года в Annalen der Physik вышла первая статья Рентгена «О новом виде лучей». Вся суть была уже в первом абзаце: «Если пропускать разряд большой катушки Румкорфа через трубку Гитторфа, Крукса, Ленарда или любой другой прибор, то наблюдается следующее явление. Кусок бумаги, покрытой платиносинеродистым барием (Ba∙4H 2 O ), при приближении к трубке, закрытой достаточно плотно прилегающим к ней чехлом из тонкого черного картона, при каждом разряде вспыхивает ярким светом: начинает флуоресцировать. Флуоресценция видна при достаточном затемнении и не зависит от того, подносить ли бумагу стороной покрытой или не покрытой платиносинеродистым барием. Флуоресценция заметна еще на расстоянии двух метров от трубки. Легко убедиться, что причины флуоресценции исходят именно от разрядной трубки, а не от какого-нибудь места в проводке».
Очень заметна тщательность Рентгена в экспериментах. На первых страницах той же статьи перечислены предметы и вещества, которые Рентген испытал на проницаемость: бумага, книга в 1000 страниц, двойная колода карт, лист станиоля, еловые доски разной толщины, алюминиевая пластинка, диски из эбонита, стекло со свинцом и стекло без свинца, вода, сероуглерод и другие жидкости в слюдяных сосудах, собственная рука... «Если держать между разрядной трубкой и экраном руку, то видны темные тени костей в слабых очертаниях самой руки». Очень скоро был сделан и знаменитый снимок руки в рентгеновских лучах.
Слева рука жены Рентгена, справа - Келликера
Wikimedia Commons
На этой фотографии левой руки хорошо видно обручальное кольцо - это снимок руки жены Рентгена, Анны Берты Людвиг Рентген. Но очень часто публикуют другой снимок, под этим же названием, и тоже с кольцом на пальце. Но этот снимок - портрет кисти (простите за каламбур) немецкого анатома и гистолога Альберта фон Келликера, друга Рентгена. Этот снимок был сделан 23 января 1896 года.
Так было найдено первое медицинское применение новому открытию. Уже в 1896 году Джон Фрэнсис Холл-Эдвардс из Бирмингенма применил Х-лучи в медицине: сначала, 11 января, он сделал рентгеновский снимок кисти руки с введенной в нее стерильной иглой. А уже 14 февраля того же года им была выполнена первая операция, во время которой он, как хирург, руководствовался рентгеновским снимком. Чуть позже (1899) он стал первым официальным радиологом в мировой медицине. Ему же принадлежит честь использования рентгеновских лучей в военной медицине: в 1900 году в Южной Африке подразделение Холла-Эдвардса применяло рентген в военно-полевом госпитале во время англо-бурской войны. О количестве раненых, спасенных благодаря рентгеновским аппаратам в Первую мировую, можно не говорить, ведь оно исчисляется сотнями тысяч. Очень важно: Рентген отказался от патента на сами лучи и на способ получения рентгеновского изображения, считая, что это должно принадлежать человечеству.
Естественно, что слава, свалившаяся на Рентгена, оказалась оглушительной (он ненавидел свою известность). И естественно, что первый «Нобель» по физике достался именно ему.
Номинаций на самую первую Нобелевскую премию оказалось не очень много: 11 человек были номинированы 29 раз. И абсолютное большинство было за Рентгеном - 16 номинаций! Чуть ли не единственный случай такого превосходства. Среди прочих кандидатов можно отметить получивших «Нобеля» по физике Йоханнеса Ван-дер-Ваальса, Питера Зеемана, Гульермо Маркони, Филиппа фон Ленарда и Анри Беккереля, будущего нобелиата по химии Сванте Аррениуса (этот уникальный человек был номинирован и по химии, и по физике, и по медицине), а также не получившего премию Уильяма Томсона, более известного нам как лорд Кельвин.
Интересно другое: как и Аррениус, Рентген уже в 1906 году мог стать первым в истории дважды нобелевским лауреатом: начиная с 1906 года его абсолютно заслуженно пять раз номинировали на Нобелевскую премию по физиологии и медицине. Еще один интересный факт из «нобелевской» истории Рентгена: сам он шесть раз номинировал коллег на премию. В 1901 и 1903 году - уже упомянутого Уильяма Томсона, в 1905 - другого Томсона, «Джей-Джей» (говорят, только после того, как самолично удостоверился в существовании электрона, до тех пор он запрещал произносить это слово в лаборатории). И, удивительное дело, несмотря на то, что сам Рентген держался подальше от «новой физики», тем не менее в 1917 году он номинировал на «Нобеля» Макса Планка, а в 1922 году - Нильса Бора. На получение премии Рентген не поехал.
Сам первооткрыватель же продолжил свои штудии. Как писал работавший с ним Абрам Иоффе, в первый год после открытия Рентгена об Х-лучах вышло более 1000 статей и более сотни научных работ. «Но в течение 12 лет ни одна работа не добавила ничего существенного к тому, что сумел сделать Рентген».
А уж о тех возможностях, которые открыли рентгеновские лучи науке, можно не говорить. Вот только несколько примеров.
Менее чем через 20 лет после открытия лучей отец и сын, Уильям Генри и Уильям Лоуренс Брэгги, поняли, что, используя рентгеновское излучение, а точнее, дифракцию рентгеновских лучей на кристалле вещества, можно узнать структуру кристаллической решетки. Так появился рентгеноструктурный анализ, а «семейный подряд» получил Нобелевскую премию по физике 1915 года (Брэгг-младший так и вовсе стал самым молодым естественнонаучным лауреатом премии за все времена: награда досталась ему в 25 лет!). Но мало кто знает, что попытку установить строение кристаллов при помощи Х-лучей предпринял сам Рентген.
Позже оказалось, что таким образом можно определять и структуру белков, главное - вырастить из них кристаллы. Этот процесс - настоящее искусство, и впервые его удалось осуществить британскому химику Дороти Кроуфут-Ходжкин, которая в 1964 году удостоилась за свои работы Нобелевской премии по химии (всего женщины получали высшую научную награду в этой категории четыре раза). Кстати, четвертая женщина, Ада Йонат, получившая премию в 2009 году за изучение строения рибосомы, пользовалась тем же рентгеноструктурным анализом.
Вильгельм Конрад Рентген относился к ученым «старой школы», где незаурядные успехи в науке очень часто сочетались с личной скромностью и незаурядными личностными качествами. В 1917 году Германия уже проигрывала войну. Продукты распределялись по продовольственным карточкам. Многие друзья и ученые присылали Рентгену посылки с маслом и сахаром, однако Рентген сдавал все свои посылки для распределения среди горожан. С огромным трудом власти заставили Рентгена, потерявшего 24 килограмма, перейти на улучшенный паек. По первому призыву государства ученый отдал и все свои капиталы, размещенные в голландских ценных бумагах.
В 1919 году умерла его любимая жена. В 1920 году Рентген ушел со всех постов и остался почти без средств. Для того чтобы успеть перед смертью посетить любимые с женой места в Швейцарии, Рентген целый год отказывался от кофе и других излишеств. Тем не менее он успел в своей жизни все.
Вильгельм Конрад Рентген
Рентген (Рентген) Вильгельм Конрад (1845-1923), немецкий физик. Открыл (1895) рентгеновские лучи, исследовал их свойства. Труды по пьезо- и пироэлектрическим свойствам кристаллов, магнетизму. Нобелевская премия (1901).
Рентген Вильгельм
Немецкий физик Вильгельм Конрад Рентген родился 27 марта 1845 года в Леннепе, небольшом городке близ Ремшейда в Пруссии, и был единственным ребенком в семье преуспевающего торговца текстильными товарами. В 1848 году семья переехала в голландский город Апельдорн, на родину родителей Шарлотты. Рентген поступил в Утрехтскую техническую школу в 1862 году, но был исключен за то, что отказался назвать своего товарища, нарисовавшего непочтительную карикатуру на нелюбимого преподавателя.
В 1865 году Вильгельм был зачислен студентом в Федеральный технологический институт в Цюрихе, он намеревался стать инженером-механиком, и в 1868 году получил диплом. В 1869 году он защитил докторскую диссертацию в Цюрихском университете.
В 1874 году в Страсбургском университете Рентген начал свою преподавательскую деятельность в качестве лектора по физике.
В 1875 году Рентген стал полным (действительным) профессором физики Сельскохозяйственной академии в Гогенхейме (Германия), а в 1876 году вернулся в Страсбург, чтобы приступить там к чтению курса теоретической физики.
В 1879 году Рентген был назначен профессором физики Гессенского университета, в котором он оставался до 1888 года, отказавшись от предложений занять кафедру физики в университетах Иены и Утрехта. В 1888 году он возвращается в Вюрцбургский университет в качестве профессора физики и директора Физического института, где продолжает вести экспериментальные исследования широкого круга проблем, в т.ч. сжимаемости воды и электрических свойств кварца.
В 1894 году, когда Рентген был избран ректором университета, он приступил к экспериментальным исследованиям электрического разряда в стеклянных вакуумных трубках. Вечером 8 ноября 1895 года Рентген, как обычно, работал в своей лаборатории, занимаясь изучением катодных лучей. Около полуночи, почувствовав усталость, он собрался уходить. Окинув взглядом лабораторию, погасил свет и хотел было закрыть дверь, как вдруг заметил в темноте какое-то светящееся пятно. Оказывается, светился экран из синеродистого бария. Свечение вызывала катодная трубкаю. Рентген начал изучать обнаруженное явление и новые лучи, названные им икс-лучами. Оставив футляр на трубке, чтобы катодные лучи были закрыты, он с экраном в руках начал двигаться по лаборатории. Оказалось, что полтора-два метра для этих неизвестных лучей не преграда. Когда рука ученого оказалась на пути неизвестных лучей, он увидел на экране силуэт ее костей. Ученый обнаружил, что лучи засвечивают фотопластинку, что они не расходятся сферически вокруг трубки, а имеют определенное направление.
Первым человеком, кому Рентген продемонстрировал свое открытие, была его жена Берта. Именно снимок ее кисти, с обручальным кольцом на пальце, был приложен к статье Рентгена "О новом роде лучей", которую он 28 декабря 1895 году направил председателю Физико-медицинского общества университета. Статья была быстро выпущена в виде отдельной брошюры, и Рентген разослал ее ведущим физикам Европы.
20 января 1896 года американские врачи с помощью лучей Рентгена уже впервые увидели перелом руки человека. Его опыты были повторены почти во всех лабораториях мира. В Кембридже Д.Д. Томсон применил ионизирующее действие рентгеновских лучей для изучения прохождения электричества через газы. Его исследования привели к открытию электрона.
Ученый не стал брать патент на свое открытие, отказался от почетной, высокооплачиваемой должности члена академии наук, от кафедры физики в Берлинском университете, от дворянского звания.
В 1899 году, вскоре после закрытия кафедры физики в Лейпцигском университете, Рентген стал профессором физики и директором Физиче-ского института при Мюнхенском университете. Находясь в Мюнхене, Рентген узнал о том, что он стал первым лауреатом Нобелевской премии 1901 года по физике.
Помимо Нобелевской премии Рентген был удостоен медали Румфорда Лондонского королевского общества, золотой медали Барнарда за выдающиеся заслуги перед наукой Колумбийского университета, и состоял почетным членом и членом-корреспондентом научных обществ многих стран.
Рентген ушел в отставку со своих постов в Мюнхене в 1920 году, вскоре после смерти жены. Он умер 10 февраля 1923 года от рака внутренних органов.
Использованы материалы сайта http://100top.ru/encyclopedia/
Рентген, Вильгельм Конрад (Rntgen, Wilhelm Konrad) (1845–1923), немецкий физик. Родился 27 марта 1845 в Леннепе близ Дюссельдорфа. В 1865–1868 учился в Высшей технической школе в Цюрихе, в 1868 защитил докторскую диссертацию в Цюрихском университете. В 1871–1873 работал в Вюрцбургском, в 1874–1875 – в Страсбургском университете. В 1875 стал профессором математики и физики Высшей сельскохозяйственной школы. С 1876 – профессор Страсбургского университета, в 1879 по рекомендации Г.Гельмгольца получил место профессора Гиссенского университета. В 1888–1900 – профессор Вюрцбургского (в 1894 избран ректором), а в 1900–1920 – Мюнхенского университета (здесь в 1903–1906 его ассистентом был российский физик А.Ф.Иоффе). В 1895 Рентген открыл излучение с меньшей, чем у УФ-лучей, длиной волны (Х-лучи), названное впоследствии рентгеновским, и исследовал его свойства: способность отражаться, поглощаться, ионизировать воздух. Первым сделал фотоснимки в рентгеновских лучах. Рентгеновское излучение широко применяется в изучении строения атома, структуры кристаллических веществ (в том числе одномерных кристаллов, какими являются некоторые биологические макромолекулы); благодаря высокой проникающей способности используется в медицине. В 1901 за открытие Х-лучей Рентгену была присуждена Нобелевская премия. Среди других работ Рентгена – изучение пьезоэлектрических и пироэлектрических свойств кристаллов, взаимосвязи электрических и оптических явлений в кристаллах, исследования по магнетизму, послужившие основанием электронной теории Х.Лоренца.
Рентген был удостоен многих престижных наград – медали Б.Румфорда, Королевского отличия Баварской короны, ордена «Железный крест» от германского правительства и др. Умер Рентген в Мюнхене 10 февраля 1923.
Использованы материалы энциклопедии "Мир вокруг нас"
Вильгельм Конрад Рентген (правильно Рёнтген, нем. Wilhelm Conrad Röntgen; 27 марта 1845 - 10 февраля 1923) - немецкий физик. Первый в истории физики лауреат Нобелевской премии (1901).
Вильгельм Конрад Рентген (правильно Рёнтген, нем. Wilhelm Conrad Röntgen; 27 марта 1845 - 10 февраля 1923) - немецкий физик, работавший в Вюрцбургском университете. С 1875 профессор в Гогенгейме (нем. Hohenheim (Stuttgart)), 1876 профессор физики в Страсбурге, с 1879 в Гиссене, с 1885 в Вюрцбурге, с 1899 в Мюнхене. Первый в истории физики лауреат Нобелевской премии (1901).Биография
Вильгельм Конрад Рёнтген родился под Дюссельдорфом, в вестфальском Линнепе (современное название Ремшайд) единственным ребёнком в семье. Отец был купцом и производителем одежды. Мать, Шарлотта Констанца (в девичестве Фровейн), была родом из Амстердама. В марте 1848 года, семья переезжает в Апельдорн (Голландия). Первое образование Вильгельм получает в частной школе Мартинуса фон Дорна. С 1861 года он посещает Утрехтскую Техническую школу, однако в 1863 году его отчисляют из-за несогласия выдать нарисовавшего карикатуру на одного из преподавателей.
В 1865 году Рёнтген пытается поступить в Утрехтский университет, несмотря на то, что по правилам он не мог быть студентом этого университета. Затем он сдаёт экзамены в Федеральный политехнический институт Цюриха, и становится студентом отделения механической инженерии, после чего в 1869 году выпускается со степенью доктора философии.
Однако, поняв, что его больше интересует физика, Рёнтген решил перейти учиться в университет. После успешной защиты диссертации он приступает к работе в качестве ассистента на кафедре физики в Цюрихе, а потом в Гиссене. В период с 1871 по 1873 год Вильгельм работал в Вюрцбургском университете, а затем вместе со своим профессором Августом Адольфом Кундтом перешёл в Страсбургский университет в 1874 году, в котором проработал пять лет в качестве лектора (до 1876 года), а затем в качестве профессора (с 1876 года). Также в 1875 году Вильгельм становится профессором Академии Сельского Хозяйства в Каннингеме (Виттенберг). Уже в 1879 году он был назначен на кафедру физики в университете Гиссена, которую впоследствии возглавил. С 1888 года Рёнтген возглавил кафедру физики в Университете Вюрцбурга, позже, в 1894 году, его избирают ректором этого университета. В 1900 году Рёнтген стал руководителем кафедры физики университета Мюнхена - она стала последним местом его работы. Позже, по достижении предусмотренного правилами предельного возраста, он передал кафедру Вильгельму Вину, но всё равно продолжал работать до самого конца жизни.
У Вильгельма Рёнтгена были родственники в США, и он хотел эмигрировать, но даже несмотря на то, что его приняли в Колумбийский университет в Нью-Йорке, он остался в Мюнхене, где и продолжалась его карьера.
Рёнтген исследовал пьезоэлектрические и пироэлектрические свойства кристаллов, установил взаимосвязь электрических и оптических явлений в кристаллах, проводил исследования по магнетизму, которые послужили одним из оснований электронной теории Хендрика Лоренца.
Открытие лучей
Несмотря на то, что Вильгельм Рёнтген был трудолюбивым человеком и будучи руководителем физического института Вюрцбургского университета, имел обыкновение допоздна засиживаться в лаборатории, главное открытие в своей жизни - икс-излучение - он совершил, когда ему было уже 50 лет. 8 ноября 1895 года, когда его ассистенты уже ушли домой, Рёнтген продолжал работать. Он снова включил ток в катодной трубке, закрытой со всех сторон плотной чёрной бумагой. Кристаллы платиноцианистого бария, лежавшие неподалёку, начали светиться зеленоватым цветом. Учёный выключил ток - свечение кристаллов прекратилось. При повторной подаче напряжения на катодную трубку, свечение в кристаллах, никак не связанных с прибором, возобновилось.
В результате дальнейших исследований учёный пришёл к выводу, что из трубки исходит неизвестное излучение, названное им впоследствии икс-лучами. Эксперименты Рёнтгена показали, что икс-лучи возникают в месте столкновения катодных лучей с преградой внутри катодной трубки. Учёный сделал трубку специальной конструкции - антикатод был плоским, что обеспечивало интенсивный поток икс-лучей. Благодаря этой трубке (она впоследствии будет названа рентгеновской) он изучил и описал основные свойства ранее неизвестного излучения, которое получило название - рентгеновское. Как оказалось, икс-излучение способно проникать сквозь многие непрозрачные материалы; при этом оно не отражается и не преломляется. Рентгеновское излучение ионизирует окружающий воздух и засвечивает фото-пластины. Также Рёнтгеном были сделаны первые снимки с помощью рентгеновского излучения.
Открытие немецкого учёного очень сильно повлияло на развитие науки. Эксперименты и исследования с использованием рентгеновских лучей помогли получить новые сведения о строении вещества, которые вместе с другими открытиями того времени заставили пересмотреть целый ряд положений классической физики. Через короткий промежуток времени рентгеновские трубки нашли применение в медицине и различных областях техники.
К Рёнтгену не раз обращались представители промышленных фирм с предложениями о выгодной покупке прав на использование изобретения. Но Вильгельм отказался запатентовать открытие, так как не считал свои исследования источником дохода.
К 1919 году рентгеновские трубки получили широкое распространение и применялись во многих странах. Благодаря им появились новые направления науки и техники - рентгенология, рентгенодиагностика, рентгенометрия, рентгеноструктурный анализ и др.
Личная жизнь
В 1872 году Рентген вступил в брак с Анной Бертой Людвиг, дочерью владельца пансиона, которую он встретил в Цюрихе, когда учился в Федеральном технологическом институте. Не имея собственных детей, супруги в 1881 году удочерили шестилетнюю Берту, дочь брата Рентгена. Жена умерла в 1919 году, на тот момент учёному было 74 года. После окончания Первой мировой войны учёный оказался в полном одиночестве.
Награды
Рентген был честным и очень скромным человеком. Когда принц-регент Баварии за достижения в науке наградил учёного высоким орденом, дававшим право на дворянский титул и соответственно на прибавление к фамилии частицы «фон», Рентген не счёл для себя возможным претендовать на дворянское звание. Нобелевскую же премию по физике, которую ему, первому из физиков, присудили в 1901 году, Вильгельм принял, но отказался приехать на церемонию вручения, сославшись на занятость. Премию ему переслали почтой. Правда, когда правительство Германии во время Первой мировой войны обратилось к населению с просьбой помочь государству деньгами и ценностями, Вильгельм Рентген отдал все свои сбережения, включая Нобелевскую премию.
Память
Один из первых памятников Вильгельму Рёнтгену был установлен 29 января 1920 года в Санкт-Петербурге (временный бюст из цемента, постоянный из бронзы был открыт 17 февраля 1928 года), перед зданием Центрального научно-исследовательского рентгено-радиологического института (в настоящее время институт является кафедрой рентгенологии Санкт-Петербургского государственного медицинского университета им. академика И. П. Павлова).
В 1923 году, после смерти Вильгельма Рёнтгена, была названа его именем улица в Санкт-Петербурге. В честь учёного названа внесистемная единица дозы гамма-излучения Рентген.
Рентген на дому в Москве 8-495-22-555-6-8
Теги: биография РентгенаНачало активности (дата):
Кем создан (ID): 1
Ключевые слова: рентген, рентген на дому
Вильгельм Конрад Рентген. Открытие Х-лучей
Рентген Вильгельм Конрад Вильгельм Конрад Рентген родился 17 марта 1845 г. в пограничной с Голландией области Германии, в г. Ленепе. Он получил техническое образование в Цюрихе в той самой Высшей технической школе (политехникуме), в которой позже учился Эйяштейн. Увлечение физикой заставило его после окончания школы в 1866 г. продолжить физическое образование.
Защитив в 1868 г. диссертацию на степень доктора философии, он работает ассистентом на кафедре физики сначала в Цюрихе, потом в Гисене, а затем в Страсбурге (1874-79) у Кундта. Здесь Рентген прошел хорошую экспериментальную школу и стал первоклассным экспериментатором. Он производил точные измерения отношения Ср/Су для газов, вязкости и диэлектрической проницаемости ряда жидкостей, исследовал упругие свойства кристаллов, их пьезоэлектрические и пироэлектрические свойства, измерял магнитное поле движущихся зарядов (ток Рентгена). Часть важных исследований Рентген выполнил со своим учеником, одним из основателей советской физики А. Ф. Иоффе.
Научные исследования относятся к электромагнетизму, физике кристаллов, оптике, молекулярной физике.
В 1895 открыл излучение с длиной волны, более короткой, нежели длина волны ультрафиолетовых лучей (X-лучи), названное в дальнейшем рентгеновскими лучами, и исследовал их свойства: способность отражаться, поглощаться, ионизировать воздух и т. д. Предложил правильную конструкцию трубки для получения Х-лучей - наклонный платиновый антикатод и вогнутый катод: первый сделал фотоснимки при помощи рентгеновских лучей. Открыл в 1885 магнитное поле диэлектрика, движущегося в электрическом поле (так называемый “рентгенов ток”). Его опыт наглядно показал, что магнитное поле создается подвижными зарядами, и имел важное значение для создания X. Лоренцем электронной теории. Значительное число работ Рентгена посвящено исследованию свойств жидкостей, газов, кристаллов, электромагнитных явлений, открыл взаимосвязь электрических и оптических явлений в кристаллах. За открытие лучей, носящих его имя, Рентгену в 1901 первому среди физиков была присуждена Нобелевская премия.
С 1900 г. и до последних дней жизни (умер он 10 февраля 1923 г.) он работал в Мюнхенском университете.
Открытие Рентгена
Конец XIX в. ознаменовался повышенным интересом к явлениям прохождения электричества через газы. Еще Фарадей серьезно занимался этими явлениями, описал разнообразные формы разряда, открыл темное пространство в светящемся столбе разреженного газа. Фарадеево темное пространство отделяет синеватое, катодное свечение от розоватого, анодного.
Дальнейшее увеличение разрежения газа существенно изменяет характер свечения. Математик Плюкер (1801-1868) обнаружил в 1859г., при достаточно сильном разрежении слабо голубоватый пучок лучей, исходящий из катода, доходящий до анода и заставляющий светиться стекло трубки. Ученик Плюкера Гитторф (1824-1914) в 1869 г. продолжил исследования учителя и показал, что на флюоресцирующей поверхности трубки появляется отчетливая тень, если между катодом и этой поверхностью поместить твердое тело.
Гольдштейн (1850-1931), изучая свойства лучей, назвал их катодными лучами (1876 г.). Через три года Вильям К рук с (1832-1919) доказал материальную.природу катодных лучей и назвал их “лучистой материей”-веществом, находящимся в особом четвертом состоянии. Его доказательства были убедительны и наглядны. Опыты с “трубкой Крукса” демонстрировались позже во всех физических кабинетах. Отклонение катодного пучка магнитным полем в трубке Крукса стало классической школьной демонстрацией.
Однако опыты по электрическому отклонению катодных лучей не были столь убедительными. Герц не обнаружил такого отклонения и пришел к выводу, что катодный луч - это колебательный процесс в эфире. Ученик Герца Ф. Ленард, экспериментируя с катодными лучами, в 1893 г. показал, что они проходят через окошечко, закрытое алюминиевой фольгой, и вызывают свечение в пространстве за окошечком. Явлению прохождения катодных лучей через тонкие металлические тела Герц посвятил свою последнюю статью, опубликованную в 1892 г. Она начиналась словами:
“Катодные лучи отличаются от света существенным образом в отношении способности проникать через твердые тела”. Описывая результаты опытов по прохождению катодных лучей через золотые, серебряные, платиновые, алюминиевые и т.д. листочки, Герц отмечает, что он не наблюдал особых отличий в явлениях. Лучи проходят через листочки не прямолинейно, а дифракционно рассеиваются. Природа катодных лучей все еще оставалась неясной.
Вот с такими трубками Крукса, Ленарда и других и экспериментировал Вюрцбургский профессор Вильгельм Конрад Рентген в конце 1895 г. Однажды по окончании опыта, закрыв трубку чехлом из черного картона, выключив свет, но не выключив еще индуктор, питающий трубку, он заметил свечение экрана из синеродистого бария, находящегося вблизи трубки. Пораженный этим обстоятельством, Рентген начал экспериментировать с экраном. В своем первом сообщении “О новом роде лучей”, датированном 28 декабря 1895 г., он писал об этих первых опытах: “Кусок бумаги, покрытой платиносинеродистым барием, при приближении к трубке, закрытой достаточно плотно прилегающим к ней чехлом из тонкого черного картона, при каждом разряде вспыхивает ярким светом: начинает флюоресцировать. Флюоресценция видна при достаточном затемнении и не зависит от того, подносим ли бумагу стороной, покрытой синеродистым барием или не покрытой синеродистым барием. Флюоресценция заметна еще на расстоянии двух метров от трубки”.
Тщательное исследование показало Рентгену, “что черный картон, не прозрачный ни для видимых и ультрафиолетовых лучей солнца, ни для лучей электрической дуги, пронизывается каким-то агентом, вызывающим флюоресценцию”. Рентген исследовал проникающую способность этого “агента”, который он для краткости назвал “Х-лучи”, для различных веществ. Он обнаружил, что лучи свободно проходят через бумагу, дерево, эбонит, тонкие слои металла, но сильно задерживаются свинцом.
Затем он описывает сенсационный опыт:
“Если держать между разрядной трубкой и экраном руку, то видны темные тени костей в слабых очертаниях тени самой руки”. Это было первое рентгеноскопическое исследование человеческого тела. Рентген получил и первые рентгеновские снимки, приложив их к своей руке.
Эти снимки произвели огромное впечатление; открытие еще не было завершено, а уже начала свой путь рентгенодиагностика. “Моя лаборатория была наводнена врачами, приводившими пациентов, подозревавших, что они имеют иголки в разных частях тела”,- писал английский физик Шустер.
Уже после первых опытов Рентген твердо установил, что Х-лучи отличаются от катодных, они не несут заряда и не отклоняются магнитным полем, однако возбуждаются катодными лучами. “...Х-лучи не идентичны с катодными лучами, но возбуждаются ими в стеклянных стенках разрядной трубки”,- писал Рентген.
Он установил также, что они возбуждаются не только в стекле, но и в металлах.
Упомянув о гипотезе Герца - Ленарда, что катодные лучи “есть явление, происходящее в эфире”, Рентген указывает, что “нечто подобное мы можем сказать и о наших лучах”. Однако ему не удалось обнаружить волновые свойства лучей, они “ведут себя иначе, чем известные до сих пор ультрафиолетовые, видимые, инфракрасные лучи”. По своим химическим и люминесцентным действиям они, по мнению Рентгена, сходны с ультрафиолетовыми лучами. В первом сообщении он высказал оставленное потом предположение, что они могут быть продольными волнами в эфире.
Открытие Рентгена вызвало огромный интерес в научном мире. Его опыты были повторены почти во всех лабораториях мира. В Москве их повторил П. Н. Лебедев. В Петербурге изобретатель радио А. С. Попов экспериментировал с X-лучами, демонстрировал их на публичных лекциях, получая различные рентгенограммы. В Кембридже Д. Д. Томсон немедленно применил ионизирующее действие рентгеновских лучей для изучения прохождения электричества через газы. Его исследования привели к открытию электрона.
Список литературы
1. Кудрявцев П.С. История физики. гос. уч. пед. изд. Мин. прос. РСФСР. М., 1956
2. Кудрявцев П. С. Курс истории физики М.: Просвещение, 1974
3. Храмов Ю. А. Физики: Библиографический справочник. 2-е издание, испр. и дополн. М.: Наука, главная ред. физ.-мат. лит., 1983
Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.ronl.ru/
РЕНТГЕН, ВИЛЬГЕЛЬМ КОНРАД (Röntgen, Wilhelm Conrad) (1845–1923) (Германия). Нобелевская премия по физике, 1901. Родился 27 марта 1845 в Леннепе, небольшом городке близ Ремшейда в Пруссии, единственный ребенок в семье преуспевающего торговца текстильными товарами Фридриха Конрада Рентгена и Шарлотты Констанцы. В 1848 семья переехала в голландский город Апельдорн – на родину родителей Шарлотты. Прогулки в лесные окрестности Апельдорна привили ему любовь к природе.
Рентген поступил в Утрехтскую техническую школу в 1862, но был исключен за то, что отказался назвать имя товарища, нарисовавшего карикатуру на преподавателя. Не имея школьного аттестата, не мог поступить в высшее учебное заведение, но в качестве вольнослушателя прослушал несколько курсов в Утрехтском университете.
В 1865 Рентген зачислен студентом в Федеральный технологический институт в Цюрихе и в 1868 получил диплом. Август Кундт (August Kundt, 1839–1894), профессор физики этого института, посоветовал Рентгену заняться физикой. Тот последовал совету и через год защитил диссертацию в Цюрихском университете, после чего стал ассистентом Кундта.
Получив кафедру физики в Вюрцбургском университете (Бавария), Кундт взял с собой ассистента. В 1872 тот вместе с Кундтом перешел в Страсбургский университет, где в 1874 начал преподавать физику. Через год стал профессором физики Сельскохозяйственной академии в Гогенхейме (Германия), а в 1876 вернулся в Страсбург для чтения курса теоретической физики.
Исследования, проведенные Рентгеном в Страсбурге, были связаны с теплопроводностью кристаллов и электромагнитным вращением плоскости поляризации света в газах, и, по словам его биографа Отто Глазера, принесли Рентгену репутацию «тонкого классического физика-экспериментатора». В 1879 он стал профессором физики Гисенского университета, в котором оставался до 1888, отказавшись от предложений занять кафедру физики в университетах Йены и Утрехта. В 1888, вернувшись в Вюрцбургский университет в качестве профессора физики и директора Физического института, продолжил исследования широкого круга проблем, в том числе сжимаемости воды и электрических свойств кварца. В 1894 избран ректором университета, и тогда же приступил к изучению катодных лучей.
Еще в 1855 немецкий изобретатель Генрих Гейсслер (Heinrich Geissler, 1815–1879) разработал ртутную вакуумную трубку, в которой при очень низком давлении высоковольтный разряд между электродами порождает свечение. Когда экспериментаторы принялись откачивать газ из трубки до еще большего разрежения, область свечения начала распадаться на сложную последовательность отдельных светящихся слоев, цвет которых зависел от газа. Исследования этих явлений проводились Ю.Плюккером (J.Plucker, 1801–1868), И.Гитторфом (J.Hittorf, 1824–1914), Э.Гольдштейном (E.Goldstein, 1850–1931), Уильямом Круксом (W.Crookes, 1832–1919), Г.Герцем и Ф.Ленардом (Ph. von Lenard, 1862–1947) и было установлено, что в такой трубке возникает ток, названный Гольдштейном катодными лучами.
В частности, Крукс с помощью усовершенствованного вакуумного насоса достиг еще большего разрежения и обнаружил, что свечение исчезло, а стенки стеклянной трубки флуоресцируют зеленоватым светом. Крукс показал, что катодные лучи испускает отрицательный электрод (помещенный внутрь трубки крестообразный предмет отбрасывал тень на противоположную стенку) и эти лучи состоят из некоторой субстанции и несут отрицательный электрический заряд (ударяясь о лопасти легкого колесика, лучи приводили его во вращение, а пучок лучей отклонялся магнитом в сторону, соответствующую отрицательному заряду). В 1878 Крукс высказал гипотезу, что флуоресценцию вызывают лучи, когда ударяются о стеклянные стенки.
Немецкий физик Ф.Ленард показал, что катодные лучи могут проникать сквозь окошко в трубке, затянутое тонкой алюминиевой фольгой, и ионизовать воздух в непосредственной близости окошка.
Рентген повторил некоторые из более ранних экспериментов, в частности, показав, что исходящие из окошка Ленарда катодные лучи (тогда еще неизвестные) вызывают флуоресценцию экрана, покрытого цианоплатинитом бария.
Однажды (это случилось 8 ноября 1895) Рентген, чтобы облегчить наблюдения, затемнил комнату и обернул трубку Крукса (без окошка Ленарда) плотной непрозрачной черной бумагой. К своему удивлению, он увидел на стоявшем неподалеку экране, покрытом цианоплатинитом бария, полосу флуоресценции. Детально проанализировав результат и исключив возможные ошибки, он установил, что флуоресценция появлялась всякий раз, когда он включал трубку, что источником излучения является именно трубка, а не какая-либо другая часть цепи и что экран флуоресцировал на расстоянии даже почти двух метров от трубки, что намного превосходило возможности катодных лучей.
Следующие семь недель он провел, исследуя явление, которое он назвал икс-лучами (т.е. неизвестными лучами). Тень, которую отбрасывал на флуоресцирующий экран проводник от индукционной катушки, создававшей необходимое для разряда высокое напряжение, навела Рентгена на мысль об исследовании проникающей способности икс-лучей в различных материалах. Он обнаружил, что икс-лучи могут проникать почти во все предметы на различную глубину, зависящую от толщины предмета и плотности вещества. Держа небольшой свинцовый диск между разрядной трубкой и экраном, Рентген заметил, что свинец непроницаем для икс-лучей, и тут сделал поразительное открытие: кости его руки отбрасывали на экран более темную тень, окруженную более светлой тенью от мягких тканей.
Физики того времени хорошо знали, что вблизи работающей катодной трубки нельзя оставлять фотопластинки, так как они засвечиваются. Рентген нашел, что икс-лучи вызывают не только свечение экрана, покрытого цианоплатинитом бария, но и потемнение фотопластинок (после проявления) в тех местах, где икс-лучи попадают на фотоэмульсию. Так Рентген стал первым в мире радиологом. В честь него икс-лучи стали называть рентгеновскими лучами. Широкую известность приобрела выполненная Рентгеном в рентгеновских лучах фотография (рентгенограмма) кисти руки жены. На ней, как на негативе, отчетливо видны кости (белые, так как более плотная костная ткань задерживает икс-лучи, не давая им попасть на фотопластинку) на фоне более темного изображения мягких тканей (задерживающих икс-лучи в меньшей степени) и белые полоски от колец на пальцах.
Первое сообщение Рентгена об его исследованиях, опубликованное в местном научном журнале в конце 1895, вызвало огромный интерес и в научных кругах, и у широкой публики. «Вскоре мы обнаружили, – писал Рентген, – что все тела прозрачны для этих лучей, хотя и в весьма различной степени». Эксперименты Рентгена были немедленно подтверждены другими учеными.
После открытия Рентгена немецкий физик Макс фон Лауэ высказал предположение о том, что коротковолновый характер рентгеновского излучения можно было бы доказать, используя в качестве дифракционной решетки регулярно расположенные атомы в кристалле. При рассеянии света на дифракционой решетке возникает сложный узор из светлых и темных пятен, вид которого зависит от длины волны падающего на решетку света. Но оптические дифракционные решетки были слишком грубы для того, чтобы на них могла происходить дифракция излучения со столь короткими длинами волн, как те, которые ожидались в случае рентгеновского излучения.
В 1913 эксперимент, предложенный фон Лауэ, был успешно поставлен Вальтером Фридрихом и Паулем Книппингом. В результате возник метод рентгеноструктурного анализа, сыгравший фундаментальную роль в анализе строения молекул, в том числе природного происхождения. В медицине, в свою очередь, занял прочное место метод рентгенологии.
Так, открыв неизвестное ранее излучение, Рентген внес существенный вклад в ту революцию в физике в начале 20 в., а также революционизировал методы медицинской диагностики.
После открытия икс-лучей Рентген опубликовал еще две статьи о них, в 1896 и 1897, но затем его интересы переместились в другие области. Икс-лучи стали сенсацией. Рентгена раздражала свалившаяся на него известность, отрывавшая у него время и мешавшая дальнейшим исследованиям, поэтому он стал редко выступать с публикациями, хотя и не прекращал писать – всего Рентген написал 58 статей. В 1921, когда ему было 76 лет, он опубликовал статью об электропроводимости кристаллов.
В 1899 Рентген стал профессором физики и директором Физического института при Мюнхенском университете. В Мюнхене он узнал, что он стал первым лауреатом Нобелевской премии по физике «в знак признания необычайно важных заслуг перед наукой, выразившихся в открытии замечательных лучей, названных впоследствии в его честь». При презентации лауреата К.Т.Однер, член Шведской королевской академии наук, сказал: «Нет сомнения в том, сколь большого успеха достигнет физическая наука, когда эта неведомая раньше форма энергии будет достаточно исследована». Затем Однер напомнил собравшимся о том, что рентгеновские лучи уже нашли многочисленные практические приложения в медицине.
Рентген никогда не помышлял ни о патенте, ни о финансовом вознаграждении. Был удостоен многих наград, в том числе медали Румфорда (Лондонское королевское общество, золотой медали Барнарда за выдающиеся заслуги перед наукой (Колумбийский университет). Почетный член и член-корреспондент научных обществ многих стран.
Он ушел в отставку со своих постов в Мюнхене в 1920, вскоре после смерти жены.
В честь Рентгена внесистемная единица дозы гама-излучения названа рентгеном (R). Существуют рентгеновская камера, рентгеновская микроскопия, рентгеновская спектроскопия, рентгеновский структурный анализ, рентгенография, рентгенология, рентгеноскопия, рентгенотерапия и др.
Работы: Über eine neue Art von Strahlen , Sitzungsberichte der Physikalisch-medizinischen Gesellschaft zu Würzburg, 1895; О новом виде лучей . Под ред. А.Ф.Иоффе. М. – Л., 1933.
Кирилл Зеленин