В конце XIX века всеобщее внимание физиков привлек газовый разряд при малом давлении. При этих условиях в газоразрядной трубке создавались потоки очень быстрых электронов. В то время их называли катодными лучами. Природа этих лучей еще не была с достоверностью установлена. Известно было лишь, что эти лучи берут начало на катоде трубки.

Занявшись исследованием катодных лучей, Рентген заметил, что фотопластинка вблизи разрядной трубки оказывалась засвеченной даже в том случае, когда она была завернута в черную бумагу. После этого ему удалось наблюдать еще одно очень поразившее его явление. Бумажный экран, смоченный раствором платиносинеродистого бария, начинал светиться, если им обертывалась разрядная трубка. Причем когда Рентген держал руку между трубкой и экраном, то на экране были видны темные тени костей на фоне более светлых очертаний всей кисти руки.

Ученый понял, что при работе разрядной трубки возникает какое-то неизвестное ранее сильно проникающее излучение. Он назвал его Х-лучами. Впоследствии за этим излучением прочно укрепился термин «рентгеновские лучи».

Рентген обнаружил, что новое излучение появлялось в том месте, где катодные лучи (потоки быстрых электронов) сталкивались со стеклянной стенкой трубки. В этом месте стекло светилось зеленоватым светом.

Последующие опыты показали, что Х-лучи возникают при торможении быстрых электронов любым препятствием, в частности металлическими электродами.

Лучи, открытые Рентгеном, действовали на фотопластинку, вызывали ионизацию воздуха, но заметным образом не отражались от каких-либо веществ и не испытывали преломления. Электромагнитное поле не оказывало никакого влияния на направление их распространения.

Сразу же возникло предположение, что рентгеновские лучи – это электромагнитные волны, которые излучаются при резком торможении электронов. В отличие от световых лучей видимого участка спектра и ультрафиолетовых лучей рентгеновские лучи имеют гораздо меньшую длину волны. Их длина волны тем меньше, чем больше энергия электронов, сталкивающихся с препятствием. Большая проникающая способность рентгеновских лучей и прочие их особенности связывались именно с малой длиной волны. Но эта гипотеза нуждалась в доказательствах, и доказательства были получены спустя 15 лет после смерти Рентгена.

Если рентгеновское излучение представляет собой электромагнитные волны, то оно должно обнаруживать дифракцию – явление, присущее всем видам волн. Сначала пропускали рентгеновские лучи через очень узкие щели в свинцовых пластинках, но ничего похожего на дифракцию обнаружить не удавалось. Немецкий физик Макс Лауэ предположил, что длина волны рентгеновских лучей слишком мала для того, чтобы можно было обнаружить дифракцию этих волн на искусственно созданных препятствиях. Ведь нельзя сделать щели размером 10-8 см, поскольку таков размер самих атомов. А что если рентгеновские лучи имеют примерно такую же длину волны? Тогда остается единственная возможность - использовать кристаллы. Они представляют собой упорядоченные структуры, в которых расстояния между отдельными атомами по порядку величины равны размеру самих атомов, т. е. 10-8 см. Кристалл с его периодической структурой и есть то естественное устройство, которое неизбежно должно вызвать заметную дифракцию волн, если длина их близка к размерам атомов.

Немного истории… 4 «Вышлите мне немного лучей в конверте» Через год после открытия x-лучей Рентген получил письмо от английского моряка «Сэр, со времён войны у меня в груди застряла пуля, но её ни как не могут удалить, поскольку её не видно. И вот я услышал, что вы нашли лучи, через которые мою пулю можно увидеть. Если это возможно, вышлите мне немного лучей в конверте, доктора найдут пулю, и я вышлю вам лучи назад». Ответ Рентгена был следующим: «В данный момент я не располагаю таким количеством лучей. Но если вам не трудно вышлите мне вашу грудную клетку, а я найду пулю и вышлю вашу грудную клетку назад». Содержание.

В теле человека… 5 В теле человека рентгеновские лучи сильнее всего поглощаются в костях, плотность которых относительно высока и в которых много атомов кальция. При прохождение лучей через кости интенсивность излучений уменьшается вдвое через каждые 1,5 см. Кровь, мышцы, жир и желудочно- кишечный тракт гораздо меньше поглощают рентгеновские лучи. Меньше всего задерживает излучение воздух в лёгких. Поэтому кости в рентгеновских лучах отбрасывают тень на фотоплёнку, и в этих местах она остаётся прозрачной. Там же, где лучам удалось засветить плёнку, она делается тёмной, и врачи видят пациента «насквозь ». Содержание

В наше время… 6 В наше время рентгенологические исследования в большинстве случаев проходит без фотоплёнки, а прошедшие через пациента излучение делается видимым с помощью специальных люминофоров. Этот метод, названный флюорография, позволяет в несколько раз снизить интенсивность излучений при обследовании и сделать его безопасным. Содержание

Вред и польза… 8 Вред: Данные многих исследований показывают, что вред от рентгена может быть только у 1% людей из Если же делать его очень часто, то возможны появления опухолей, которые дадут о себе знать через несколько десятков лет. Однако для этого вам придется проходить эту процедуру как минимум несколько раз в неделю много лет подряд.

Вред и польза… 9 Вред: Воздействие рентгена на организм определяется уровнем дозы облучения, и зависит от того, какой орган подвергся облучению. Например, заболевания крови вызываются облучением костного мозга, а генетические заболевания – облучением половых органов. Также возможны временные изменения в составе крови после небольшого облучения и необратимые изменения в ее составе при больших дозах облучения. Содержание

Источники… 10 Источниками рентгеновского излучения является рентгеновская трубка, некоторые радиоактивные изотопы, ускорители (бетатрон – циклически ускоритель электронов) и накопители электронов (синхротронное излучение), лазеры и др. Естественные источники Рентгеновских лучей Солнце и другие космические объекты. Содержание

Применение… 11 Рентгеновские лучи нашли себе много очень важных практических применений. В медицине они применяются для постановки правильного диагноза заболевания, а также для лечения раковых заболеваний. Весьма обширны применения рентгеновских лучей в научных исследованиях. С их помощью можно определить расположения атомов в пространстве - структуру кристаллов, удается расшифровать строение сложнейших органических соединений, включая белки.

Рентгеновская трубка… 15 Схематическое изображение рентгеновской трубки. X рентгеновские лучи, K катод, А анод (иногда называемый антикатодом), С теплоотвод, Uh напряжение накала катода, Ua ускоряющее напряжение, Win впуск водяного охлаждения, Wout выпуск водяного охлаждения.

Рентгеновская трубка… 16 Рентгеновские лучи возникают при сильном ускорении заряженных частиц (тормозное излучение), либо при высокоэнергетических переходах в электронных оболочках атомов или молекул. Оба эффекта используются в рентгеновских трубках. Основными конструктивными элементами таких трубок являются металлические катод и анод. Содержание

Биологическое воздействие… 17 Рентгеновское излучение является ионизирующим. Оно воздействует на ткани живых организмов и может быть причиной лучевой болезни, лучевых ожогов и злокачественных опухолей. По причине этого при работе с рентгеновским излучением необходимо соблюдать меры защиты. Считается, что поражение прямо пропорционально поглощённой дозе излучения. Рентгеновское излучение является мутагенным фактором. Содержание

Слайд 2

Исторические события: исполнилось 110 лет открытию рентгеновского излучения (1895-2005), 100 лет назад стало известно о характеристическом рентгеновском излучении (1906-2006). Значимость открытия Х-лучей для развития науки и понимания устройства мира невозможно переоценить. Вильгельм Конрад Рентген, немецкий физик.

Слайд 3

План:

Открытие Х-лучей Вильгельм Рентген Свойства рентгеновских лучей Дифракция рентгеновских лучей Устройство рентгеновской трубки Применение рентгеновских лучей: Медицина Научные исследования Рентгеноструктурный анализ Дефектоскопия

Слайд 4

Открытие Х-лучей

В 1895 году Вильгельм Рентген экспериментировал с одной из вакуумных трубок (Крукса). Он вдруг заметил, что некоторые находившиеся рядом кристаллы ярко засветились. Так как Рентген знал, что лучи, открытые раньше не могли проникнуть через стекло, чтобы произвести этот эффект, он предположил, что это должен быть новый вид лучей, которые он назвал Х-лучами, подчеркнув этим необычность их свойств.

Слайд 5

В самом деле, невидимые глазом лучи легко проникали через непрозрачную ткань, бумагу, дерево и даже металлы, засвечивая тщательно упакованную фотопленку. Свой вклад в известность Рентгена внесла также знаменитая фотография руки его жены, которую он опубликовал в своей статье. За открытие лучей, которые носят его имя, В. Рентгену ПЕРВУЮ в истории Нобелевскую премию по физике (1901 г.)

Слайд 6

Свойства рентгеновских лучей

Лучи, открытые Рентгеном, действовали на фотопластинку, вызывали ионизацию воздуха, не отражались, не преломлялись, но и не отклонялись в магнитном поле.X-лучи обладали огромной проникающей мощью, которая ни с чем не была сравнима. Сразу же возникло предположение, что это электромагнитные волны, которые излучаются при резком торможении электронов. Доказательства этому были получены только спустя 15 лет после смерти Рентгена. Первая страница статьи В. Рентгена о Х-лучах

Слайд 7

Дифракция рентгеновских лучей

Узкий пучок рентгеновских лучей был направлен на кристалл, за которым была расположена фотопластинка. Вокруг центрального пятна на пластине возникли регулярно расположенные небольшие пятнышки. Их появление можно объяснить только дифракцией, присущей всем видам электромагнитных волн. А значит, и рентгеновское излучение – электромагнитное.

Слайд 8

РЕНТГЕНОВСКАЯ ТРУБКА – …электровакуумный прибор для получения рентгеновских лучей. Простейшая рентгеновская трубка состоит из стеклянного баллона с впаянными электродами - катодом и анодом Электроны, испускаемые катодом, ускоряются сильным электрическим полем в пространстве между электродами и бомбардируют анод. При ударе электронов об анод их кинетическая энергия частично преобразуется в энергию рентгеновского излучения.

Слайд 9

Схематическое изображение рентгеновской трубки.

X - рентгеновские лучи, K -катод, А – анод, С - теплоотвод, Uh – напряжение накала катода, Ua - ускоряющее напряжение, Win - впуск водяного охлаждения, Wout - выпуск водяного охлаждения Предыдущий слайд

Слайд 10

Общий вид рентгеновских трубок для структурного анализа (а), дефектоскопии (б) и медицинской (в) рентгено-диагностики

Слайд 11

Биологическое воздействие

Рентгеновское излучение является ионизирующим. Оно воздействует на живые организмы и может быть причиной лучевой болезни и рака. По причине этого при работе с рентгеновским излучением необходимо соблюдать меры защиты. К возникновению рака ведёт повреждение наследственной информации ДНК. Считается, что поражение прямо пропорционально поглощённой дозе излучения. Рентгеновское излучение является мутагенным фактором.

Слайд 12

Применение рентгеновских лучей

В медицине В научных исследованиях: Рентгеноструктурный анализ Материаловедении Кристаллографии Химии Биологии Дефектоскопия

Слайд 13

Медицина

При помощи рентгеновских лучей можно просветить человеческое тело, в результате чего можно получить изображение костей и внутренних органов. Также используются для лечения раковых заболеваний.

Слайд 14

Рентгеноструктурный анализ

По дифракционной картине, даваемой рентгеновскими лучами при их прохождении сквозь кристаллы, удается установить порядок расположения атомов в пространстве – структуру кристаллов.

Слайд 15

В материаловедении, кристаллографии, химии и биохимии рентгеновские лучи используются для выяснения структуры веществ на атомном уровне при помощи дифракционного рассеяния рентгеновского излучения (рентгено-дифракционный анализ). Известным примером является определение структуры ДНК.

Слайд 16

Кроме того, при помощи рентгеновских лучей может быть определен химический состав вещества. В электроннолучевом микроскопе анализируемое вещество облучается электронами или Х-лучами, при этом атомы ионизируются и излучают характеристическое рентгеновское излучение. Этот аналитический метод называется рентгено-флюоресцентным анализом.

Слайд 17

Рентгеновская дефектоскопия

Метод обнаружения раковин в отливках, трещин в рельсах, проверки качества сварных швов и т.д. Основана на изменении поглощения рентгеновских лучей в изделии при наличии в нем полости или инородных включений. Рентгеновский дефектоскоп

Посмотреть все слайды

Слайд 2

Рентге́новскоеизлуче́ние- электромагнитные волны, энергия фотонов которых лежит на шкале электромагнитных волн между ультрафиолетовым излучением и гамма-излучением Энергетические диапазоны рентгеновского излучения и гамма-излучения перекрываются в широкой области энергий. Оба типа излучения являются электромагнитным излучением и при одинаковой энергии фотонов - эквивалентны. Терминологическое различие лежит в способе возникновения - рентгеновские лучи испускаются при участии электронов в то время как гамма-излучение испускается в процессах девозбуждения атомных ядер

Слайд 3

Рентгеновские трубки Рентгеновские лучи возникают при сильном ускорении заряженных частиц, либо при высокоэнергетических переходах в электронных оболочках атомов или молекул. Оба эффекта используются в рентгеновских трубках

Слайд 4

Основными конструктивными элементами таких трубок являются металлические катод и анод. В рентгеновских трубках электроны, испущенные катодом, ускоряются под действием разности электрических потенциалов между анодом и катодом и ударяются об анод, где происходит их резкое торможение. При этом за счёт тормозного излучения происходит генерация излучения рентгеновского диапазона, и одновременно выбиваются электроны из внутренних электронных оболочек атомов анода. Пустые места в оболочках занимаются другими электронами атома. В настоящее время аноды изготавливаются главным образом из керамики, причём та их часть, куда ударяют электроны, - из молибдена или меди. В процессе ускорения-торможения лишь около 1% кинетической энергии электрона идёт на рентгеновское излучение, 99% энергии превращается в тепло.

Слайд 5

Ускорители частиц Рентгеновское излучение можно получать также и на ускорителях заряженных частиц. Так называемое синхротронное излучение возникает при отклонении пучка частиц в магнитном поле, в результате чего они испытывают ускорение в направлении, перпендикулярном их движению. Синхротронное излучение имеет сплошной спектр с верхней границей. При соответствующим образом выбранных параметрах в спектре синхротронного излучения можно получить и рентгеновские лучи

Слайд 6

Взаимодействие с веществом Длина волны рентгеновских лучей сравнима с размерами атомов, поэтому не существует материала, из которого можно было бы изготовить линзу для рентгеновских лучей. Кроме того, при перпендикулярном падении на поверхность рентгеновские лучи почти не отражаются. Несмотря на это, в рентгеновской оптике были найдены способы построения оптических элементов для рентгеновских лучей. В частности выяснилось, что их хорошо отражает алмаз

Слайд 7

Рентгеновские лучи могут проникать сквозь вещество, причём различные вещества по-разному их поглощают. Поглощение рентгеновских лучей является важнейшим их свойством в рентгеновской съёмке. Интенсивность рентгеновских лучей экспоненциально убывает в зависимости от пройденного пути в поглощающем слое (I = I0e-kd, где d - толщина слоя, коэффициент k пропорционален Z³λ³, Z - атомный номер элемента, λ - длина волны).

Слайд 8

Поглощение происходит в результате фотопоглощения (фотоэффекта) и комптоновского рассеяния:

Слайд 9

Рентгеновское излучение является ионизирующим. Оно воздействует на ткани живых организмов и может быть причиной лучевой болезни, лучевых ожогов и злокачественных опухолей. По причине этого при работе с рентгеновским излучением необходимо соблюдать меры защиты. Считается, что поражение прямо пропорционально поглощённой дозе излучения. Рентгеновское излучение является мутагенным фактором. Биологическое воздействие

Открытие рентгена. 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. Почему он светится? Солнце давно зашло, электрический свет не мог вызвать свечения, катодная трубка выключена, да и вдобавок закрыта черным чехлом из картона. Рентген еще раз посмотрел на катодную трубку и упрекнул себя: оказывается, он забыл ее выключить. Нащупав рубильник, ученый выключил трубку. Исчезло и свечение экрана; включил трубку вновь - и вновь появилось свечение. Значит, свечение вызывает катодная трубка! Но каким образом? Ведь катодные лучи задерживаются чехлом, да и воздушный метровый промежуток между трубкой и экраном для них является броней. Так началось рождение открытия.

Размеры: 960 х 720 пикселей, формат: jpg. Чтобы бесплатно скачать слайд для использования на уроке физики, щёлкните на изображении правой кнопкой мышки и нажмите «Сохранить изображение как...». Скачать всю презентацию «Рентгеновские лучи физика.ppt» можно в zip-архиве размером 576 КБ.

Ионизирующее излучение

«Рентгеновские лучи физика» - Январь, 1896 год… Но каким образом? Руководитель: Баева Валентина Михайловна. Так началось рождение открытия. Рентгеновские лучи обладают такими же свойствами, как световые лучи. Открытие рентгена. Рентгеновские лучи. Исчезло и свечение экрана; включил трубку вновь - и вновь появилось свечение. В 1862 году Вильгельм поступил в Утрехтскую техническую школу.

«Ультрафиолетовое излучение» - Ультрафиолетовое излучение. Приёмники излучения. Биологическое действие. Высокотемпературная плазма. Свойства. Солнце, звёзды, туманности и другие космические объекты. Ультрафиолетовое излучение подразделяется: Для длины волны меньше 105 нм прозрачных материалов практически нет. История открытия. Применяют фотоэлектрические приёмники.

«Инфракрасное излучение» - Применение. Чем теплее объект, тем быстрее он излучает. Большие дозы могут вызывать повреждения глаз и ожог кожи. Можно получать фотографии в ультрафиолетовых лучах (см.рис.1). Земля излучает в окружающее пространство инфракрасное (тепловое) излучение. 50% энергии излучения Солнца приходится именно на инфракрасные лучи.

«Виды излучений физика» - При бета распаде из ядра вылетает электрон. Чернобыльская авария. Время, за которое распадается половина атомов, называется периодом полураспада. Современные взгляды на радиоактивность. Различных объяснений причин Чернобыльской аварии много. Оказалось, что излучение неоднородно, а представляет собой смесь «лучей».