Prezentarea istoricului descoperirii radiațiilor cu raze X. radiații cu raze X. Aplicarea radiațiilor ultraviolete

La sfârșitul secolului al XIX-lea, atenția generală a fizicienilor a fost atrasă de o descărcare de gaz la presiune scăzută. În aceste condiții, s-au creat fluxuri de electroni foarte rapizi în tubul cu descărcare în gaz. Pe vremea aceea se numeau raze catodice. Natura acestor raze nu a fost încă stabilită cu certitudine. Se știa doar că aceste raze își au originea la catodul tubului.

În timp ce investiga razele catodice, Roentgen a observat că o placă fotografică din apropierea tubului de descărcare s-a dovedit a fi iluminată chiar și atunci când era învelită în hârtie neagră. După aceea, a reușit să observe un alt fenomen foarte frapant. Un ecran de hârtie umezit cu o soluție de bariu platină-cianură a început să strălucească dacă era înfășurat în jurul tubului de descărcare. Mai mult, atunci când radiografiile îi ținea mâna între tub și ecran, umbrele întunecate ale oaselor erau vizibile pe ecran pe fundalul contururilor mai deschise ale întregii mâini.

Omul de știință și-a dat seama că în timpul funcționării tubului de descărcare apar niște radiații necunoscute anterior, puternic penetrante. El a numit-o raze X. Ulterior, termenul „raze X” a fost ferm stabilit în spatele acestei radiații.

Roentgen a descoperit că o nouă radiație a apărut în punctul în care razele catodice (fluxurile de electroni rapizi) s-au ciocnit cu peretele de sticlă al tubului. În acest loc, sticla strălucea cu o lumină verzuie.

Experimentele ulterioare au arătat că razele X apar atunci când electronii rapizi sunt încetiniți de orice obstacol, în special de electrozii metalici.

Razele descoperite de Roentgen au acționat pe o placă fotografică, au provocat ionizarea aerului, dar nu au fost reflectate într-un mod vizibil de nicio substanță și nu au experimentat refracția. Câmpul electromagnetic nu a avut niciun efect asupra direcției de propagare a acestora.

Imediat a existat o presupunere că razele X sunt unde electromagnetice care sunt emise în timpul unei decelerații bruște a electronilor. Spre deosebire de razele de lumină din spectrul vizibil și de razele ultraviolete, razele X au o lungime de undă mult mai scurtă. Lungimea lor de undă este mai mică, cu atât energia electronilor care se ciocnesc cu un obstacol este mai mare. Puterea mare de penetrare a razelor X și celelalte caracteristici ale acestora au fost asociate tocmai cu o lungime de undă mică. Dar această ipoteză avea nevoie de dovezi, iar dovezile au fost obținute la 15 ani după moartea lui Roentgen.

Dacă razele X sunt unde electromagnetice, atunci ele trebuie să prezinte difracție, un fenomen comun tuturor tipurilor de unde. La început, razele X au fost trecute prin fante foarte înguste ale plăcilor de plumb, dar nu a putut fi detectat nimic asemănător cu difracția. Fizicianul german Max Laue a sugerat că lungimea de undă a razelor X este prea mică pentru a detecta difracția acestor unde de către obstacole create artificial. La urma urmei, este imposibil să faci goluri de 10-8 cm, deoarece aceasta este dimensiunea atomilor înșiși. Ce se întâmplă dacă razele X au aproximativ aceeași lungime de undă? Atunci singura opțiune rămasă este să folosești cristalele. Sunt structuri ordonate în care distanțele dintre atomi individuali sunt egale în ordinea mărimii cu dimensiunea atomilor înșiși, adică 10 sunt aproape de dimensiunea atomilor.

Descoperirea razelor X. În 1894, când Roentgen a fost ales rector al universității, a început cercetările experimentale privind descărcarea electrică în tuburile vidate din sticlă. În seara zilei de 8 noiembrie 1895, Roentgen lucra ca de obicei în laboratorul său, studiind razele catodice. Pe la miezul nopții, simțindu-se obosit, era pe cale să plece. După ce s-a uitat prin laborator, a stins lumina și era pe cale să închidă ușa, când a observat deodată un fel de pată luminoasă în întuneric. Se pare că un ecran din bariu sinergic strălucea. De ce strălucește? Soarele apusese de mult, lumina electrică nu putea produce o strălucire, tubul catodic era oprit și, în plus, era acoperit cu un capac de carton negru. Roentgen s-a uitat din nou la tubul catodic și și-a reproșat: se pare că a uitat să-l oprească. Simțind comutatorul, omul de știință a oprit receptorul. A dispărut și strălucirea ecranului; a pornit din nou receptorul - și strălucirea a apărut din nou. Aceasta înseamnă că strălucirea este cauzată de tubul catodic! Dar cum? La urma urmei, razele catodice sunt întârziate de un capac, iar spațiul de aer dintre tub și ecran pentru ele este armura. Astfel a început nașterea descoperirii.

Slide 5 din prezentarea „Raze X ale fizicii” la lecții de fizică pe tema „Radiții ionizante”

Dimensiuni: 960 x 720 pixeli, format: jpg. Pentru a descărca gratuit un diapozitiv pentru a fi utilizat într-o lecție de fizică, faceți clic dreapta pe imagine și faceți clic pe „Salvare imagine ca...”. Puteți descărca întreaga prezentare „X-rays of physics.ppt” într-o arhivă zip de 576 KB.

Descărcați prezentarea

radiatii ionizante

„Razele X ale unui fizician” - ianuarie 1896... Dar cum? Conducător: Baeva Valentina Mihailovna. Astfel a început nașterea descoperirii. Razele X au aceleași proprietăți ca razele de lumină. Descoperirea razelor X. raze X. A dispărut și strălucirea ecranului; a pornit din nou receptorul - și strălucirea a apărut din nou. În 1862, Wilhelm a intrat la școala tehnică din Utrecht.

„Radiații ultraviolete” - radiații ultraviolete. receptori de radiații. actiune biologica. Plasmă la temperatură ridicată. Proprietăți. Soarele, stele, nebuloase și alte obiecte spațiale. Radiația ultravioletă este subdivizată: pentru lungimi de undă mai mici de 105 nm, practic nu există materiale transparente. Istoria descoperirilor. Se folosesc receptoare fotoelectrice.

„Radiații infraroșii” - Aplicație. Cu cât obiectul este mai cald, cu atât radiază mai repede. Dozele mari pot provoca leziuni oculare și arsuri ale pielii. Puteți face fotografii în raze ultraviolete (vezi fig. 1). Pământul emite radiații infraroșii (termice) în spațiul înconjurător. 50% din energia radiației solare provine din razele infraroșii.

„Tipuri de fizica radiațiilor” - În dezintegrarea beta, un electron zboară din nucleu. Accident de la Cernobîl. Timpul necesar pentru ca jumătate dintre atomi să se descompună se numește timp de înjumătățire. Viziunea modernă asupra radioactivității. Există multe explicații diferite pentru cauzele accidentului de la Cernobîl. S-a dovedit că radiația este neomogenă, dar este un amestec de „raze”.

slide 2

Radiație cu raze X - unde electromagnetice a căror energie fotonică se află pe scara undelor electromagnetice dintre radiația ultravioletă și radiația gamma. Gamele de energie ale radiației X și ale radiației gamma se suprapun într-o gamă largă de energie. Ambele tipuri de radiații sunt radiații electromagnetice și sunt echivalente pentru aceeași energie fotonică. Diferența terminologică constă în modul de apariție - razele X sunt emise cu participarea electronilor, în timp ce razele gamma sunt emise în procesele de dezexcitare a nucleelor ​​atomice.

slide 3

Tuburi de raze X Razele X sunt produse prin accelerarea puternică a particulelor încărcate sau prin tranziții de înaltă energie în învelișurile de electroni ale atomilor sau moleculelor. Ambele efecte sunt utilizate în tuburile cu raze X

slide 4

Principalele elemente structurale ale unor astfel de tuburi sunt un catod metalic și un anod. În tuburile cu raze X, electronii emiși de catod sunt accelerați de diferența de potențial electric dintre anod și catod și lovesc anodul, unde sunt decelerati brusc. În acest caz, radiația de raze X este generată din cauza bremsstrahlungului, iar electronii sunt scoși simultan din învelișurile interioare de electroni ale atomilor anodici. Spațiile goale din învelișuri sunt ocupate de alți electroni ai atomului. În prezent, anozii sunt fabricați în principal din ceramică, iar partea în care electronii lovesc este din molibden sau cupru. În procesul de accelerare-decelerare, doar aproximativ 1% din energia cinetică a unui electron merge la razele X, 99% din energie este transformată în căldură.

slide 5

Acceleratorii de particule Raze X pot fi obținute și în acceleratorii de particule. Așa-numita radiație sincrotron apare atunci când un fascicul de particule dintr-un câmp magnetic este deviat, în urma căruia acestea experimentează o accelerație într-o direcție perpendiculară pe mișcarea lor. Radiația sincrotron are un spectru continuu cu o limită superioară. Cu parametri aleși corespunzător, razele X pot fi obținute și în spectrul radiației sincrotron

slide 6

Interacțiunea cu materia Lungimea de undă a razelor X este comparabilă cu dimensiunea atomilor, deci nu există niciun material din care să fie posibilă realizarea unei lentile pentru raze X. În plus, atunci când razele X sunt incidente perpendicular pe suprafață, aproape că nu sunt reflectate. În ciuda acestui fapt, în optica cu raze X s-au găsit metode de construire a elementelor optice pentru raze X. În special, sa dovedit că diamantul le reflectă bine.

Slide 7

Razele X pot pătrunde în materie și diferite substanțe le absorb diferit. Absorbția razelor X este cea mai importantă proprietate a acestora în fotografia cu raze X. Intensitatea razelor X scade exponențial în funcție de calea parcursă în stratul absorbant (I = I0e-kd, unde d este grosimea stratului, coeficientul k este proporțional cu Z³λ³, Z este numărul atomic al elementului, λ este lungimea de undă).

Slide 8

Absorbția are loc ca urmare a fotoabsorbției (efect fotoelectric) și a împrăștierii Compton:

Slide 9

Razele X sunt ionizante. Afectează țesuturile organismelor vii și poate provoca radiații, arsuri de radiații și tumori maligne. Din acest motiv, atunci când lucrați cu raze X trebuie luate măsuri de protecție. Se crede că daunele sunt direct proporționale cu doza de radiație absorbită. Radiația cu raze X este un factor mutagen. Impactul biologic

Descrierea prezentării pe diapozitive individuale:

1 tobogan

Descrierea diapozitivului:

2 tobogan

Descrierea diapozitivului:

O persoană rară nu a trecut printr-o cameră de radiografie. Iar imaginile făcute cu raze X sunt familiare tuturor. Radiația cu raze X a fost descoperită de fizicianul german W. Roentgen (1845–1923). Numele său este imortalizat în alți termeni fizici asociați cu această radiație: unitatea internațională a dozei de radiații ionizante se numește roentgen; o fotografie făcută cu un aparat cu raze X se numește radiografie; Domeniul medicinei radiologice care utilizează raze X pentru a diagnostica și trata bolile se numește radiologie.

3 slide

Descrierea diapozitivului:

Roentgen a mai stabilit că puterea de penetrare a razelor necunoscute pe care le-a descoperit, pe care le-a numit raze X, depindea de compoziția materialului absorbant. De asemenea, și-a imaginat oasele propriei mâini, plasându-l între un tub cu descărcare cu raze catodice și un ecran acoperit cu cianoplatinită de bariu. Roentgen a descoperit radiațiile în 1895 în timp ce era profesor de fizică la Universitatea din Würzburg. În timpul experimentelor cu raze catodice, el a observat că un ecran situat în apropierea tubului de vid, acoperit cu cianoplatinită de bariu cristalin, strălucea puternic, deși tubul în sine era acoperit cu carton negru. Așa că, pentru prima dată, însuși cu raze X și-a luminat mâna în 1895.

4 slide

Descrierea diapozitivului:

Au apărut noi fascicule în așa-numitul tub de descărcare, unde fluxul de particule încărcate negativ a căzut, decelerând, pe țintă. Puțin mai târziu s-a dovedit că aceste particule sunt electroni. Roentgen însuși, neștiind despre existența electronului, nu a putut explica natura razelor descoperite de el. Fluxul de electroni Raze X Radiații cu raze X, invizibile pentru ochi radiații electromagnetice cu o lungime de undă de 10-7 - 10-14m. Este emis în timpul decelerării electronilor rapizi în materie (spectrul bremsstrahlung) și în timpul tranzițiilor electronilor dintr-un atom de la învelișurile exterioare de electroni la cele interioare (spectrul caracteristic).

5 slide

Descrierea diapozitivului:

Descoperirea lui Roentgen a fost urmată de experimente ale altor cercetători care au descoperit multe proprietăți și aplicații noi ale acestei radiații. O mare contribuție au avut-o M. Laue, W. Friedrich și P. Knipping, care au demonstrat în 1912 difracția razelor X atunci când aceasta trece printr-un cristal; W. Coolidge, care în 1913 a inventat un tub cu raze X cu vid înalt cu catod încălzit; G. Moseley, care a stabilit în 1913 relația dintre lungimea de undă a radiației și numărul atomic al unui element; G. și L. Braggi, care au primit Premiul Nobel în 1915 pentru dezvoltarea bazelor analizei difracției cu raze X.

6 slide

Descrierea diapozitivului:

Surse de raze X: tub de raze X, acceleratori de electroni, lasere, coroană solară, corpuri cerești.

7 slide

Descrierea diapozitivului:

Proprietățile radiațiilor X Are o putere mare de penetrare Provoacă luminiscență Afectează activ celulele unui organism viu Poate provoca ionizarea gazelor și un efect fotoelectric Funcționează cu atomii rețelei cristaline Se observă interferența și difracția pe rețeaua cristalină Aproape nu refractă și nu se reflectă Iradierea în doze mari provoacă boala radiațiilor.

8 slide

Descrierea diapozitivului:

Radiația cu raze X este invizibilă pentru ochi, așa că toate observațiile cu ea sunt efectuate folosind ecrane fluorescente sau filme fotografice. Detectoare de raze X - film fotografic, ecran de raze X etc. Pătrunde prin unele materiale opace. Este folosit în medicină, detectarea defectelor, analiza spectrală și structurală.

9 slide

Descrierea diapozitivului:

La fel ca lumina vizibilă, razele X provoacă înnegrirea filmului fotografic. Această proprietate este de mare importanță pentru medicină, industrie și cercetarea științifică. Trecând prin obiectul studiat și apoi căzând pe film, radiația cu raze X își descrie structura internă pe acesta. Deoarece puterea de penetrare a radiației X este diferită pentru diferite materiale, părțile obiectului care sunt mai puțin transparente pentru acesta oferă zone mai luminoase în fotografie decât cele prin care radiația pătrunde bine. Astfel, țesuturile osoase sunt mai puțin transparente la razele X decât țesuturile care alcătuiesc pielea și organele interne. Prin urmare, pe radiografie, oasele vor fi indicate ca zone mai ușoare, iar locul fracturii, care este mai transparent pentru radiații, poate fi detectat destul de ușor. Imagistica cu raze X este, de asemenea, utilizată în stomatologie pentru a detecta carii și abcese la rădăcinile dinților, precum și în industrie pentru a detecta fisuri în piese turnate, materiale plastice și cauciucuri.

10 diapozitive

Descrierea diapozitivului:

Razele X sunt folosite în chimie pentru a analiza compuși și în fizică pentru a studia structura cristalelor. Un fascicul de raze X care trece printr-un compus chimic provoacă o radiație secundară caracteristică, a cărei analiză spectroscopică permite chimistului să determine compoziția compusului. Când cade pe o substanță cristalină, un fascicul de raze X este împrăștiat de atomii cristalului, dând un model clar, regulat de pete și dungi pe o placă fotografică, ceea ce face posibilă stabilirea structurii interne a cristalului. Utilizarea razelor X în tratamentul cancerului se bazează pe faptul că ucide celulele canceroase. Cu toate acestea, poate avea și un efect nedorit asupra celulelor normale. Prin urmare, trebuie avută o prudență extremă în această utilizare a razelor X. Razele X sunt, de asemenea, folosite în istoria artei și criminalistică.

11 diapozitiv

Descrierea diapozitivului:

OBȚINEREA RADIAȚIELOR X Radiațiile X provin din interacțiunea electronilor care se mișcă la viteze mari cu materia. Când electronii se ciocnesc cu atomii de orice substanță, ei își pierd rapid energia cinetică. În acest caz, cea mai mare parte este transformată în căldură, iar o mică fracțiune, de obicei mai mică de 1%, este transformată în energie de raze X. Această energie este eliberată sub formă de cuante - particule numite fotoni care au energie, dar au masa de repaus zero. Fotonii cu raze X diferă în ceea ce privește energia lor, care este invers proporțională cu lungimea de undă. Cu metoda convențională de obținere a razelor X se obține o gamă largă de lungimi de undă, care se numește spectru de raze X.

12 slide

Descrierea diapozitivului:

Dacă un electron se ciocnește cu un nucleu relativ greu, atunci acesta încetinește, iar energia sa cinetică este eliberată sub forma unui foton cu raze X de aproximativ aceeași energie. Dacă zboară pe lângă nucleu, el își va pierde doar o parte din energia, iar restul va fi transferat altor atomi care îi cad în cale. Fiecare act de pierdere de energie duce la emisia unui foton cu ceva energie. Apare un spectru continuu de raze X, a cărui limită superioară corespunde energiei celui mai rapid electron. Razele X pot fi obținute nu numai prin bombardarea cu electroni, ci și prin iradierea țintei cu raze X din altă sursă. În acest caz, totuși, cea mai mare parte a energiei fasciculului incident intră în spectrul caracteristic de raze X și o fracțiune foarte mică din acesta intră în spectrul continuu. Evident, fasciculul de raze X incident trebuie să conţină fotoni a căror energie este suficientă pentru a excita liniile caracteristice ale elementului bombardat. Un procent mare de energie pe spectru caracteristic face ca această metodă de excitare cu raze X să fie convenabilă pentru cercetarea științifică.

13 slide

Descrierea diapozitivului:

O altă aplicație importantă a razelor X este în astronomie. Este dificil de înregistrat această radiație pe Pământ din cauza absorbției în atmosferă. Dar când instrumentele au început să fie ridicate pe rachete și sateliți, au înregistrat emisia de raze X a Soarelui și a stelelor. Principalul lucru este că a fost posibil să se prindă astfel de raze de la obiecte cerești necunoscute anterior - pulsari. Acestea sunt ca niște faruri cu raze X care ne fulgeră din întinderile îndepărtate ale spațiului.

14 slide

Descrierea diapozitivului:

1. Potrivire. 1. V. Roentgen a descoperit noi radiații în timp ce făcea cercetări... 2. Aceste raze au apărut pe... 3. Omul de știință a observat... 4. V. Roentgen a stabilit că A. Anodul tubului de descărcare în gaz este produs în timpul functionarea tubului de refulare. B. Sticla unde o lovesc razele catodice. Strălucirea ecranului, umezită cu o soluție de bariu platină-cianură, situată în apropierea tubului. G. Raze catodice. D. Radiații necunoscute anterior cu putere mare de penetrare. E. Raze X (raze X). 2. Potrivire. 1. V. Roentgen a descoperit că noi radiații apar pe... 2. Experimentele ulterioare au arătat ce sunt razele catodice. 3. S-a descoperit că razele X sunt produse de... A. Fluxuri de electroni foarte rapide. B. Catodul tubului de descărcare. Decelerația electronilor de către orice obstacol. D. Radiații necunoscute anterior cu putere mare de penetrare. D. Anodul tubului de descărcare. E. Accelerația electronilor de către un câmp electric. Figura prezintă o diagramă a unui tub cu raze X. Meci. 1. În tub apar electroni liberi ca urmare a... 2. Electronii sunt accelerați la deplasarea către anod sub acțiunea... 3. Se aplică un potențial pozitiv la... 4. Tensiunea dintre electrozi a tubului cu raze X ajunge la... 5. Pentru a crește calea liberă medie a electronilor, presiunea gazului în tubul cu raze X trebuie să fie câmp electric. B. Emisia termoionică. Anod. G. 104 V. D. Catod. E. Foarte scăzut. F. 103 C. 3. Scăzut.