Das Röntgen

Röntgenstrahlen

In der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts wurde der Transport elektrischer Ladungen in Gasen zunehmend untersucht. Die Kathode bestand aus einem heißen Filament, das Elektronen produzierte. Die Kathode bestand aus einem heißen Filament, das Elektronen produzierte. Zwischen der Kathode a (A-Kathode ist die Elektrode, von der ein konventioneller Strom eine polarisierte elektrische Vorrichtung verlässt) und der Anode a (Anode ist eine Elektrode, durch die konventioneller Strom in eine polarisierte elektrische Vorrichtung fließt) wird eine sehr hohe Spannung angelegt, die die Elektronen stark beschleunigt. Außerdem muss man wissen, dass man die Elektronen in der Physik zu diesem Zeitpunkt noch nicht kannte. Alles, was man sehen konnte, war ein schmaler Glühstreifen zwischen den beiden Elektroden. Es war nicht klar, ob es sich um Partikel oder Wellen handelte. Röntgen, der eigentlich in einem ganz anderen Bereich tätig war, wollte die Experimente wieder selbst durchführen. Vielleicht war er überrascht, dass die Fotoplatten neben der Entladungsröhre leicht geschwärzt waren, und er untersuchte dies.
Damals wurde die Schwärzung dem UV-Licht zugeschrieben – aber Röntgen glaubte wahrscheinlich nicht an diese Idee.
Also, egal ob er eine unsichtbare Strahlung vermutete oder nicht, nahm er eine einfache Änderung am bekannten Versuchsaufbau vor. Er benutzte immer noch den gleichen Schlauch, den er mit einer Vakuumpumpe

so luftlos wie möglich machte. (Eine Vakuumpumpe ist eine Vorrichtung, die Gasmoleküle aus einem versiegelten Volumen entfernt, um ein Teilvakuum hinterlassen zu können) Er erzeugte die Spannung, die benötigt wird, um die Elektronen mit einem Funkeninduktor zu beschleunigen. (Ein Induktor, auch Spule oder Drossel genannt, ist eine passive zweipolige elektrische Komponente, die elektrische Energie in einem Magnetfeld speichert, wenn elektrischer Strom durch sie fließt). Jetzt aber bedeckte er die Röhre vollständig mit schwarzem Karton, so dass weder normales noch UV-Licht
durchdringen konnte.

Nachdem Sie ein Foto des ursprünglichen Versuchsaufbaus oben gesehen haben, werde ich das gesamte Experiment auf der rechten Seite in einer skizzenhafteren und hoffentlich leichter verständlichen Weise vorstellen. Sie können herausfinden, warum und wie Röntgenstrahlen während dieses Experiments erzeugt werden, indem Sie dieses Kapitel bis zum Ende lesen..

Als die Leinwand aus fluoreszierendem Material plötzlich aufleuchtete, war Röntgen sofort bewusst, dass es eine neue Art von unsichtbarem Strahl  (The Invisible Ray ist ein amerikanischer Science-Fiction-Film von 1936 mit Boris Karloff und Béla Lugosi als Dr. Felix Benet, der von Universal Pictures veröffentlicht wurde) gab, der durch die Materie hindurchging. Es ist nicht bekannt, was Röntgen in diesem Moment dachte, ob er sich der historischen Bedeutung bewusst war – jedenfalls muss es unglaublich spannend gewesen sein! Da er die Röhre mit schwarzem Karton bedeckt hatte, konnte normales Licht (sichtbar für das menschliche Auge ) nicht herauskommen. Nun, da ein Regenschirm im Raum blinkte, kam Röntgen zu Recht zu dem Schluss, dass es eine unbekannte, unsichtbare Art von Strahlen geben musste, aber er hatte keine Ahnung, warum und wo diese Strahlen erzeugt wurden! In den nächsten 6 Wochen ging er diesen Fragen mit unbeschreiblicher Gewissenhaftigkeit nach, ohne jemandem davon zu erzählen. Er sagte zu seiner Frau nur: “Die anderen würden denken, ich bin verrückt!”

Er hat sogar sein Bett in sein Labor gebracht. Seine Gründlichkeit ging so weit, dass er in diesen 6 Wochen so viel über diese neuen “Röntgenstrahlen” (wie er sie nannte) herausfand, dass im folgenden Jahrzehnt trotz der massiven Bemühungen vieler Physiker kaum neues Wissen gewonnen werden konnte. Röntgenstrahlen werden in der Regel erzeugt, wenn Elektronen oder ein Kathodenstrahl auf Material trifft. Es gibt jedoch zwei verschiedene Möglichkeiten, wie Röntgenstrahlen während dieser Belastung erzeugt werden können. Deshalb wird zwischen charakteristischer Strahlung und Bremsstrahlung unterschieden. (Bremsstrahlung ist elektromagnetische Strahlung, die durch die Verzögerung eines geladenen Teilchens erzeugt wird, wenn es von einem anderen geladenen Teilchen abgelenkt wird, typischerweise ein Elektron durch einen Atomkern) Die Generierung des Merkmals X-Strahlen beginnen damit, dass Elektronen, die auf ein Material geschossen werden, Elektronen aus den Bahnen der Atome schießen. Wenn ein Elektron aus seiner Umlaufbahn geschossen wird, hinterlässt es dort ein “Loch”. Dieses wird nun durch ein Elektron gefüllt, das aus einer äußeren Hülle in das Loch springt. Dadurch wird Energie freigesetzt, die in Form von Licht, nämlich Röntgenstrahlen, ausgedrückt wird. Dieses Licht, das immer dann auftritt, wenn ein Elektron von einer äußeren in eine innere Umlaufbahn springt, wird als charakteristisches Röntgenbild  bezeichnet (charakteristische Röntgenstrahlen werden abgegeben, wenn Elektronen der äußeren Schale eine Lücke in der inneren Schale eines Atoms füllen und Röntgenstrahlen in einem Muster freisetzen, das für jedes Element “charakteristisch” ist), Adiation und ist für den gesamten oben beschriebenen Prozess wichtig, da die Elektronen, die zu ihm fliegen, nur Elektronen mit der gleichen oder niedrigeren Energie herausschießen können. Außerdem ist das beim Nachfüllen eines Elektrons der inneren Schale erzeugte Licht energetischer als beim Füllen eines Lochs auf einer der äußeren Schalen. So gibt es immer anderes Licht (unterschiedliche Wellenlänge), (In der Physik ist die Wellenlänge einer Sinuswelle die Raumperiode der Welle – die Entfernung, über die sich die Wellenform wiederholt,) je nachdem, aus welcher Hülle ein Elektron  (Das Elektron ist ein subatomares Teilchen, Symbol oder, mit einer negativen elementaren elektrischen Ladung) herausspringt und aus welcher Hülle die Füllung stammt. Aus dieser Strahlung kann der Physiker das Material ableiten, auf das geschossen wurde. Dies liegt daran, dass jeder Stoff unterschiedlich angeordnete Hüllen oder Energieniveaus und damit ein typisches Spektrum charakteristischer Röntgenstrahlen aufweist. Röntgenstrahlen durchdringen die Materie, d.h. sie werden selten von Atomen absorbiert und sind für das menschliche Auge unsichtbar, weil sie zu kurzwellig sind (nicht mehr im Spektrum, das wir sehen können).

Röntgenstrahlen ionisieren Luft und Gase. Mit Hilfe des rechten Bildes kann diese Eigenschaft der Röntgenstrahlung sehr gut veranschaulicht werden. Es zeigt einen Strahl aus sichtbarem weißem Licht, der nicht das Röntgenlicht selbst ist (da wir es nicht sehen), sondern durch es verursacht wird. Röntgenstrahlen  (Röntgenstrahlung ist eine Form der elektromagnetischen Strahlung)  die Luftmoleküle, und in diesem sehr stark angeregten Zustand (in der Quantenmechanik ist ein angeregter Zustand eines Systems jeder Quantenzustand des Systems, der eine höhere Energie als der Grundzustand hat) sie emittieren dann Energie in Form von Licht. Röntgenstrahlen können weder durch elektrische noch durch magnetische Felder abgelenkt werden.