什么是X射線？

        X射線（英語：X-ray），又稱為倫琴射線或X光，是一種波長范圍在0.01納米到10納米之間的一種電磁波。電磁波是在空間傳播著的交變電磁場，我們按照電磁波的波長和頻率進(jìn)行分類（如下圖所示），人們常見的電磁波有可見光和無線電波，而X射線的波長要短得多，在穿透物質(zhì)的過程中，X射線的一部分被物質(zhì)吸收，一部分經(jīng)過物質(zhì)原子間隙透過，X射線的波長越短，其穿透效應(yīng)越強(qiáng)。

電磁波譜

（摘自北京科學(xué)中心百家號）

X射線的發(fā)現(xiàn)

        X 射線的發(fā)現(xiàn)源于陰極射線的研究。19 世紀(jì)末，許多科學(xué)家都在研究陰極射線，1891 年，德國物理學(xué)家赫茲 (H. Hertz，1857~1894) 發(fā)現(xiàn)陰極射線可穿透放電管內(nèi)的金屬箔片，1893 年，赫茲的學(xué)生勒納德 (P.Lenard，1862~1947) 繼續(xù)研究，試圖將陰極射線引出放電管外，以便于研究射線的性質(zhì)，因此他將放電管壁上正對陰極的地方制作一個(gè)鋁制的小窗口。他發(fā)現(xiàn)，陰極射線在大氣中的射程只有幾厘米。而倫琴相信，一定還有一些問題需要解決，并于 1895 年 10 月開始研究陰極射線。

        在開始一個(gè)新的課題前，倫琴總要先重復(fù)別人的工作。倫琴為了避免環(huán)境光的影響，他用黑紙把放電管包嚴(yán)，在完全遮光的暗室內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。他用一張涂有氰亞鉑酸鋇的紙板作為熒光屏，他利用比勒納德更高的電壓和真空度，看看陰極射線是否能射入空氣更遠(yuǎn)些。當(dāng)放電管加上大電壓時(shí)，他發(fā)現(xiàn)，在黑暗中距離放電管約 1 米處的熒光屏發(fā)出微弱的閃光。斷開電源，閃光消逝；再次加上電壓，閃光重現(xiàn)；他把紙屏移至兩米多遠(yuǎn)或把紙屏翻過來仍有熒光出現(xiàn)。

        射線可透過鋁制窗口達(dá)一米多遠(yuǎn)的熒光屏產(chǎn)生熒光，實(shí)際上陰極射線打在鋁制的小窗口出來的就是 X射線，有人將此射線稱為“勒納德射線”，但是勒納德并沒有深入研究，由此錯(cuò)過了 X 射線的發(fā)現(xiàn)。倫琴繼續(xù)陰極射線的研究，才有了新的發(fā)現(xiàn)。

        倫琴意識到，新的射線不應(yīng)是陰極射線，因?yàn)殛帢O射線是不能透過黑紙板，而且在空氣中的射程只有幾厘米。對此，他廢寢忘食地不斷重復(fù)，最后發(fā)現(xiàn)，新的射線可以直線傳播，遇到障礙物既不反射，也不折射，在外界磁場下也不偏轉(zhuǎn)；射線具有非常強(qiáng)的穿透本領(lǐng)，能透過上千頁的書，甚至幾毫米厚的鋁板，但不能透過幾毫米厚的鉛板。他還發(fā)現(xiàn)，這種射線能透過手掌而在熒光屏上顯現(xiàn)出手指骨的輪廓，他用這種射線給他夫人的手拍了一張照片，其指骨清晰，甚至結(jié)婚戒指也清晰顯露出來。

        1895年12月28日他完成了初步的實(shí)驗(yàn)報(bào)告“一種新的射線”。他把這項(xiàng)成果發(fā)布在維爾茨堡的Physical-Medical Society雜志上。為了表明這是一種新的射線，倫琴采用表示未知數(shù)的X來命名。很多科學(xué)家主張命名為倫琴射線，倫琴自己堅(jiān)決反對，但是倫琴射線這一名稱至今仍然被廣泛使用，尤其在德語國家。1901年倫琴獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

倫琴夫人手部的X射線照片

（摘自www.nlm.nih.gov/exhibition/dreamanatomy/da_g_Z-1.html）

 X 射線的發(fā)現(xiàn)，為物理、化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、天文學(xué)等學(xué)科的發(fā)展提供了革命性的手段和廣闊的前景，也為相關(guān)學(xué)科造就了數(shù)十名諾貝爾獎(jiǎng)獲得者。尤其在物理學(xué)領(lǐng)域，物理學(xué)家們對于 X 射線的研究推動(dòng)了物理學(xué)自身的發(fā)展。

        淡泊名利的倫琴：科學(xué)家忙著研究可謂司空見慣，但他居然忙得連領(lǐng)諾貝爾獎(jiǎng)都沒空。 當(dāng)諾貝爾委員會邀請他前往斯德哥爾摩領(lǐng)獎(jiǎng)，倫琴的回信卻出人意料：“前往斯德哥爾摩的路途遙遠(yuǎn)，需向校長請假才行，麻煩得很。可以將獎(jiǎng)牌與獎(jiǎng)金寄過來嗎？”瑞典的答覆是：“獎(jiǎng)牌不能寄，還是請閣下親自到來。”倫琴無奈地到了斯德哥爾摩，但他領(lǐng)獎(jiǎng)后就立即打道回府，連獲獎(jiǎng)后的例行講座也取消了。