Рентгеновское излучение конспект физика

Обновлено: 05.07.2024

Может быть, и не все слышали об инфракрасных и ультрафиолетовых лучах, но о существовании рентгеновских лучей знают все. Что собой представляют рентгеновские лучи?
Когда и кем было открыто рентгеновское излучение?

Записывается тема урока. Слайд 1

1. История открытия

Первая весть

В январе 1896 года весь земной шар облетело странное известие. Какому-то немецкому ученому удалось открыть неведомые дотоле лучи, обладающие загадочными свойствами.
Первое загадочное свойство лучей – они невидимы. Они не окрашены – цвета у них нет.
Второе удивительное свойство – они проходят сквозь плотный картон, сквозь алюминий, сквозь толстые доски. Непрозрачное для них прозрачно.
Третье свойство лучей – есть вещества, на которые они производят необычное действие. Кристаллы платино-цианистого бария, сернистого цинка внезапно вспыхивают ярким светом, чуть только на них упадут невидимые лучи. Под действием невидимых лучей чернеет фотографическая пластинка. И сам воздух чудесно меняется, когда его пронизывают невидимые лучи: он приобретает новое свойство – способность пропускать электрический ток.
Газеты, напечатавшие известие о лучах, только упомянули имя человека, который совершил необыкновенное открытие: Вильгельм-Конрад Рентген.
Рентген Вильгельм Конрад (27.03.1845 – 10.02.1923) – немецкий физик. Слайд 2
С 1894 г. В. Рентген был ректором Института физики Вюрцбургского университета. Несмотря на многочисленные административные обязанности, Рентген всегда сам проводил эксперименты. Осенью 1895г. Рентген занимался в своей лаборатории в Вюрцбурге изучением влияния катодных лучей на люминесценцию различных химических веществ.

Начало опытов

Рентген взял стеклянный шар с двумя впаянными внутрь металлическими пластинами. К обеим пластинам было приделано по проволочке. Концы проволочек торчали наружу сквозь стеклянную стенку шара и соединялись с индукционной катушкой изобретенной парижским механиком Румкортом. Воздух из шара был выкачен.
Так начались опыты Рентгена.

Неожиданная находка (выступление учащегося)

Новые опыты (выступление учащегося)

Рентген изучал действие загадочных лучей. Он поставил между бумагой и баллоном толстую книгу, в которой было тысяча страниц. Бумажка продолжала светиться. Он испробовал колоду карт, еловую доску толщиной 4 см, эбонитовую пластинку, лист оловянной бумаги. И только 30 листов этой оловянной бумаги, сложенных вместе, оказались для икс-лучей трудно-преодолимой преградой: свечение ослабело, померкло.
Рентген испытал и другие металлы: медь, серебро, золото, свинец. Оказалось, что через тонкие слои металлов икс-лучи проходят свободно, а через толстые слои проникает только их ничтожная часть. Слайд 6, Слайд 7

Вывод: все вещества проницаемы для икс-лучей, но только в различной степени. Бумага, дерево, эбонит прозрачны для них, как для солнечных лучей – стекло. А толстые слои металлов почти непроницаемы.
Ученый был настолько заинтригован, что в эти дни почти не разговаривал с женой во время обеда и в течение нескольких недель практически не выходил из своей лаборатории.

Серия экспериментов убедила Рентгена в том, что в катодной трубке генерируется невидимое излучение большой проникающей способности.
23 января 1896 г. Рентген прочел свою первую публичную лекцию о свойствах Х-лучей. После доклада он попросил добровольца из зала подняться на сцену. Им оказался коллега Рентгена с медицинского факультета университета в Вюрцбурге. На глазах публики Рентген сделал снимок руки своего коллеги и показал всем присутствующим. Аудитория
разразилась бурными аплодисментами. На следующий день Рентген проснулся знаменитым, так как всем сразу стали ясны грандиозные перспективы применения нового открытия в медицине. В считанные недели физические лаборатории всего мира начали работу над изучением рентгеновских лучей и усовершенствованию аппаратуры.

За открытие рентгеновских лучей Рентгену в 1901 году была присуждена первая Нобелевская премия по физике, причём нобелевский комитет подчёркивал практическую важность его открытия. Рентген не получил никакой финансовой выгоды от своего открытия. Он категорически отказался запатентовать какие-либо его детали, так как считал, что Х-лучи должны служить всему человечеству. Рентген отказывался от всех приглашений на торжественные заседания и лекции. Единственное исключение пришлось сделать для кайзера Вильгельма с супругой. Кайзер пожаловал Рентгену дворянский титул с правом употребления частицы фон перед фамилией, чем Рентген ни разу не воспользовался.

2. Свойства лучей

1. Большая проникающая и ионизирующая способность.
2. Не отклоняются электрическим и магнитным полем.
3. Обладают фотохимическим действием.
4. Вызывают свечение веществ.
5. Отражение, преломление и дифракция как у видимого излучения.
6. Оказывают биологическое действие на живые клетки.

3. Получение

В настоящее время для получения рентгеновских лучей разработаны весьма совершенные
устройства, называемые рентгеновскими трубками. Слайд 10

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 (см. рентгеновская трубка).

Рентгеновские лучи возникают при сильном ускорении заряженных частиц (в основном электронов) либо же при высокоэнергетичных переходах в электронных оболочках атомов или молекул. Оба эффекта используются в рентгеновских трубках, в которых электроны, испущенные раскалённым катодом, ускоряются (при этом рентгеновские лучи не испускаются, т. к. ускорение слишком мало) и ударяются об анод, где они резко тормозятся (при этом испускаются рентгеновские лучи: т. н. тормозное излучение) и в то же время выбивают электроны из внутренних электронных оболочек атомов металла, из которого сделан анод. Пустые места в оболочках занимаются другими электронами атома. При этом испускается рентгеновское излучение с определённой, характерной для материала анода, энергией. В настоящее время аноды изготовляются главным образом из керамики, причём та их часть, куда ударяют электроны, — из молибдена. В процессе ускорения-торможения лишь 1% кинетической энергии электрона идёт на рентгеновское излучение, 99% энергии превращается в тепло.

Рентгеновское излучение можно получать также и на ускорителях заряженных частиц. 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 (величина магнитного поля и энергия частиц) в спектре синхротронного излучения можно получить и рентгеновские лучи.

4. Как делают рентгеновский снимок (выступление учащегося)

Электроны с огромной скоростью движутся от катода к мишени. Они бомбардируют мишень со скоростью от 100 000 до 325 000 мм/сек.

Мишень состоит из вольфрама и позволяет практически мгновенно остановить электроны. Почти вся энергия электронов превращается в тепло, но некоторые превращаются в рентгеновское излучение, которое выходит через окно в основании трубки в виде рентгеновских лучей.

5. Применение (выступление учащегося)

При помощи рентгеновских лучей можно просветить человеческое тело, в результате чего можно получить изображение костей, а в современных приборах и внутренних органов.

При этом используется тот факт, что у содержащегося преимущественно в костях элемента кальция (Z = 20) атомный номер гораздо больше, чем атомные номера элементов, из которых состоят мягкие ткани, а именно водорода (Z = 1), углерода (Z = 6), азота (Z = 7), кислорода (Z = 8). Кроме обычных приборов, которые дают двумерную проекцию исследуемого объекта, существуют компьютерные томографы, которые позволяют получать объёмное изображение внутренних органов.

Выявление дефектов в изделиях (рельсах, сварочных швах и т. д.) с помощью рентгеновского излучения называется рентгеновской дефектоскопией.

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

Кроме того, при помощи рентгеновских лучей может быть определён химический состав вещества. В электронно-лучевом микрозонде (либо же в электронном микроскопе) анализируемое вещество облучается электронами, при этом атомы ионизируются и излучают характеристическое рентгеновское излучение. Вместо электронов может использоваться рентгеновское излучение. Этот аналитический метод называется рентгено-флюоресцентным анализом.
В настоящее время начинает развиваться область рентгеноскопии на базе применения рентгеновских лазерных лучей.

Человечество должно быть благодарно ученому за его бескорыстие. Сейчас рентгеновские лучи находят широчайшее применение во множестве областей науки, техники и медицины.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Тема: Рентгеновское излучение

Образовательные - сформировать у учащихся представления о природе, свойствах рентгеновского излучения;

Развивающие – обеспечить развитие аналитических умений, выделения главного, существенного в изучаемом материале, применения ранее полученных знаний для объяснения изучаемого явления;

Воспитательные – обеспечить стимулирование интереса к предмету, воспитание культуры логического мышления и самостоятельности, показать роль ученых в изучении свойств рентгеновского излучения, применением этого излучения в медицине, науке.

Незнанием никогда не следует хвалиться:

Незнание есть бессилие.

Н. Г. Чернышевский

Организационный момент.

Актуализация опорных знаний.

Красная граница фотоэффекта –

Ученые, которые занимались фотоэффектом –

Уравнение А. Эйнштейна -

Переход к новой теме.

Почему инфракрасное и ультрафиолетовое излучения различны в характере действия?

Если существует излучение с меньшей длиной волны, то каковы должны быть его свойства?

III . Изучение нового материала.

Учитель. Девяностые годы девятнадцатого века. Многие физики мира в то время исследовали потоки электронов, возникающих в откачанных стеклянных трубках, имевших различную форму. В стеклянный сосуд впаивались два электрода, к ним подводилось высокое напряжение.

То, что от таких трубок распространяются какие-то лучи, подозревалось давно. В 1879 году опытным путем Крукс доказал, что речь идет именно о лучах: крест, используемый в опытах, отбрасывал на стекло отчетливую тень.

В 1897 году Томсоном доказано, что лучи представляют собой поток электронов, определив отношение заряда к массе частицы.

Рентген работал с различными трубками, меняя места впайки электродов, форму стеклянного баллона. Но мельчайшие подробности событий вечера 8 ноября 1895 года хорошо известны.

Учитель : В январе 1896 года весь земной шар облетело странное известие. Какому-то немецкому ученому удалось открыть неведомые дотоле лучи, обладающие загадочными свойствами.
Первое загадочное свойство лучей – они невидимы. Они не окрашены – цвета у них нет.
Второе удивительное свойство – они проходят сквозь плотный картон, сквозь алюминий, сквозь толстые доски. Непрозрачное для них прозрачно.
Третье свойство лучей – есть вещества, на которые они производят необычное действие. Кристаллы платино-цианистого бария, сернистого цинка внезапно вспыхивают ярким светом, чуть только на них упадут невидимые лучи.

Под действием невидимых лучей чернеет фотографическая пластинка. И сам воздух чудесно меняется, когда его пронизывают невидимые лучи: он приобретает новое свойство – способность пропускать электрический ток.
Газеты, напечатавшие известие о лучах, только упомянули имя человека, который совершил необыкновенное открытие: Вильгельм-Конрад Рентген.
Рентген Вильгельм Конрад (27.03.1845 – 10.02.1923) – немецкий физик.

С 1894 г. В. Рентген был ректором Института физики Вюрцбургского университета. Несмотря на многочисленные административные обязанности, Рентген всегда сам проводил эксперименты. Осенью 1895г. Рентген занимался в своей лаборатории в Вюрцбурге изучением влияния катодных лучей на люминесценцию различных химических веществ. Вот как все происходило.

Ученик (в роли Рентгена). Вечером 8 ноября 1895 года я, как обычно, работал в своей лаборатории, занимаясь изучением катодных лучей. Около полуночи, почувствовав усталость, я 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 светился? Солнце давно зашло, электрический свет не мог вызвать свечения, катодная трубка выключена, да и в добавок закрыта черным чехлом их картона. Я еще раз посмотрел на катодную трубку и упрекнул себя: оказывается, я забыл ее выключить. Нащупав рубильник, я выключил трубку. Исчезло и свечение экрана. Включил трубку вновь и вновь появилось свечение. (демонстрация модели опыта). 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. Оправившись от минутного изумления, я начал изучать обнаруженное явление и новые лучи, названные мной Х – лучами. С экраном в руках я начал двигаться по лаборатории. Оказывается, полтора – два метра для этих лучей не преграда. Они легко проникали через книгу, стекло, станиоль. Лучи, попавшие на фотопластинку, засветили ее. Они не расходились вокруг трубки сферически, а имели определенное направление.

Учитель . Какими свойствами обладали обнаруженные Х – лучи? ( учащиеся отвечают на вопрос ).

Ученица (в роли жены Рентгена). Пятьдесят суток - дней и ночей - были потрачены на исследования. Были забыты на это время семья, здоровье, ученики, студенты. Он никого не посвящал в свою работу до тех пор, пока не разобрался во всем сам. Первым человеком, кому он доверил свое открытие, была я, его жена Берта. Он продемонстрировал свойства обнаруженных Х-лучей и попросил меня расположить кисть руки на пути неизвестных лучей. То, что я увидела, было фантастично и жутковато! На экране я увидела силуэт костей своей кисти.

Учитель. Рассмотрите копию фотоснимка кисти руки жены Рентгена. Объясните появление темных и светлых участков.

Исследование их свойств не прекратилось. Возникло предположение, что рентгеновские лучи – электромагнитные волны, имеющие длину волны меньше, чем лучи видимого участка спектра и ультрафиолетовые лучи.

Волнам присуще явление дифракции. Возможно ли наблюдение данного явления для рентгеновских лучей? Это было доказано спустя 15 лет после открытия Рентгена немецким физиком М.Лауэ.

Ученик (в роли Лауэ). Сначала я пропускал рентгеновские лучи через очень узкие щели в свинцовых пластинках, но ничего похожего на дифракцию обнаружить не удавалось. Я предположил, что длина волны лучей мала, чтобы можно было обнаружить дифракцию на искусственно созданных препятствиях. Ведь нельзя сделать щели размером 10 -8 см, поскольку таков размер самих атомов. А если рентгеновские лучи имеют примерно такую же длину? Нельзя ли использовать кристаллы с их периодической структурой? Узкий пучок рентгеновских лучей я направил на кристалл, за которым расположил фотопластинку. Результат полностью согласовывался с самыми оптимистическими ожиданиями и его можно было объяснить только дифракцией рентгеновских лучей.

Учитель . Как вы думаете, какая дифракционная картина была получена в опыте Лауэ? ( учащиеся высказывают предположения, сравнивают с результатом опыта ).

Обнаружение дифракции рентгеновских лучей позволило оценить длину волны: ≈10 -8 см. В современных условиях для получения рентгеновских лучей созданы специальные рентгеновские трубки (демонстрация модели рентгеновской трубки), на которые подается высокое напряжение, порядка 50-200 кВ. Электроны, испускаемые накаленным катодом рентгеновской трубки, ускоряются сильным электрическим полем в пространстве между анодом и катодом и с большой скоростью ударяются об анод.

Учитель . Что является причиной возникновения рентгеновского излучения?

Вокруг летящих электронов существует магнитное поле, поскольку движение электронов представляет собой электрический ток. При резком торможении электрона в момент удара о препятствие магнитное поле электрона быстро изменяется и в пространство излучается электромагнитная волна.

Рентгеновские лучи принято различать по жесткости: чем больше скорость электронов при торможении, тем меньше длина волны излучения, тем лучи считаются более жесткими.

Учитель . Что собой будет представлять спектр рентгеновского излучения?

Тормозное излучение рентгеновской трубки имеет сплошной спектр. Если электроны в ускоряющем поле приобретут достаточно высокую скорость, чтобы проникнуть внутрь атома анода и выбить один из электронов его внутреннего слоя, то на его место переходит электрон из более удаленного слоя с излучением кванта большой энергии. Такое рентгеновское излучение имеет строго определенные длины волн, поэтому оно называется характеристическим.

Характеристическое излучение имеет линейчатый спектр, накладывающийся на сплошной спектр тормозного излучения. При увеличении порядкового номера элемента в таблице Менделеева рентгеновский спектр излучения его атомов сдвигается в сторону коротких длин волн.

Учитель . Где используется рентгеновское излучение?

Работа с учебником.

Учитель . Рентгеновское излучение относится к радиационному. Различные рентгеновские аппараты используются в медицинских учреждениях.

Ученица. Я побывала в различных кабинетах медицинских учреждений и выяснила, что если предстоит флюорография грудной клетки, то действие излучения приведет к одномоментной дозе 370 мбэр. Еще больше даст рентгенография зуба – 3бэр. Если задумали рентгеноскопию желудка, то вас ждет 30 бэр местного облучения. Дозы эти очень небольшие, организм человека успевает за короткий срок как бы залечить незначительные радиационные поражения и восстановить свое первоначальное состояние. Источником излучения являются экран компьютера, телевизора. Если смотреть передачи в течение года ежедневно по 3 часа, то это приведет к облучению дозой 0,1 мбэр.

IV. Закрепление.

Что представляет собой рентгеновское излучение?

Почему возникает рентгеновское излучение?

Какими свойствами оно обладает?

Почему экран телевизора является источником рентгеновского излучения?

Что дает густую тень на экране рентгеновской установки: алюминий или медь?

Для чего врачи-рентгенологи при работе пользуются перчатками, фартуками, очками, в которые введены соли свинца?

V . Поведение итогов урока.

$C:\Users\User\Desktop\image358.jpg$

Рентген Вильгельм Конрад

$C:\Users\User\Desktop\original.jpg$

Наши задачи: коротко о свойствах рентгеновского излучения и его применении в физических исследованиях.

Открытое в 1895 году Вильгельмом Рентгеном излучение – это электромагнитное излучение, которое возникает при облучении электронами металлической мишени. На шкале электромагнитных волн (рисунок ниже) рентгеновское излучение (РИ) занимает область между УФ-излучением и γ-излучением.

Вильгельм Рентген стал первым Нобелевским лауреатом по физике.

W ILHELM R ENTGEN
in recognition of the extraordinary services he has rendered by the discovery of the remarkable rays subsequently named after him.

(в знак признания выдающихся заслуг, которые он оказал открытием замечательных лучей, впоследствии названных его именем)

Рис.2 снимок Рентгена
1896 г.

Рентгеновское излучение лежит в диапазоне длин волн примерно от 10 до 10 -3 нм, что по энергии фотонов соответствует области от 100 эВ до 250 кэВ. Однако четких границ здесь нет; так, фотоны в синхротронном излучении (тормозном спектре) могут обладать энергией, большей 1 МэВ. Рентгеновский диапазон обычно делится на две части, λ 0.2 нм – мягкому.

Посмотреть, как выглядит рентгеновская трубка, и включить - выключить ее вы можете в виртуальной лаборатории.

Спектральный анализ показал, что есть две компоненты излучения - тормозное и характеристическое.

Сплошной спектр - это излучение тормозящихся электронов (как известно, заряженная частица, движущаяся с ускорением, излучает электромагнитные волны). Коротковолновая граница тормозного спектра обрывается при энергии, равной максимальной кинетической энергии заряженной частицы. Минимальная длина волны тормозного излучения связана с ускоряющим напряжением электронов простой формулой (λ в нм, U в кВ)

На фоне непрерывного изменения интенсивности имеются резкие пики. Пики - это излучение, возникающее при переходе электронов с верхних энергетических уровней на уровни с главным квантовым числом n = 1, 2. . Вакантные места на последних создаются при столкновении с атомом налетающих электронов. Положение пиков свое для каждого материала, отсюда и название - характеристическое. Все переходы на уровень с n = 1 (К - уровень) относят к К-серии, на уровень с n = 2 (L - уровень) - к L-серии, и так далее. Внутри серии линии обозначают греческими буквами α, β, γ, . Так что K_α - линия в К-серии с наибольшей длиной волны (и наименьшей частотой).

Чем больше атомный номер атома Z, тем больше заряд ядра и сильнее связь электронов с ядром. Поэтому при образовании вакансии на внутренней оболочке заполнение ее внешним электроном сопровождается испусканием кванта с бо́льшей частотой. Связь частоты характеристического излучения ν с атомным номеромZ известна как закон Мозли:

где a и σ- константы. σ учитывает экранирование ядра электронами, расположенными ближе к ядру. Для К оболочки σ_k = 1, для L оболочки σ_l = 7.5. Закон Мозли позволяет определить атомный номер химического элемента по наблюдаемому спектру характеристического излучения. Это сыграло большую роль при размещении элементов в периодической системе и анализе веществ, измеряем частоту => устанавливаем Z и состав вещества.

Структура спектра относительно проста (на движение внутренних электронов слабо сказываются внешние удаленные). Выражение для частоты подобно таковому для водородоподобных атомов:

где для К-серии n₁ = 1, n₂ = 2, 3. , а для L-серии n₁ = 2, n₂ = 3, 4. .

Рентгеновские лучи обладают проникающей способностью, тем более сильной, чем жестче они (чем короче их длина волны). Это свойство послужило причиной широкого использования рентгеновского излучения в различных аппаратах, – от рентгеновского томографа в медицине до приборов количественного элементного анализа высокой точности. Всем знакома флюорография. При этом обследовании изображение, полученное на экране, фотографируется на чувствительную малоформатную пленку. Флюорография широко используется при массовом обследовании населения. Она заменила рентгеноскопию, в которой изображение формируется на флуоресцирующем экране. Яркость изображения невелика, и его можно рассматривать только в затемненном помещении. Врач должен быть защищен от облучения.

Поскольку длина волны рентгеновского излучения того же порядка, что постоянная кристаллической решетки (~10 -10 м), можно наблюдать явление дифракции. Структура наблюдаемой дифракционной картины определяется закономерностями расположения атомов и молекул. По этой причине явление дифракции электромагнитных волн может быть использовано для исследования структуры строения вещества, а при известной структуре кристалла - для изучения спектрального состава излучения естественных и искусственных источников излучения.

Конспект урока "Рентгеновское излучение" предназначен для обучающихся 11 (физико-математического) класса, изучающих предмет "Физика" по учебнику Г.Я.Мякишева. В ходе урока школьники знакомятся с природой, свойствами, применением рентгеновского излучения через эвристическую беседу, выдвижение гипотез и теоретические выводы, работу с учебником, просмотр видеофильма, разработанную обучающимися режиссуру об истории открытия излучения, использовании излучения в медицине.

Вложение	Размер
konspekt_yroka_rentgenovskoe_izluchenie_11_class	25.11 КБ

Предварительный просмотр:

Тема: Рентгеновское излучение

Образовательные - сформировать у учащихся представления о природе, свойствах рентгеновского излучения;

Тип урока: комбинированный (с использованием ИКТ).

Оборудование урока: ноутбук, мультимедийный проектор, экран, презентация к уроку.

Актуализация опорных знаний.

Учитель. На прошлых уроках мы познакомились с природой и свойствами инфракрасного и ультрафиолетового излучений.

Что собой представляет инфракрасное излучение?

В чем специфичность ультрафиолетового излучения?

Почему сушить окрашенные изделия лучше не в печах, а в инфракрасных сушилках?

Почему в облачную погоду на улице тепло?

Для чего спецодежду сталеваров покрывают прочным слоем фольги?

Почему в горах можно загореть значительно быстрее?

Осенью в садах белят стволы, а иногда и ветви деревьев. Для чего это делают?

Почему сварщики во время работы должны предохранять глаза темным стеклом?

Ртутные лампы ультрафиолетового излучения делают из кварцевого, а не из обычного стекла. Для чего?

Почему глаз зрительно не воспринимает волн короче 0,4 мкм?

Переход к новой теме.

Почему инфракрасное и ультрафиолетовое излучения различны в характере действия?

Если существует излучение с меньшей длиной волны, то каковы должны быть его свойства?

II. Изучение нового материала.

Учитель. Девяностые годы девятнадцатого века. Многие физики мира в то время исследовали потоки электронов, возникающих в откачанных стеклянных трубках, имевших различную форму. В стеклянный сосуд впаивались два электрода, к ним подводилось высокое напряжение.

Ученик (в роли Рентгена). Вечером 8 ноября 1895 года я, как обычно, работал в своей лаборатории, занимаясь изучением катодных лучей. Около полуночи, почувствовав усталость, я 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 светился? Солнце давно зашло, электрический свет не мог вызвать свечения, катодная трубка выключена, да и в добавок закрыта черным чехлом их картона. Я еще раз посмотрел на катодную трубку и упрекнул себя: оказывается, я забыл ее выключить. Нащупав рубильник, я выключил трубку. Исчезло и свечение экрана. Включил трубку вновь и вновь появилось свечение. (демонстрация модели опыта). 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. Оправившись от минутного изумления, я начал изучать обнаруженное явление и новые лучи, названные мной Х – лучами. С экраном в руках я начал двигаться по лаборатории. Оказывается, полтора – два метра для этих лучей не преграда. Они легко проникали через книгу, стекло, станиоль. Лучи, попавшие на фотопластинку, засветили ее. Они не расходились вокруг трубки сферически, а имели определенное направление.

Учитель. Какими свойствами обладали обнаруженные Х – лучи? ( учащиеся отвечают на вопрос ).

Ученица (в роли жены Рентгена). Пятьдесят суток - дней и ночей - были потрачены на исследования. Были забыты на это время семья, здоровье, ученики, студенты. Он никого не посвящал в свою работу до тех пор, пока не разобрался во всем сам. Первым человеком, кому он доверил свое открытие, была я, его жена Берта. Он продемонстрировал свойства обнаруженных Х-лучей и попросил меня расположить кисть руки на пути неизвестных лучей. То, что я увидела, было фантастично и жутковато! На экране я увидела силуэт костей своей кисти.

Учитель. Рассмотрите копию фотоснимка кисти руки жены Рентгена. Объясните появление темных и светлых участков.

Ученик (в роли Лауэ). Сначала я пропускал рентгеновские лучи через очень узкие щели в свинцовых пластинках, но ничего похожего на дифракцию обнаружить не удавалось. Я предположил, что длина волны лучей мала, чтобы можно было обнаружить дифракцию на искусственно созданных препятствиях. Ведь нельзя сделать щели размером 10 -8 см, поскольку таков размер самих атомов. А если рентгеновские лучи имеют примерно такую же длину? Нельзя ли использовать кристаллы с их периодической структурой? Узкий пучок рентгеновских лучей я направил на кристалл, за которым расположил фотопластинку. Результат полностью согласовывался с самыми оптимистическими ожиданиями и его можно было объяснить только дифракцией рентгеновских лучей.

Учитель . Как вы думаете, какая дифракционная картина была получена в опыте Лауэ? ( учащиеся высказывают предположения, сравнивают с результатом опыта ).

Обнаружение дифракции рентгеновских лучей позволило оценить длину волны:  ≈10 -8 см. В современных условиях для получения рентгеновских лучей созданы специальные рентгеновские трубки (демонстрация модели рентгеновской трубки), на которые подается высокое напряжение, порядка 50-200 кВ. Электроны, испускаемые накаленным катодом рентгеновской трубки, ускоряются сильным электрическим полем в пространстве между анодом и катодом и с большой скоростью ударяются об анод.

Учитель. Что является причиной возникновения рентгеновского излучения?

Учитель. Что собой будет представлять спектр рентгеновского излучения?

Учитель. Где используется рентгеновское излучение? ( просмотр видеофильма ).

Учитель. Рентгеновское излучение относится к радиационному. Различные рентгеновские аппараты используются в медицинских учреждениях.

Ученица. Я побывала в различных кабинетах медицинских учреждений и выяснила, что если предстоит флюорография грудной клетки, то действие излучения приведет к одномоментной дозе 370 мбэр. Еще больше даст рентгенография зуба – 3бэр. Если задумали рентгеноскопию желудка, то вас ждет 30 бэр местного облучения. Дозы эти очень небольшие, организм человека успевает за короткий срок как бы залечить незначительные радиационные поражения и восстановить свое первоначальное состояние. Источником излучения являются экран компьютера, телевизора. Если смотреть передачи в течение года ежедневно по 3 часа, то это приведет к облучению дозой 0,1 мбэр.

Что представляет собой рентгеновское излучение?

Почему возникает рентгеновское излучение?

Какими свойствами оно обладает?

Почему экран телевизора является источником рентгеновского излучения?

Что дает густую тень на экране рентгеновской установки: алюминий или медь?

Поведение итогов урока.

Читайте также: