二、人们怎样发现了各种看不见的射线？ 1.一种用未知数 X 命名的射线

今天我们常常会看到这样一种情景：一个甚至连自己的姓名都不会写的

老奶奶，当她看到可爱的孙儿站到紧靠电视机屏幕跟前看电视的时候，就会这样对他说：“不要挨那么近，那里射线太强！”并立即将他引开。这位老奶奶对电视机屏幕发出 X 射线的认识，在以下三点上是相当正确的：其一， 这种看不见、摸不着的射线确实存在；其二，离射线源（发散性的，如此例中的电视机屏幕）越近，射线越强；其三，这种射线会和人体发生作用，射线太强，会对人体造成伤害。

让我们把时间上溯到上世纪 90 年代初，即使是当时科学界的泰斗，对今天已经妇孺皆知的 X 射线也是一无所知。而打破这种局面的，竟是一次十分偶然和充满神秘色彩的发现。

那是在 1895 年 11 月 8 日，德国物理学家 K.W.伦琴和往常一样，走进他的实验室，先用一张黑纸把克鲁克斯阴极射线管（图 2.l 所示）包裹起来， 放下实验室遮光用的窗帘，实验室里变得漆黑一片。然后他接通克鲁克斯阴极射线管的电源，突然发现离克鲁克斯阴极射线管约 1 米远处的一个荧光屏发出一种他从未看见过的奇异的亮光。当他切断电源以后，那种亮光立即随之消失。反复试验的结果无一例外地印证了上述的发现。伦琴对这种意外的发现感到无比的惊奇和兴奋。这种射线对当时的人们是如此的新奇和不可思议，因此伦琴选用了一个数学上表示未知数的字母“X”把这种奇异的射线命名为 X 射线。伦琴的这一发现，立刻在国际上引起极大的轰动。伦琴发现了X 射线以后，物理学家和医学界人士争先恐后地开展 X 射线的研究，在国际上形成了一股热潮，在 X 射线发现之后短短的半年时间内，仅是法国科学家在法国科学院的《学报》杂志上就发表了通讯和摘要 135 篇。他的发现对现代科学技术的发展，尤其是对射线科学技术的发展，具有十分重大的意义。人们为了纪念伦琴的这一历史功绩，也将这种射线叫做伦琴射线。由于他的这一重大贡献，1901 年 K.W.伦琴成为获得诺贝尔物理学奖的第一位科学家。国际放射学会还曾经以伦琴的名字来作为射线剂量的单位。

K.W.伦琴还对 X 射线进行了系统的研究。他试着在阴极射线管和荧光屏之间放入木板和纺织物，荧光屏仍然在发光，而当他把一块金属板放入时， 在荧光屏上能够清晰地看到这块金属板的影子。伦琴还让他的妻子把手放在照相感光板上，然后用 X 射线照射，结果得到了一张清晰的戴着金戒指的手骨骼照片（图 2.2 所示）。这是历史上第一张 X 光照片。当这张珍贵的照片以“物理学教授的新发现”的醒目标题见报后，引起了很大的轰动。以上的实验结果充分证明 X 射线具有极强的穿透能力。同时人们也从这张照片上看到了这种奇异射线在医学上的巨大价值，实际上也可以把这看作为 X 光透视诊断医学的开端。

人们已经知道，当高速运动的电子束（如阴极射线）轰击金属靶时，就会产生 X 射线。通常由阴极射线管产生 X 射线由二部分组成，有一部分具有连续的能谱，另一部分则具有固定的能量。这是因为它们是由两种不同的过程产生的。当快速运动的电子受到靶材料的阻挡而损失能量，所损失的能量

就以连续能量的 X 射线发射出来。这种 X 射线也称为韧致辐射。而当快速电子打掉靶材料原子的内层电子后，留下来的空位立即被较外层电子所填充。这种过程导致了原子能量的减少，所减少的能量以 X 射线发射出来。对于一种元素来说，原子的能量变化是完全确定的，因此这种 X 射线也就具有确定的能量。这种 X 射线的能量与元素有关，因此将这种 X 射线称为特征 X 射线。