三、X 射线的进一步研究

伦琴在进一步研究 X 射线的性质中，于 1897 年 3 月制造了第一个 X 射线管用以产生 X 射线．X 射线一般由高速运动的电子撞击在物体上而产生的．X 射线管的构造，一般是由一个热阴极（电子发射极）和一个阳极

（或称作靶）的大型真空管．在阳极和热阴极的两端加上几十或更高的高电压，这样，阴极所发的电子就被电场加速，打在阳极上，射线就从阳极上发射出来．由于电子打在上面使其温度升高很大，一般用的射线管的靶子是熔点高的金属制成的．

X 射线，人目不能见，但照射在某些物体上会使这些物体发荧光，有些物体这样发出的荧光是很强的．X 射线还能使照相底片感光，还能使气体电离，它能透过一般光线透不过的物体．除了用电子撞击靶和用高能光

子辐照靶以外，某些放射性同位素衰变时也会产生 X 射线．

X 射线的本质和光一样，是一种电磁波，但它的波长比可见光短得多，大约在一埃左右，或更短一些，这同加在射线管上的电压有关．X 射线也会发生反射、折射、干涉、衍射、偏振等现象．

X 射线的发现，为物质结构的研究开辟了一个新的时代．首先，利用X 射线照射金属板，打出了电子，激励人们去探索物质原子的电结构．其次，X 射线的波动性和它在晶体中的衍射，开辟了一种新的物质结构分析的新方法．1911 年，英国物理学家巴克拉发现了元素的特征 X 辐射，即发现当 X 射线被金属散射时，散射后的 X 射线的穿透本领随金属的不同而不同．即每种元素产生它自己的“标识 X 射线”为此巴克拉荣获 1917 年的诺贝尔物理学奖．德国物理学家劳厄在 1912 年提出 X 射线通过晶体会出现干涉现象的设想，并得到实验证实．劳厄的这一发现，一方面证明 X 射线的波动本性，另一方面证明了晶体的原子点阵结构．他因此获得 1914 年的诺贝尔物理学奖．1913 年英国物理学家布拉格父子提出 X 射线在晶面的选择反射理论，并建立布拉格公式计算晶格常数的方法形成一门独立的 X 射线结构分析学科．为此，他们父子共同获得 1915 年度的诺贝尔物理学奖．1914 年英国青年物理学家莫塞莱发现原子序数与元素的“标识 X 射线”波长的关系，奠定了 X 射线光谱学的基础．瑞典物理学家西格班扩展了莫塞莱的工作，精确地测定了各种元素的 X 射线谱，并荣获 1924 年度的诺贝尔物理学奖．再次，X 射线在医疗诊断、工业探伤等方面获得应用，也促进了物理实验技术的发展．

X 射线的发现留给我们许多有益的启示：首先，伦琴发现 X 射线具有一定的偶然性，但在这偶然性的背后留给我们许多的思索．伦琴并不是第一个看到 X 射线产生荧光的人，早在 1879 年克鲁克斯、1890 年美国的古兹皮德与詹宁斯、1892 年德国的勒纳德，都曾看到过这个现象，可是他们的注意力都集中在管内的阴极射线上去了，对于管外出现的这个不太引人注目的荧光，只是稍稍一瞥，都未加深究．甚至在 1890 年美国的一所研究所也曾偶然得到了一幅照有实验室物体的 X 光照片．然而，当时该所的研究成员不知道怎样去解释这种现象，更没有深入地去研究这种现象．终究失去了发现 X 射线的良机．为什么只有伦琴才成为发现 X 射线的第一人呢？劳厄在评价伦琴的成就时说：“伦琴的发现之伟大，从下述事实即可想而知：为数众多的、往往是杰出的物理学家在伦琴之前利用同样的辅助手段进行了实验，然而他们未发现这些现象．这种向完全未被研究的领域进军，除了敏锐的目光以外，还要求巨大的勇气和自制力．”伦琴的发现从他工作研究的特点来看，是偶然中的必然，伦琴一生都非常重视实验，他说：“实验是最有力最可靠的手段，它能使我们揭开自然界的秘密，在解决对某一假说是保留还是摒弃这样一个问题上，实验应当构成‘最高一级的审判法院’．对每一个现象应该首先从一切细节上尽可能最准确地进行观察和描述只有在此之后才可以大胆地加以解释．”伦琴的成功在于他能在实验中不放过意外的发现，追根究底，抓住不放，从而在预定目标之外获得了意外的成果．科学不仅需要埋头实验的苦干精神，而且还需要敏锐的观察、周密的思考，抓住偶然的机遇，深入探究．X 射线发现后， 柏林科学院曾致词伦琴时说道：“科学史告诉我们，在每一项发现中，功劳和幸运独特地结合在一起；在这种情况下，许多外行人也许认为幸运是

主要的因素．但是，了解您的创作个性特点的人将会懂得，正是您，一位摆脱了成见的、把完善的实验艺术同最高的科学诚意和注意力结合起来的研究者，应当得到作出这一伟大发现的幸福．”伦琴的成功也正在这里．放射性