Рентгеновские лучи

Кадр 1

РЕНТГЕНОВСКИЕ ЛУЧИ Диафильм по физике для X (XI) класса

Кадр 2

Электромагнитные волны различных диапазонов имеют неодинаковое происхождение и по-разному взаимодействуют с веществом.

Кадр 3

Схема синхротрона. Рентгеновское излучение возникает: а) при торможении быстрых электронов в мишени, б) в горячей плазме, в) в циклических ускорителях электронов.

Кадр 4

Излучение этих источников различается по спектральному составу.

Кадр 5

Традиционный источник рентгеновских лучей — рентгеновская трубка. В ней созданы условия для термоэлектронной эмиссии и резкого торможения электронов.

Кадр 6

В. К. Рентген (1845—1923)—первый лауреат Нобелевской премии по физике. Трубки, которыми пользовался Рентген. Рентгеновскими лучи названы в честь немецкого физика Рентгена. Ученый обнаружил это излучение во время исследований электронных пучков в газоразрядных трубках.

Кадр 7

Рентгеновские лучи невидимы для глаза, однако их действие вызывает свечение некоторых веществ (а), почернение фотоэмульсии (б), ионизацию газов (в).

Кадр 8

Для электрической регистрации рентгеновских лучей используют газонаполненные ионизационные камеры. Сила тока (i) в цепи камеры пропорциональна интенсивности (I) падающего излучения.

Кадр 9

Трубки разных конструкций Схема промышленной трубки: 1. Высоковольтный кабель 2. Изолятор 3. Катодное устройство 4. Анод 5. Бериллиевое окно 6. Водяное охлаждение. КПД рентгеновских трубок 0,1÷3%. Почему анод мощных трубок изготавливают из тугоплавких металлов?

Кадр 10

Ослабление рентгеновских лучей слоем вещества зависит от его массы, приходящейся на единицу площади поверхности.

Кадр 11

Толщина поглотителя, уменьшающая интенсивность пучка вдвое, называется толщиной половинного поглощения d₁/₂. Как связаны проникающая способность рентгеновского излучения и его длина волны?

Кадр 12

В ожидании потомства. Пенал с авторучками. Плоская батарейка. Перед вами теневые снимки обьектов в рентгеновских лучах—так называемые рентгенограммы.

Кадр 13

Источники резких максимумов в спектрах трубок — атомы анода, разрушаемые быстрыми электронами. Каждому химическому элементу присущ определенный набор рентгеновских линий.

Кадр 14

Как и видимый свет, рентгеновское излучение обладает волновыми свойствами. Какой будет картина дифракции излучения с непрерывным спектром?

Кадр 15

Для рентгеновских лучей периодическая структура кристалла представляет естественную дифракционную решетку. Максимумы интенсивности по определенным направлениям — результат интерференции волн, рассеянных в отдельных элементарных ячейках.

Кадр 16

Положение и интенсивность пятен на лауэграммах зависят от расположения и природы рассеивающих центров в кристаллической решетке. Лауэграммы кристаллов сернокислого никеля и берилля. М. Лауэ (1879–1960), лауреат Нобелевской премии за исследование дифракции рентгеновских лучей.

Кадр 17

У. Г. Брэгг и У. Л. Брэгг, лауреаты Нобелевской премии за анализ структуры кристаллов с помощью рентгеновских лучей.

Кадр 18

Перед вами схема рентгеновского спектрографа с вращающимся кристаллом. Отраженное излучение является монохроматическим. Его длина волны зависит от значения θ.

Кадр 19

«Заставляя отражаться от одной и той же грани кристалла равнинные монохроматические колебания, мы можем сравнивать длину их волн. Пользуясь одной и той же длиной волны, мы можем сравнивать расстояния d». У. Г. Брэгг и У. Л. Брэгг

Кадр 20

Использование рентгеновских лучей в медицинской диагностике основано на неодинаковой поглощающей способности разных тканей человеческого тела. Снимок руки с застрявшей охотничьей дробью.

Кадр 21

В цифровых рентгенографических установках для регистрации излучения используется многопроволочная камера, действующая наподобие системы ионизационных камер. Электрические сигналы, поступающие от проволочек, обрабатывает ЭВМ.

Кадр 22

Контроль за развитием опухоли при помощи томографа. Компьютерная томография позволяет получать изображения сечений внутренних органов. Томограф измеряет степень поглощения излучения в определенной плоскости по разным направлениям. Компьютер анализирует сотни тысяч кратковременных замеров.

Кадр 23

Опухоль и результат ее рентгенотерапии. Широкое использование рентгеновских лучей для лечения раковых заболеваний основано на том, что клетки опухоли обладают повышенной чувствительностью к облучению по сравнению с клетками здоровой ткани.

Кадр 24

Просвечивание рентгеновскими лучами позволяет обнаруживать в материалах скрытые дефекты (трещины, раковины, рыхлоты), контролировать толщину металлических листов.

Кадр 25

Портативный аппарат для рентгенографического контроля материалов. Рентгенограммы сварных швов. Самоходный рентгеновский аппарат для контроля качества сварки трубопроводов.

Кадр 26

Неоконченный портрет, обнаруженный под верхним слоем краски знаменитого полотна И. Репина. Контроль недозволенных вложений перед посадкой на самолет. Объясните происхождение рентгеновских изображений.

Кадр 27

Рентгеноструктурный анализ молекулярных кристаллов позволяет расшифровывать строение молекул, содержащих тысячи атомов. Вид рентгенограммы кристалла зависит от распределения электронов в его элементарной ячейке.

Кадр 28

Здесь помещается кристалл. Многопроволочная камера. Рентгеновская трубка. Фрагмент белковой молекулы на экране дисплея. Дифрактометр, установленный в Институте кристаллографии АН СССР. Исследования в области молекулярной биологии немыслимы без автоматизации эксперимента.

Кадр 29

Анализируя картину дифракции рентгеновских лучей на образцах ДНК, ученые определили расстояния между атомами этого соединения, вычислили его молекулярный вес и предложили структурную модель.

Кадр 30

Электронная микрофотография вируса и его изображение, синтезированное ЭВМ по данным рентгеноструктурного анализа. Рентгеноструктурный анализ (по сравнению с электронной микроскопией) позволяет изучать более мелкие объекты.

Кадр 31

Рентгеновский спектрометр для элементного анализа: чувствительность по концентрации 5·10⁻⁴%. Рентгеновские спектры атомов не меняются при их химических соединениях. Интенсивность спектральных линий пропорциональна процентному содержанию элемента в веществе.

Кадр 32

Рентгеновское излучение горячей плазмы несет информацию о ее температуре и плотности. Диагностика плазмы необходима в экспериментах по управляемому термоядерному синтезу. Рентгеновские фотографии термоядерного микрозрыва (в условных цветах).

Кадр 33

Бурно развивается новая область астрономии — рентгеновская астрофизика. Каково происхождение рентгеновского излучения звезд?

Кадр 34

Фотоснимки скопления галактик в видимом свете и в рентгеновских лучах. Галактика М87 и распределение яркости рентгеновского излучения L в ее центре. Почему рентгеновские телескопы располагают на космических станциях?

Кадр 35

Волновая теория не объясняет факта увеличения длины волны рассеянного рентгеновского излучения. Это явление названо эффектом Комптона в честь открывшего его ученого.

Кадр 36

Спектральный состав рассеянного излучения. Спектр падающего излучения. Схема эксперимента Комптона.

Кадр 37

λ – λ = λк (1–cos θ) λк = h / me C Величина λ – λ при одном и том же значении θ не зависит от природы рассеивающего вещества (почему?).

Кадр 38

Рентгеновское излучение атомов (Z>10) возникает при заполнении «дырок» во внутренних оболочках электронами внешних оболочек.

Кадр 39

Ионизация внутренних оболочек атомов возможна при бомбардировке вещества быстрыми заряженными частицами. Объясните происхождение характеристических линий в спектрах рентгеновских трубок.

Кадр 40

Существование коротковолновой границы λmin в спектрах рентгеновских трубок объясняет лишь квантовая теория. В процессе торможения электрона вся его кинетическая энергия может излучиться одной порцией, тогда eU=hc/λmin. Предложите эксперимент по определению постоянной Планка.

Кадр 41

Физики работают над созданием рентгеновских лазеров, для накачки которых может быть использован ядерный взрыв.

Кадр 42

КОНЕЦ Диафильм создан по программе средней общеобразовательной школы Автор Е. Дирнова Художник-оформитель Т. Гурина Редактор В. Чернина Д-180-89 © Студия «Диафильм» Госкино СССР, 1989 г. 103062, Москва, Старосадский пер., 7 Цветной 0-30