Wilhelm Conrad Röntgen
(1845-1923)

Egy újfajta sugárzásról

Elõadás a würzburgi fizikia és orvosi társaság elõtt, 1895

 Nature 53, 274 (1896)


1. Egy nagy tekercsbõl származó kisülést egy Hittorf-féle vákuumcsövön vagy egy jól légtelenített Crookes-féle vagy Lénard-féle csövön bocsátunk át. A csövet jól záró, fekete papírárnyékolással vesszük körbe. Egy teljesen elsötétített szobában látható, hogy az egyik oldalán bárium-platin-cianürrel (bárium-[tetraciano-platinát]) borított papír fényesen fluoreszkál a befestett oldalán és a másik oldalán is, ha a csõ közelébe visszük. A fluoreszcencia két méterre is látható. Könnyen megmutatható, hogy a fluoreszcencia a vákuumcsõbõl ered.

2. Látható tehát, hogy egy ágens képes áthatolni a fekete kartonon, amely az ultraibolya fényt, a napfényt vagy az ívfényt nem engedi át. Ezért érdemes megvizsgálni, hogy más testeken mennyire hatolhat át ugyanez az ágens. Könnyen megmutatható, hogy minden anyag átlátszó, de igen változó mértékben. Például a papír nagyon átlátszó; a fluoreszcens ernyõ felvillan, ha egy ezerlapos könyv mögé tesszük; a nyomdafesték nem mutat észlelhetõ ellenállást. A fluoreszcencia két pakli kártya mögött is jelentkezik; egyetlen kártya nem csökkenti láthatóan a fény erejét. Egy réteg ónfólia alig vet árnyékot az ernyõn. Az erõteljes hatáshoz többet is egymásra kell tenni. A vastag fakockák is átlátszóak. A két-három centis fenyõlapok nagyon keveset nyelnek el. Egy 15 mm vastag alumíniumlap is átengedte az X-sugarakat (ahogy a rövidség kedvéért nevezni fogom a sugarakat), de erõsen csökkentette a fluoreszcenciát. A hasonló vastagságú üveglapok hasonlóan viselkednek; az ólomüveg azonban átlátszatlanabb, mint az ólommentes üveg. A néhány centiméter vastag ebonit átlátszó. Ha a kezünket a fluoreszcens ernyõ elé tesszük, az árnyék jól kivehetõen megmutatja a csontokat; a környezõ szövetek csak halvány kontúrként jelennek meg.

A víz és sok más folyadék nagyon átlátszó. A hidrogén sokkal áthatolhatóbb a levegõnél. A réz, az ezüst, az ólom, az arany és a platina szintén átengedi a sugarakat, de csak akkor, ha a fém vékony. A 0,2 mm vastag platina átenged valamennyi sugarat; az ezüst és a réz átlátszóbb. A 1,5 mm vastag ólom lényegében átlátszatlan. Ha egy négyzetes, 20 mm oldalú fahasáb egyik lapját ólomfehérrel befestjük, alig vet árnyékot, ha úgy állítjuk, hogy befestett lapja párhuzamos legyen az X-sugarakkal. Az árnyék azonban erõs lesz, ha a sugaraknak a festett oldalon kell áthaladniuk. A fémsók, akár szilárdak, akár oldatban vannak, általában ugyanúgy viselkednek, mint maguk a fémek.

3. Az elõzõ kísérletek alapján az a következtetés vonható le, hogy az anyagok sûrûsége az a tulajdonság, amelynek változása elsõsorban megszabja áthatolhatóságukat. Legalábbis semmilyen más tulajdonság nem látszik ilyen fontosnak ebbõl a szempontból. De az átlátszóságot nem egyedül a sûrûség szabja meg, ahogyan az a kísérlet mutatja, amelyben hasonló vastagságú földpát, üveg-, alumínium- és kvarclapot használtunk ernyõként. A földpát sokkal átlátszóbbnak mutatkozott a többi anyagnál, bár közel azonos a sûrûsége. Nem tapasztaltam, hogy a földpát erõs fluoreszcenciát mutatott volna az üveghez képest (lásd 4. pont).

4. A növekvõ vastagság minden anyag esetében növeli a sugarakkal szembeni ellenállást. Egy fotográfiai lemezen képet hoztak létre az ólomfóliák lépcsõszerûen egymásra rakott rétegei, amelyek vastagsága szabályosan növekedett. Ezt fotometriai eljárásnak kell alávetnünk, ha megfelelõ mûszerek állnak rendelkezésünkre.

5. A platina-, ólom-, cink- és alumíniumfóliákat úgy rendeztük el, hogy ugyanazt a gyengítõ hatást hozzuk létre. A következõ táblázat megadja az egyforma fémlemezek relatív vastagságát és sûrûségét.
 

Vastagság Relatív vastagság Sûrûség 
platina 018 mm 1 21,5 
ólom ,050 mm 3 11,3 
cink ,100 mm 6 7,1 
alumínium 3,5000 mm 200 2,6 

Ezekbõl az értékekbõl világos, hogy egyetlen esetben sem kaphatjuk meg egy anyag átlátszóságát sûrûségének és vastagságának a szorzatából. Az átlátszóság sokkal gyorsabban nõ, mint ahogy a szorzat csökken.

6. Az X-sugarakanak nem a bárium-platin-cianür fluoreszcenciája az egyetlen megfigyelhetõ hatásuk. Más anyagok is mutatnak fluoreszcenciát, például a kalcium-szulfid, az uránüveg, a földpát, a kõsó stb.

Ebbõl a szempontból különösen érdekes, hogy a száraz fotográfiai lemezek érzékenyek az X-sugarakra. Ezért a jelenségeket a hiba veszélyének kizárásával mutathatjuk meg. Sok olyan megfigyelést igazoltam így, amelyet eredetileg szemmel észleltem a fluoreszcens ernyõn. Ebben az esetben hasznos, hogy az X-sugarak át tudnak hatolni a fán vagy a kartonon. A fotográfiai  lemezt anélkül exponálhatjuk, hogy a fényzárat vagy más, védelmet nyújtó házat el kellene távolítani, így a kísérletet nem kell sötétben végezni. Nyilvánvaló, hogy az exponálatlan lemezeket nem szabad a vákuumcsõ mellett hagyni a dobozukban.

Mármost kérdésesnek tûnik, hogy a lemezen a lenyomat az X-sugarak közvetlen hatásaként jelenik-e meg, vagy a lemez anyagának fluoreszcenciája által keltett másodlagos eredmény. A filmeken és a közönséges száraz lemezeken egyaránt képzõdhet lenyomat.

Nem tudtam kimutatni kísérleti úton, hogy az X-sugarak hoznak-e létre hõhatást. Ez azonban feltételezhetõ, mert a fluoreszcencia jelensége azt mutatja, hogy az X-sugarak képesek az átalakulásra. Az is bizonyos, hogy az anyagra esõ X-sugarak nem hagyják az anyagot változatlanul.

A szem retinája igen érzéketlen ezekre a sugarakra: a berendezéshez közelített szem semmit sem lát. A kísérletekbõl nyilvánvaló, hogy ez nem abból származik, hogy a szem szerkezete áthatolhatatlan.

7. Miután megvizsgáltam, hogyan változik a különbözõ közeg átlátszósága a vastagság növekedtével, arra kerestem választ, hogy az X-sugarakat eltéríti-e a prizma. A 30o-os csillámprizmákban levõ vízzel és szén-diszulfiddal folytatott vizsgálatok nem mutattak eltérülést sem a fotográfiai, sem a fluoreszcens lemezen. Összehasonlításként fénysugarakat ejtettünk a prizmára a kísérlethez beállított berendezésben. A két prizma esetében 10 mm, illetve 20 mm volt az eltérítés.

Ebonit- és alumíniumprizmákkal sikerült képet kapnom a fotográfiai lemezen, ami lehetséges eltérülésre utal. ... Nem észlelhetõ eltérülés fluoreszcens ernyõvel. A nehezebb fémekkel végzett kísérletek sem vezettek eredményhez kis átlátszóságuk és az átengedett sugrak ebbõl következõ gyengítése miatt.

A probléma fontossága miatt kívánatos, hogy más módon is kipróbáljuk, vajon az X-sugarak megtörhetnek-e. A finoman elporított anyagok vastag rétege csak kevés beesõ fényt enged át a fénytörés és a fényvisszaverõdés miatt. Az X-sugarak esetében azonban azonos tömegû anyagok ilyen porrétegei a szilárd testtel azonos mértékben átlátszóak. Tehát az X-sugarak semmilyen szabályos visszaverõdésére és törésére nem következtethetünk. A kísérleteket finomra porított kõsóval, finom elektrolitos ezüstporral és olyan cinkporral végeztük, amelyet gyakran alkalmaztunk a kémiai kísérletekben. Akár fluoreszcens ernyõt, akár fotográfiai lemezt használtunk, az eredmények egyetlen esetben sem mutattak különbséget a por és a szilárd test között.

Mindebbõl nyilvánvaló, hogy a lencséket nem tekinthetjük alkalmasnak az X-sugarak összegyûjtésére. Ezzel összhangban mind a nagy méretû ebonitlencsék, mind az üveglencsék hatástalanok maradtak. A felvételen egy gömbölyû rúd árnyképe középen sötétebb, mint a szélén; ha egy hengert olyan anyaggal töltünk meg, amely átlátszóbb a falaknál, a kép középen világosabb lesz, mint a szélén.

8. Az elõzõ és a többi, most nem említett kísérlet arra utal, hogy a sugarak nem képesek szokásos visszaverõdésre. Ennek fényében érdemes részletesen elemezni azt a megfigyelést, amelyrõl elõször úgy tûnt, hogy ellentétes konklúzióhoz vezet.

Egy fekete papírárnyékolással védett lemezt exponáltam az X-sugarakkal úgy, hogy az üveges oldala legyen a vákuumcsõ mellett. Az érzékeny filmet csillag alakú platina-, ólom-, cink- és alumíniumdarabokkal borítottam részben. Az elõhívott negatívon a csillag alakú lenyomat sötét volt a platina, az ólom és leginkább a cink alatt. Az alumínium nem adott képet. Úgy látszik tehát, hogy ez a három fém visszaverheti az X-sugarakat. Lehetséges azonban egy másik magyarázat is, ezért mindössze azzal a különbséggel ismételtem meg a kísérletet, hogy egy réteg vékony alumíniumfóliát tettem az érzékeny film és a fémcsillagok közé. Ez az alumíniumlemez átlátszatlan az ultraibolya sugarak számára, de az X-sugarakkal szemben átlátszó. A képek ugyanúgy megjelentek, mint az elõbb, ami még mindig arra utal, hogy a fémfelületeken visszaverõdés játszódik le.

Ha ezt a megfigyelést összevetjük a többivel, vagyis a porok átlátszóságával és azzal, hogy a felület állapota nem változtatja meg az anyagon áthatoló X-sugarak útvonalát, arra a valószínû konklúzióra jutunk, hogy szabályos visszaverõdés nem létezik, de az anyagok úgy viselkednek az X-sugarakkal szemben, mint a zavaros közeg a fénnyel szemben.

Miután a különbözõ közegek felületén nem kaptam bizonyítékot a törésre, valószínûnek tûnik, hogy az X-sugarak ugyanazzal a sebességgel haladnak minden anyagban, és abban a közegben, amely mindenen áthatol és amelybe az anyagok molekulái be vannak ágyazva. A molekulák annál jobban akadályozzák az X-sugarakat, minél nagyobb a szóban forgó anyag sûrûsége.

9. Valószínûnek látszott, hogy a molekulák geometriai elrendezése befolyásolhatja egy anyag X-sugarakra kifejtett hatását. Tehát például a földpát különbözõ jelenségeket mutathat aszerint, hogy a lemez felülete milyen kapcsolatban van a kristálytengellyel. A kvarccal és a földpáttal végzett kísérletek ebbõl a szempontból negatív eredményhez vezetnek.

10. Ismert, hogy Lénárd katódsugaras vizsgálatai során kimutatta, hogy a katódsugarak az éterhez tartoznak, és minden anyagon áthatolhatnak. Az X-sugarakról ugyanezt mondhatjuk el.

Legutóbbi munkájában Lénárd megvizsgálta a különbözõ anyagok katódsugarakkal szembeni abszorpciós együtthatóját, például a levegõét is, s 4,10, 3,40 és 3,10 értékeket kapott 1 cm-en a kisülési csõben levõ gáz ritkítási fokától függõen. A kisülés jellege alapján én is hasonló nyomáson dolgoztam, de alkalmanként kisebb vagy nagyobb nyomáson is. A Weber-féle fotométerrel azt kaptam, hogy a fluoreszcens fény intenzitása nagyjából az ernyõ és a kisülési csõ közötti távolság négyzetének reciprokával változik. Ezt az eredményt három igen konzisztens kísérletsorozatból állapítottam meg 100  és 200 mm távolságon. Tehát a levegõ sokkal kevésbé nyeli el az X-sugarakat, mint a katódsugarakat. Az eredmény teljes összhangban van azzal a korábbi megfigyeléssel, hogy az ernyõ fluoreszcenciája még a vákuumcsõtõl 2 méterre is észlelhetõ. Általában más anyagok a levegõhöz hasonlóan viselkednek; jobban átláthatók az X-sugarak, mint a katódsugarak számára.

11. Egy további, figyelemre méltó különbség a mágnes hatásából ered. Még nagyon erõs mágneses térben sem sikerült megfigyelnem az X-sugarak eltérülését.

A katódsugarak jellegzetes tulajdonsága, hogy mágnes hatására eltérülnek. Hertz és Lénárd megfigyelte, hogy különbözõ típusú katódsugarak vannak, amelyek  abban különböznek, hogy milyen erõs foszforeszcenciát gerjesztenek, mennyire nyelõdnek el, és mennyire térülnek el mágnes hatására. Minden eddigi esetben azonban jelentõs eltérülést figyeltek meg, s azt hiszem, ez az eltérülés olyan jellegzetesség, amelyet nem könnyû figyelmen kívül hagyni.

12. Számos kutató eredményeként úgy tûnik, hogy a kisülési csõnek a falai ott foszforeszkálnak a legfényesebben, ahol az X-sugarak kiindulnak és minden irányba szétterjednek; vagyis az X-sugarak elölrõl indulnak el, ahol a katódsugarak az üvegbe csapódnak. Ha valaki egy mágnessel eltéríti az üvegben a katódsugarakat, az X-sugarak egy új pontból indulnak ki ismét onnan, ahol a katódsugarak útja véget ér.

Ugyanilyen okok miatt az X-sugarakat, amelyeket nem térít el a mágnes, nem tekinthetjük olyan katódsugaraknak, amelyek áthatolnak az üvegen, mert az áthatolás Lénárd szerint nem lehet a sugarak különbözõ eltérésének oka. Így arra a következtetek, hogy az X-sugarak nem azonosak a katódsugarakkal, hanem a katódsugarakból keletkeznek a csõ üvegfalán.

13. Ezek a sugarak nemcsak az üvegben keletkeznek. Olyan berendezésben is elõállítottam õket, amelyet 2 mm vastag alumíniumlemez zárt le. Késõbb más anyagok viselkedésének vizsgálatát is javaslom.

14. A jelenségre alkalmazott "sugarak" kifejezést részben az igazolja, hogy szabályos árnyképek jelennek meg, ha a forrás és a fotográfiai lemez vagy a fluoreszcens képernyõ közé többé-kevésbé áthatolható testet teszünk.

Sok ilyen árnyképet figyeltem meg és fotografáltam le. Birtokomban van egy ólomfestékkel borított ajtó részletének képe, amelyet úgy kaptam, hogy a kisülési csövet az ajtó egyik oldalára, az érzékeny lemezt a másikra tettem. Ugyancsak rendelkezem a kéz csontjainak (1. ábra), egy orsóra feltekert huzal, egy dobozban levõ súlysorozat, egy fémdobozba teljesen bezárt iránytû lapjának és mutatójának (2. ábra) árnyképével, továbbá egy olyan fémdarabéval, ahol az X-sugarak a homogenitás hiányát mutatják és így tovább. ...
 
 

1. ábra 2. ábra

15. Megkíséreltem kimutatni az X-sugarak interferenciáját, de valószínûleg kis intenzitásuk miatt nem sikerült.

16. Megkezdtem annak vizsgálatát, hogy az elektrosztatikus erõk hatnak-e az X-sugarakra, de még nem jártam eredménnyel.

17. Valaki megkérdezheti, hogy ezek után mik az X-sugarak. Mivel nem katódsugarak, fluoreszcenciát keltõ erejükbõl és kémiai hatásukból feltételezheti, hogy ultraibolya sugarak. Ezzel a feltevéssel szemben egész sor nyomós érvet hozhatunk fel. Ha az X-sugarak valóban ultraibolya sugarak, akkor ez a fény a következõ tulajdonságokkal rendelkezik:

Vagyis ezeknek az ultraibolya sugaraknak teljesen másképp kell viselkedniük, mint a látható, infravörös és az eddig ismert ultraibolya sugaraknak.

A fentiek olyan valószínûtlennek tûnnek, hogy más hipotézist kellett keresnem.

Úgy tûnik, az új sugarak és a fénysugarak között fennáll egyfajta kapcsolat; legalábbis az árnyékok képzõdése, a fluoreszcencia és a kémiai hatás keletkezése ebbe az irányba mutat. Régóta ismert, hogy a transzverzális rezgések mellett, amelyek a fényjelenség sajátjai, lehetséges, hogy az éterben longitudinális rezgéseknek is kell létezniük, és egyes fizikusok felfogása szerint bizonyára léteznek is. Biztos, hogy jelenlétüket még nem igazolták, tulajdonságaikat nem bizonyították kísérletileg. Nem lehetséges, hogy az új sugarak az éter longitudinális hullámai?

Be kell vallanom, hogy a vizsgálatok során egyre inkább megbarátkoztam ezzel a gondolattal, és bátorkodom kinyilvánítani, miközben tisztában vagyok azzal, hogy az elõterjesztett hipotézis szilárdabb alapokat igényel.


Vissza http://www.kfki.hu/chemonet/
http://www.chemonet.hu/