今天讓我們來認識一個生活中處處可見

但又充滿神秘感的射線──X光

當我們蛀牙時或是身體四肢扭傷時

醫生常常會使用X光

來查看我們的身體裡是否有任何異狀

出國遊玩的時候

海關人員也會利用X光

查看行李箱內有沒有無法上飛機的物品

X光具有神奇的透視功能

能夠看到我們肉眼無法看到的東西

它的原理是什麼？

它是誰發現的呢？

今天就讓我們來深入瞭解這些問題吧！

X光是如何被發現的？

它跟我們在上個單元學到的陰極射線管

有很大的關係

你還記得陰極射線管的原理嗎？

讓我們來複習一下吧！

如畫面所示

在抽真空的玻璃管中

放置一個加熱的燈絲以及正極

燈絲加熱後

會釋放出電子

並向右游離至正極

也就形成了我們所謂的陰極射線

而為了讓電子順利飛行

不受到空氣分子的阻礙

玻璃管需要盡可能的抽真空

而在19世紀末

得益於當時高壓放電及抽真空技術的進步

科學家們開始有能力進行

大量有關於陰極射線管的相關實驗

西元1895年

物理學家侖琴

在進行陰極射線的研究時

為了不使管內的可見光外露

同時也為了防止外界光線

影響管內的現象

他用了厚厚一層黑紙

將陰極射線管包住

也將實驗室的窗簾拉上

關閉了屋內的光源

確保沒有任何光線影響實驗

才接通了電源

這時候一個奇妙的現象出現了

他發現

距離實驗裝置一米的不遠處的屏幕上

出現了微弱的藍白色光

只要侖琴將陰極射線關閉

屏幕的光就會消失

這說明了屏幕的亮光

顯然和這個陰極射線有什麼關係

接著

侖琴在陰極射線管運作的時候

找來了木板、書等物品放在中間

發現屏幕依舊能夠繼續發亮

他感到相當興奮

因為這代表他發現了一個穿透力極強的射線

就這樣

侖琴他廢寢忘食

在實驗室裡

繼續著他的研究

有好幾天都忘記回家

這讓他的妻子相當不滿

對此一向沉默寡言的侖琴

不知說什麼才對

只好把妻子帶到實驗室

讓她親自看看

並為她拍了一張X光照片

他照下了侖琴夫人的手骨結構

這就是那張歷史上著名的照片

也是我們人類歷史上第一張X光照片

到底這個神祕的射線是從何而來的呢？

它是由高速移動的電子

撞擊金屬板所生的產物

讓我們用一個比較簡單的例子來做個說明吧！

其實

這就和子彈打入牆壁的過程有點類似

當子彈打入牆壁時

速度慢慢減少

也代表動能減少了

這時候失去的能量會變成什麼呢？

沒錯！就是熱能！

這就是能量守恆現象

一樣的道理可以套用到高速移動的電子

當電子撞擊金屬板時

速度變慢

動能減少

多餘的能量便會釋放出來

回顧我們過去學到的

馬克士威電磁學理論

帶電粒子加速是會產生電磁波的

而電子帶負電

撞擊到金屬板的過程中速度變慢

有反向加速度

因此電磁波就這麼產生出來啦！

我們來思考一下這個問題

若電子動能大

則可產生的相對光強度會較大

同時也較能打出能量最大的光子

而光子的能量和其波長成反比

結合以上考量

應為藍色

總結以上內容

未知射線產生的原理

就是電子撞到金屬板時減速所產生的

在最初

侖琴先生因為不清楚這個射線

到底是什麼東西

因此借用了我們在數學上

常常對未知數所做的假設X進行命名

也就是我們今天所熟悉的X射線

靠著這項發現

侖琴在1901年獲得第一屆物理諾貝爾獎

直到今天

X射線廣泛地在我們生活中有各式應用

讓我們在這邊感謝侖琴先生

為我們的科學付出如此巨大的貢獻

我們來整理學到的重點

在陰極射線管中

高速運動的電子撞擊金屬板

能產生X射線

X射線有很強的穿透能力

現今常用作透視應用

我們都知道X射線是一種

頻率高、波長短、穿透力強的電磁波

不過

如果你是剛剛才發現X射線的侖琴

你會用什麼方法來證明

它是波　而非粒子呢？

詳細答案將在下一部影片進行介紹

我們下次見

bye bye