Презентация по физике на тему рентгеновские лучи. Рентгеновские лучи. Источники рентгеновского излучения

Слайд 2

Исторические события: исполнилось 110 лет открытию рентгеновского излучения (1895-2005), 100 лет назад стало известно о характеристическом рентгеновском излучении (1906-2006). Значимость открытия Х-лучей для развития науки и понимания устройства мира невозможно переоценить. Вильгельм Конрад Рентген, немецкий физик.

Слайд 3

План:

Открытие Х-лучей Вильгельм Рентген Свойства рентгеновских лучей Дифракция рентгеновских лучей Устройство рентгеновской трубки Применение рентгеновских лучей: Медицина Научные исследования Рентгеноструктурный анализ Дефектоскопия

Слайд 4

Открытие Х-лучей

В 1895 году Вильгельм Рентген экспериментировал с одной из вакуумных трубок (Крукса). Он вдруг заметил, что некоторые находившиеся рядом кристаллы ярко засветились. Так как Рентген знал, что лучи, открытые раньше не могли проникнуть через стекло, чтобы произвести этот эффект, он предположил, что это должен быть новый вид лучей, которые он назвал Х-лучами, подчеркнув этим необычность их свойств.

Слайд 5

В самом деле, невидимые глазом лучи легко проникали через непрозрачную ткань, бумагу, дерево и даже металлы, засвечивая тщательно упакованную фотопленку. Свой вклад в известность Рентгена внесла также знаменитая фотография руки его жены, которую он опубликовал в своей статье. За открытие лучей, которые носят его имя, В. Рентгену ПЕРВУЮ в истории Нобелевскую премию по физике (1901 г.)

Слайд 6

Свойства рентгеновских лучей

Лучи, открытые Рентгеном, действовали на фотопластинку, вызывали ионизацию воздуха, не отражались, не преломлялись, но и не отклонялись в магнитном поле.X-лучи обладали огромной проникающей мощью, которая ни с чем не была сравнима. Сразу же возникло предположение, что это электромагнитные волны, которые излучаются при резком торможении электронов. Доказательства этому были получены только спустя 15 лет после смерти Рентгена. Первая страница статьи В. Рентгена о Х-лучах

Слайд 7

Дифракция рентгеновских лучей

Узкий пучок рентгеновских лучей был направлен на кристалл, за которым была расположена фотопластинка. Вокруг центрального пятна на пластине возникли регулярно расположенные небольшие пятнышки. Их появление можно объяснить только дифракцией, присущей всем видам электромагнитных волн. А значит, и рентгеновское излучение – электромагнитное.

Слайд 8

РЕНТГЕНОВСКАЯ ТРУБКА – …электровакуумный прибор для получения рентгеновских лучей. Простейшая рентгеновская трубка состоит из стеклянного баллона с впаянными электродами - катодом и анодом Электроны, испускаемые катодом, ускоряются сильным электрическим полем в пространстве между электродами и бомбардируют анод. При ударе электронов об анод их кинетическая энергия частично преобразуется в энергию рентгеновского излучения.

Слайд 9

Схематическое изображение рентгеновской трубки.

X - рентгеновские лучи, K -катод, А – анод, С - теплоотвод, Uh – напряжение накала катода, Ua - ускоряющее напряжение, Win - впуск водяного охлаждения, Wout - выпуск водяного охлаждения Предыдущий слайд

Слайд 10

Общий вид рентгеновских трубок для структурного анализа (а), дефектоскопии (б) и медицинской (в) рентгено-диагностики

Слайд 11

Биологическое воздействие

Рентгеновское излучение является ионизирующим. Оно воздействует на живые организмы и может быть причиной лучевой болезни и рака. По причине этого при работе с рентгеновским излучением необходимо соблюдать меры защиты. К возникновению рака ведёт повреждение наследственной информации ДНК. Считается, что поражение прямо пропорционально поглощённой дозе излучения. Рентгеновское излучение является мутагенным фактором.

Слайд 12

Применение рентгеновских лучей

В медицине В научных исследованиях: Рентгеноструктурный анализ Материаловедении Кристаллографии Химии Биологии Дефектоскопия

Слайд 13

Медицина

При помощи рентгеновских лучей можно просветить человеческое тело, в результате чего можно получить изображение костей и внутренних органов. Также используются для лечения раковых заболеваний.

Слайд 14

Рентгеноструктурный анализ

По дифракционной картине, даваемой рентгеновскими лучами при их прохождении сквозь кристаллы, удается установить порядок расположения атомов в пространстве – структуру кристаллов.

Слайд 15

В материаловедении, кристаллографии, химии и биохимии рентгеновские лучи используются для выяснения структуры веществ на атомном уровне при помощи дифракционного рассеяния рентгеновского излучения (рентгено-дифракционный анализ). Известным примером является определение структуры ДНК.

Слайд 16

Кроме того, при помощи рентгеновских лучей может быть определен химический состав вещества. В электроннолучевом микроскопе анализируемое вещество облучается электронами или Х-лучами, при этом атомы ионизируются и излучают характеристическое рентгеновское излучение. Этот аналитический метод называется рентгено-флюоресцентным анализом.

Слайд 17

Рентгеновская дефектоскопия

Метод обнаружения раковин в отливках, трещин в рельсах, проверки качества сварных швов и т.д. Основана на изменении поглощения рентгеновских лучей в изделии при наличии в нем полости или инородных включений. Рентгеновский дефектоскоп

Посмотреть все слайды

Презентация на тему «Рентгеновские лучи» учителя МАОУ лицея №14 Ермаковой Т.В.

• Открытие рентгеновских лучей
• Устройство рентгеновской трубки
• Литература

• Рентгеновские лучи были открыты в 1895 г. немецким физиком Вильгельмом Рентгеном.
• Он умел наблюдать, умел замечать новое там, где многие ученые до него не обнаруживали ничего примечательного. Этот особый дар помог ему сделать замечательное открытие.
• В конце XIX века всеобщее внимание физиков привлек газовый разряд при малом давлении. При этих условиях в газоразрядной трубке создавались потоки очень быстрых электронов. В то время их называли катодными лучами. Природа этих лучей еще не была с достоверностью установлена. Известно было лишь, что эти лучи берут начало на катоде трубки.
• Занявшись исследованием катодных лучей, Рентген скоро заметил, что фотопластинка вблизи разрядной трубки оказывалась засвеченной даже в том случае, когда она была завернута в черную бумагу. После этого ему удалось наблюдать еще одно очень поразившее его явление. Бумажный экран, смоченный раствором платиносинеродистого бария, начинал светиться, если им обертывалась разрядная трубка. Причем когда Рентген держал руку между трубкой и экраном, то на экране были видны темные тени костей на фоне более светлых очертаний всей кисти руки.

• Ученый понял, что при работе разрядной трубки возникает какое-то неизвестное ранее сильно проникающее излучение. Он назвал его Х -лучами. Впоследствии за этим излучением прочно укрепился термин «рентгеновские лучи».
• Рентген обнаружил, что новое излучение появлялось в том месте, где катодные лучи (потоки быстрых электронов) сталкивались со стеклянной стенкой трубки. В этом месте стекло светилось зеленоватым светом.
• Последующие опыты показали, что Х -лучи возникают при торможении быстрых электронов любым препятствием, в частности металлическими электродами.

• Лучи, открытые Рентгеном, действовали на фотопластинку, вызывали ионизацию воздуха, но заметным образом не отражались от каких-либо веществ и не испытывали преломления. Электромагнитное поле не оказывало никакого влияния на направление их распространения.

• Сразу же возникло предположение, что рентгеновские лучи - это электромагнитные волны, которые излучаются при резком торможении электронов. В отличие от световых лучей видимого участка спектра и ультрафиолетовых лучей рентгеновские лучи имеют гораздо меньшую длину волны. Их длина волны тем меньше, чем больше энергия электронов, сталкивающихся с препятствием. Большая проникающая способность рентгеновских лучей и прочие их особенности связывались именно с малой длиной волны. Но эта гипотеза нуждалась в доказательствах, и доказательства были получены спустя 15 лет после смерти Рентгена.

Если рентгеновское излучение представляет собой электромагнитные волны, то оно должно обнаруживать дифракцию - явление, присущее всем видам волн. Сначала пропускали рентгеновские лучи через очень узкие щели в свинцовых пластинках, но ничего похожего на дифракцию обнаружить не удавалось. Немецкий физик Макс Лауэ предположил, что длина волны рентгеновских лучей слишком мала для того, чтобы можно было обнаружить дифракцию этих волн на искусственно созданных препятствиях. Ведь нельзя сделать щели размером 10 -8 см, поскольку таков размер самих атомов. А что если рентгеновские лучи имеют примерно такую же длину волны? Тогда остается единственная возможность - использовать кристаллы. Они представляют собой упорядоченные структуры, в которых расстояния между отдельными атомами по порядку величины равны размеру самих атомов, т. е. 10 -8 см. Кристалл с его периодической структурой и есть то естественное устройство, которое неизбежно должно вызвать заметную дифракцию волн, если длина их близка к размерам атомов.

• И вот узкий пучок рентгеновских лучей был направлен на кристалл, за которым была расположена фотопластинка. Результат полностью согласовался с самыми оптимистическими ожиданиями. Наряду с большим центральным пятном, которое давали лучи, распространяющиеся по прямой, возникли регулярно расположенные небольшие пятнышки вокруг центрального пятна (рис. 50). Появление этих пятнышек можно было объяснить только дифракцией рентгеновских лучей на упорядоченной структуре кристалла.
• Исследование дифракционной картины позволило определить длину волны рентгеновских лучей. Она оказалась меньше длины волны ультрафиолетового излучения и по порядку величины была равна размерам атома (10 -8 см).

Рентгеновские лучи нашли себе много очень важных практических применений.

В медицине они применяются для постановки правильного диагноза заболевания, а также для лечения раковых заболеваний.

Весьма обширны применения рентгеновских лучей в научных исследованиях. По дифракционной картине, даваемой рентгеновскими лучами при их прохождении сквозь кристаллы, удается установить порядок расположения атомов в пространстве - структуру кристаллов. Сделать это для неорганических кристаллических веществ оказалось не очень сложно. Но с помощью рентгеноструктурного анализа удается расшифровать строение сложнейших органических соединений, включая белки. В частности, была определена структура молекулы гемоглобина, содержащей десятки тысяч атомов.

• Рентгеновские лучи имеют длины волн в диапазоне от 10 -9 до 10 -10 м. Они обладают большой проникающей способностью и используются в медицине, а также для исследования структуры кристаллов и сложных органических молекул.

1 слайд

Тема:«Рентгеновское излучение» Работу выполнила ученица 11«А» класса МОУ «СОШ №95 им. Н. Щукина п.Архара» Гогулова Кристина Валерьевна.

2 слайд

3 слайд

Задачи: 1. Выяснить что такое рентгеновское излучение. 2. Выяснить почему кости останавливают рентгеновские лучи. 3. Используя знания о рентгеновском излучении мы можем выяснить его применение в медицине.

4 слайд

5 слайд

Рентген Вильгельм Конрад. Родился – 27 марта 1845 года, Леннеп, близ Дюссельдорфа. Крупнейший немецкий физик экспериментатор, член Берлинской академии наук. Открыл в 1895 году рентгеновские лучи, исследовал из свойства.

6 слайд

«Вышлите мне немного лучей в конверте» Через год после открытия x-лучей Рентген получил письмо от английского моряка «Сэр, со времён войны у меня в груди застряла пуля, но её ни как не могут удалить, поскольку её не видно. И вот я услышал, что вы нашли лучи, через которые мою пулю можно увидеть. Если это возможно, вышлите мне немного лучей в конверте, доктора найдут пулю, и я вышлю вам лучи назад». Ответ Рентгена был следующим: «В данный момент я не располагаю таким количеством лучей. Но если вам не трудно вышлите мне вашу грудную клетку, а я найду пулю и вышлю вашу грудную клетку назад»

7 слайд

8 слайд

Что такое X-лучи? Электроны, вылетающие из раскаленной нити катода, разгоняются под действием электрического поля и сталкиваются с поверхностью анода. Электрон, столкнувшийся с поверхностью анода, может отклониться вследствие взаимодействия с ядром, либо вышибить один из электронов внутренней оболочки атома, т.е. ионизировать его. В первом случаи приводит к излучению фотона рентгеновского излучения, длина волны может лежать в диапазоне 0,01-10 нм (непрерывный спектор)

9 слайд

Интенсивность такого излучения пропорционально заряду Z ,из которого сделан анод. Чем больше напряжение приложенное между катодом и анодом рентгеновской трубки, тем больше мощность рентгеновских лучей. Во втором случае место выбившего электрона место занимает электрон с более «высокой» оболочкой, а разница их потенциальной энергии выделяется с виде рентгеновского фотона соответствующей частоты.

10 слайд

11 слайд

Что такое рентгеновская спектроскопия? Каждый химический элемент особенно сильно поглощает рентгеновское излучение строго определённой, характеристической длины волны. При этом происходит переход атома из нормального состояния в ионизированное, с одним удалённым электроном. Поэтому, измеряя частоты рентгеновского излучения, на которых излучение особенно велико, можно сделать вывод о том, какие элементы входят в состав вещества. Это и составляет основу рентгеновской спектроскопии.

12 слайд

13 слайд

Почему кости останавливают рентгеновские лучи? Проникающая способность рентгеновских лучей, а другими словами, их жесткость, от энергии их фотонов. Принято называть излучение длиной волны, большей 0,1 нм, мягким, а остальное – жестким. Для диагностики цели следует использовать жесткое излучение не более 0,01 нм, иначе рентгеновские лучи не пройдут через тело. Оказалось, что вещество тем больше поглощает рентгеновское излучение, чем больше плотность материала. Чем больше атомов на своём пути встретит рентгеновское излучение и чем больше электронов будет в оболочках этих атомов, тем больше вероятность поглощения фотона.

14 слайд

В теле человека рентгеновские лучи сильнее всего поглощаются в костях, плотность которых относительно высока и в которых много атомов кальция. При прохождение лучей через кости интенсивность излучений уменьшается вдвое через каждые 1,2 см. Кровь, мышцы, жир и желудочно-кишечный тракт гораздо меньше поглощают рентгеновские лучи (слой толщиной 3,5 см. уменьшается вдвое) Меньше всего задерживает излучение воздух в лёгких (вдвое при толщине слоя 192 м.)Поэтому кости в рентгеновских лучах отбрасывают тень на фотоплёнку, и в этих местах она остаётся прозрачной. Там же, где лучам удалось засветить плёнку, она делается тёмной, и врачи видят пациента «насквозь»

В конце XIX века всеобщее внимание физиков привлек газовый разряд при малом давлении. При этих условиях в газоразрядной трубке создавались потоки очень быстрых электронов. В то время их называли катодными лучами. Природа этих лучей еще не была с достоверностью установлена. Известно было лишь, что эти лучи берут начало на катоде трубки.

Занявшись исследованием катодных лучей, Рентген заметил, что фотопластинка вблизи разрядной трубки оказывалась засвеченной даже в том случае, когда она была завернута в черную бумагу. После этого ему удалось наблюдать еще одно очень поразившее его явление. Бумажный экран, смоченный раствором платиносинеродистого бария, начинал светиться, если им обертывалась разрядная трубка. Причем когда Рентген держал руку между трубкой и экраном, то на экране были видны темные тени костей на фоне более светлых очертаний всей кисти руки.

Ученый понял, что при работе разрядной трубки возникает какое-то неизвестное ранее сильно проникающее излучение. Он назвал его Х-лучами. Впоследствии за этим излучением прочно укрепился термин «рентгеновские лучи».

Рентген обнаружил, что новое излучение появлялось в том месте, где катодные лучи (потоки быстрых электронов) сталкивались со стеклянной стенкой трубки. В этом месте стекло светилось зеленоватым светом.

Последующие опыты показали, что Х-лучи возникают при торможении быстрых электронов любым препятствием, в частности металлическими электродами.

Лучи, открытые Рентгеном, действовали на фотопластинку, вызывали ионизацию воздуха, но заметным образом не отражались от каких-либо веществ и не испытывали преломления. Электромагнитное поле не оказывало никакого влияния на направление их распространения.

Сразу же возникло предположение, что рентгеновские лучи – это электромагнитные волны, которые излучаются при резком торможении электронов. В отличие от световых лучей видимого участка спектра и ультрафиолетовых лучей рентгеновские лучи имеют гораздо меньшую длину волны. Их длина волны тем меньше, чем больше энергия электронов, сталкивающихся с препятствием. Большая проникающая способность рентгеновских лучей и прочие их особенности связывались именно с малой длиной волны. Но эта гипотеза нуждалась в доказательствах, и доказательства были получены спустя 15 лет после смерти Рентгена.

Если рентгеновское излучение представляет собой электромагнитные волны, то оно должно обнаруживать дифракцию – явление, присущее всем видам волн. Сначала пропускали рентгеновские лучи через очень узкие щели в свинцовых пластинках, но ничего похожего на дифракцию обнаружить не удавалось. Немецкий физик Макс Лауэ предположил, что длина волны рентгеновских лучей слишком мала для того, чтобы можно было обнаружить дифракцию этих волн на искусственно созданных препятствиях. Ведь нельзя сделать щели размером 10-8 см, поскольку таков размер самих атомов. А что если рентгеновские лучи имеют примерно такую же длину волны? Тогда остается единственная возможность - использовать кристаллы. Они представляют собой упорядоченные структуры, в которых расстояния между отдельными атомами по порядку величины равны размеру самих атомов, т. е. 10-8 см. Кристалл с его периодической структурой и есть то естественное устройство, которое неизбежно должно вызвать заметную дифракцию волн, если длина их близка к размерам атомов.

Слайд 1

Рентгеновское излучение

Электромагнитные волны, энергия фотонов, которых лежит на школе электромагнитных волн между ультрафиолетовым излучением и гамма-излучением. - не видимое глазом электромагнитное излучение с длиной волн 10−7-10−12м.

Слайд 2

История открытия

Рентгеновское излучение было открыто Вильгельмом Конрадом Рёнтгеном. Он был первым, кто опубликовал статью о рентгеновских лучах, которые он назвал икс-лучами (x-ray). Статья Рентгена под названием «О новом типе лучей» была опубликована 28-го декабря 1895 года в журнале физико-медицинского общества. В некоторых кругах утверждается, что рентгеновские лучи были уже получены до этого. Однако никто из них не осознал значения сделанного ими открытия и не опубликовал своих результатов. По этой причине Рентген не знал о сделанных до него открытиях и открыл лучи независимо - при наблюдении флюоресценции, возникающей при работе катодолучевой трубки

Слайд 3

Лабораторные источники -Рентгеновская трубка

Схематическое изображение рентгеновской трубки. X - рентгеновские лучи, K - катод, А - анод (иногда называемый антикатодом), С - теплоотвод, Uh -напряжение накала катода, Ua - ускоряющее напряжение, Win - впуск водяного охлаждения, Wout - выпуск водяного охлаждения

Слайд 4

Рентгеновская трубка

Рентгеновские лучи возникают при сильном ускорении заряженных частиц (тормозное излучение), либо при высокоэнергетических переходах в электронных оболочках атомов или молекул. Оба эффекта используются в рентгеновских трубках. Основными конструктивными элементами таких трубок являются металлические катод и анод.

Слайд 5

Трубка Крукса

Слайд 6

Современная рентгеновская трубка

Слайд 7

Лабораторные источники -Ускорители частиц

Рентгеновское излучение можно получать также и на ускорителях заряженных частиц. Так называемое синхротронное излучение возникает при отклонении пучка частиц в магнитном поле, в результате чего они испытывают ускорение в направлении, перпендикулярном их движению

Слайд 8

Линейный ускоритель электронов для Австралийского синхротрона.

Слайд 9

Биологическое воздействие

Рентгеновское излучение является ионизирующим. Оно воздействует на ткани живых организмов и может быть причиной лучевой болезни, лучевых ожогов и злокачественных опухолей. По причине этого при работе с рентгеновским излучением необходимо соблюдать меры защиты. Считается, что поражение прямо пропорционально поглощённой дозе излучения. Рентгеновское излучение является мутагенным фактором.

Слайд 10

Применение

При помощи рентгеновских лучей можно «просветить» человеческое тело, в результате чего можно получить изображение костей, а в современных приборах и внутренних органов

Слайд 12

В материаловедении, кристаллограф и, химии и биохимии рентгеновские лучи используются для выяснения структуры веществ на атомном уровне при помощи дифракционного рассеяния рентгеновского излучения (рентгеноструктурный анализ). Известным примером является определение структуры ДНК. Кроме того, при помощи рентгеновских лучей может быть определён химический состав вещества.

Слайд 13

В аэропортах активно применяются рентгенотелевизионные интроскопы, позволяющие просматривать содержимое ручной клади и багажа в целях визуального обнаружения на экране монитора предметов, представляющих опасность.

Слайд 14

Рентгенотерапия - раздел лучевой терапии, охватывающий теорию и практику лечебного применения рентгеновских лучей. Рентгенотерапию проводят преимущественно при поверхностно расположенных опухолях и при некоторых других заболеваниях, в том числе заболеваниях кожи.