歷史 物理

1901年諾貝爾物理獎:威廉・倫琴

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撰文者:余海峯 博士
發文日期:2016-08-01
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  • 第一屆諾貝爾物理獎得主是Wilhelm Conrad Röntgen,倫琴。這個名字和一種與我們的生活息息相關的物理現象相連,不過卻沒有被冠上倫琴的名字。倫琴就是X 射線(X-ray)的發現者,即我們日常說的X光。為什麼X射線不稱為倫琴射線呢?原來這與X射線的發現有關。

    這是1895年,倫琴是符茲堡大學(University of Wüzburg)的物理系主任。他當時正研究各種真空管的放電會產生什麼現象。有一次,他使用一個能夠讓陰極射線(其實即是電子流)從鋁片上的小洞射出的真空管。為免鋁片被陰極射線的靜電損壞,他在鋁片上加了卡紙。他留意到放在洞口附近、塗上了一種叫做platinocyanide的螢光物質的卡紙產生了螢光(這就是用於舊式電視螢幕上的化學物)。由於光不能穿過鋁片上的卡紙,倫琴認為是陰極射線令卡紙產生了螢光。
    crookes
     
    [Crookes tube 真空管。Credit: Zátonyi Sándor]
     
    倫琴決定用另外一種真空管Crookes tube再測試一次,就是我們在學校物理實驗課裡用來演示磁場會令電子偏向的那一種。他準備好塗上了platinocyanide的卡紙,然後用黑色的卡紙把整個真空管包住,再把燈關掉以確認沒有漏光。就在他檢查真空管的時候,他發現放在身後桌上的卡紙發出螢光。

    由於桌子離開真空管太遠,螢光不太可能是陰極射線造成的。這是因為電子會被空氣散射,不能在空氣之中走得太遠。謹慎的倫琴重複了幾次實驗,幾次都發現桌上的卡紙發出螢光。就是這樣,倫琴就發現了一種新的、看不見的射線。

    由那時開始,倫琴就不斷做有關這種新射線的實驗。他幾乎工作到廢寢忘餐的程度,工作、吃飯和睡覺都在實驗室裡。他在同年12 月發表了論文《關於一種新的射線》(Über eine neue Art von Strahlen),從此X射線就被廣泛發展,今天我們可以見到在天文、醫學、保安等領域的應用。

    倫琴在他的實驗筆記上紀錄了所有實驗結果。由於這是一種未知的射線,他就用數學之中代表未知數的「X」去命名這種射線。這就是X射線名稱的由來了。後來其他人提議要用他的名字去代表這種射線時,他堅持要叫它做X 射線。現在某些語言會用他的名字去稱呼X 射線,例如他的母語德文把X射線稱為Röntgenstrahlung,即倫琴射線
    xray
    [倫琴使用X射線拍攝他妻子Anna 的左手,可見她無名指上的結婚戒指。]
     
    倫琴在做X 射線實驗的時候,意外發現一塊小小的鉛可以阻擋X射線。之後,他不斷用各種物質去嘗試,包括他自己和他妻子Anna Bertha的身體。倫琴在1923 年死於大腸癌,很多人認為這是因為他長年做X射線實驗的關係。但這是不正確的,因為倫琴是使用鉛作為實驗員保護的先驅。

    除了1901年的諾貝爾物理獎之外,符茲堡大學更頒授榮譽醫學博士給倫琴。今天醫學界稱倫琴為影像診斷學之父,無數病人因為他的物理研究而得救。
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