Рентгеновские лучи

Быстрее всего рентгеновские лучи проникли во врачебную практику. Вначале новые лучи применяли для установления переломов. Но скоро сфера их применения значительно расширилась. Наряду с рентгенодиагностикой развивалась рентгенотерапия. Рентгеновские лучи начали применяться для лечения рака, туберкулеза и других болезней.

Потом стали создаваться мощные рентгеновские лазеры, уникальные рентгеновские микроскопы, технологические установки рентгеновской литографии для производства интегральных микросхем нового поколения, а также развитие таких ветвей науки, как рентгеновская астрономия, рентгеновская голография, химический и биофизический микроанализ

Рентгеноанализ в науке и технике. С открытием дифракции рентгеновских лучей в распоряжении исследователей оказался метод, позволяющий без микроскопа изучить расположение отдельных атомов и изменения этого расположения при внешних воздействиях.

Основное применение рентгеновских лучей в фундаментальной науке – структурный анализ, т.е. установление пространственного расположения отдельных атомов в кристалле. Для этого выращивают монокристаллы и проводят Рентгеноанализ, изучая как расположения, так и интенсивности рефлексов. Сейчас определены структуры не только металлов, но и сложных органических веществ, в которых элементарные ячейки содержат тысячи атомов.

В минералогии методом ретгеноанализа определены структуры тысяч минералов и созданы экспресс-методы анализа минерального сырья. У металлов сравнительно простая кристаллическая структура и рентгеновский метод позволяет исследовать ее изменения при различных технологических обработках и создавать физические основы новых технологий. По расположению линий на рентгенограммах определяют фазовый состав сплавов, по их ширине – число, величину и форму кристаллов, по распределению интенсивности в дифракционном конусе – ориентировку кристаллов (текстуру).

Давление света Давление света- это давление, которое производит электромагнитные световые волны, падающие на поверхность какого-либо тела. Существование давления было предсказано Максвеллом в его электромагнитной теории света.

С точки зрения квантовой оптики давление является следствием того, что у фотона имеется импульс. При столкновении фотона с поверхностью тела этот импульс передается атомам или молекулам вещества (аналогично давление газа связано с соударениями молекул газа с поверхностью сосуда и передачей импульса этой поверхности). Если m - масса световой частицы, - ее скорость, то при столкновении частицы с поверхностью твердого тела с последующим поглощением частицы изменение импульса ; если же произошло отражение частицы, то изменение импульса. Поэтому при одинаковой плотности потока светового излучения давление света на зеркальную поверхность должно быть в 2 раза больше давления на черную поверхность, поглощающую свет.

Предсказание Максвеллом существования светового давления было экспериментально подтверждено русским физиком Лебедевым, который в 1900 г. измерил давление света на твердые тела, а в гг. измерил давление света на газы.

Прибор, созданный Лебедевым для измерения давления света, представлял собой очень чувствительный крутильный динамометр, подвижной частью которого являлась подвешенная на тонкой кварцевой нити легкая рамка с укрепленными на ней крылышками - очень тонкими (толщина до 0,01 мм) светлыми и черными дисками, изготовленными из металлической фольги. Рамка была подвешена внутри сосуда, из которого был откачан воздух. Свет, падая на крылышки, оказывал на светлые и черные диски разное давление, в результате чего на рамку действовал вращающий момент, который закручивал нить подвеса. По углу закручивания нити определялось давление света.

Трудности измерения светового давления вызывались его исключительной малостью и существованием явлений, сильно влияющих на точность измерений. К их числу относилась невозможность полностью откачать воздух из сосуда, что приводило к возникновению так называемого радиометрического эффекта.

Сущность этого явления состоит в следующем. Вследствие того, что сторона крылышек, обращенная к источнику света, нагревается сильнее противоположной стороны, молекулы воздуха, отражающиеся от более нагретой стороны, передают крылышку больший импульс, чем молекулы, отражающиеся от менее нагретой стороны, что приводит к появлению дополнительного вращающего момента.

Хотя световое давление очень мало в обычных условиях, его действие, тем не менее, может оказаться существенным. Внутри звезд при температуре в несколько десятков миллионов кельвин давление электромагнитного излучения должно достигать громадного значения. Силы светового давления наряду с гравитационными силами играют существенную роль во внутризвездных процессах.