REFERAT RAZELE RONTGEN

Wilhelm Conrad Roentgen fizicean german , a fost profesor la universitatile din Strasbourg , Giessen, Wursburg si Munchen. In 1825 cand facea experiente de descarcari electrice in tuburi vidate, Rontgen a observat ca din locul unde razele catodice cadeau pe sticla tubului razbateau in exterior niste radiatii cu insusiri deosebite: ele strabateau corpurile, impresionau placile fotografice. Aceste radiatii, numite de catre Rontgen, raze X, sau dovedit a fi de natura electromagnetica, deosebindu-se de lumina, numai prin lungimea lor de unda mai mica. Radiatia X a fost larg studiata gasiindu-i-se numeroase utilizari in fizica, tehnica, medicina. Rontgen s-a mai ocupat cu studiul fluidelor si a cristalelor. A fost primul laureat al premiului nobel pentru fizica (1901).

Ulterior, Max von Laue a demonstrat că aceste radiaţii – foarte penetrante – numite astăzi şi radiaţii Röntgen, sunt unde electromagnetice cu lungimi de undă cuprinse între aproximativ 0,01 şi 100 Å (anstromi) (1 Å = 10-10 m).

Printre oamenii de stiinta care au contribuit la descoperirea functiilor si proprietatilor razelor X se mai numara Thomas Edison, Philipp Lenard si Nikola Tesla.

SCOALA GIMNAZIALA “GEORGE BACOVIA”

ALEXANDRU STEFAN IOAN

CLASA a VIII-a A

Radiaţia X

Era în 1895 când Röntgen, studiind fluorescenta substantelor sub acţiunea radiatiilor catodice generate intr-un tub Crookes, a observat aparitia unei luminescente, pe un ecran pe care era depus un strat de platino-cianura de bariu, aflat intamplător in apropiere. Aceasta fluorescenta aparea chiar daca ecranul se afla la mai multi metri distantă de tubul Crookes, sau chiar daca cel din urma era invelit in hartie neagră. Concluzia lui Röntgen a fost ca efectul era datorat unei misterioase radiatii, pe care a si numit-o radiatie X. Experimente ulterioare au evidentiat ca această radiatie se propaga cu o viteză egala cu viteza luminii si nu putea fi deviata de campuri electrice sau magnetice. Aceasta indica faptul ca ea nu era constituita din particule purtatoare de sarcina electrica, deci era posibil ca ea să fie constituita din particule fara sarcina electrica.

Razele Rontgen poarta numele savantului german care le-a descoperit la sfarsitul secolului trecut, cu ocazia unor experiente cu raze catodice. Banuind ca este vorba de radiatii necunoscute in vremea aceea, le-a denumit raze X.

Prima fotografie cu razele X infatiseaza mana sotie sale. In radiografie sunt sunt reprezentate oasele si verigheta. In aceea perioada, descoperirea lui Roentgen a creat senzatie. Oamenii foloseau razele X mai mult in scopuri artistice, decat medicale.

In anii ce au urmat, Röntgen a studiat puterea de penetratie a acestor radiatii, prin diferite materiale, si a observat ca produc fenomene de ionizare a aerului si impresionează placa fotografica. A constatat de asemenea ca, introducand drept anticatod – in tubul de descarcare in gaze rarefiate – o placa metalica, intensitatea radiatiei X creste. In acest fel s-a realizat primul dispozitiv de producere a radiatiei X.

Razele Rontgen fac parte din grupa radiatiilor electromagnetice, adica a radiatiilor care se propaga la distanta, sub forma unor oscilatii cu lungime de unda foarte mica, de zeci de mii de ori mai mica decat a luminii.

Undele  electromagnetice nu au nevoie de mediu  pentru  a se transmite. Astfel, lumina si  undele radio pot circula in spatiul interplanetar si interstelar, la soare si stele, pana la Pamant.

RÖNTGEN, (1) röntgeni, s. m., (2) s. n. 1. S. m. Unitate de masura a dozei radiatiilor X sau Y

Raze X (sau röntgen) = unde electromagnetice cu lungimi de unda mult mai mici decât acelea ale luminii.

PROPRIETATILE RAZELOR RONTGEN

Razele Rontgen au o serie de proprietati - unele comune tuturor razelor electromagnetice, altele particulare.

Ele prezintă urmatoarele proprietați:

- cea mai importanta proprietate chimica este impresionarea placii fotografice; Radiatiille X impresioneaza solutia fotografica, ca si lumina-in vid ele se propagă cu viteza luminii; - se propaga in linie dreapta si au viteza de 300 000 km/sec;-impresionează placile fotografice; -nu sunt deviate de campuri electrice și magnetice; -produc fluorescenta unor substanțe (emisie de lumina); Exemple de substanțe fluorescente: silicat de zinc, sulfurǎ de cadmiu, sulfurǎ de zinc, care emit lumina galben-verzuie. -sunt invizibile, adică spre deosebire de lumină, nu impresionează ochiul omului; -patrund cu usurinta prin unele substante opace pentru lumina, de exemplu prin corpul omenesc, lamele metalice cu densitate mica, hartie, lemn, sticla s.a., dar sunt absorbite de metale cu densitatea mare (de exemplu: plumb). Puterea lor de patrundere depinde de masa atomica și grosimea substantei prin care trec. -ionizeaza gazele prin care trec. Numarul de ioni produsi indica intensitatea radiatiilor. Pe aceasta proprietate se bazeaza functionarea detectoarelor de radiatii. -au actiune fiziologica, distrugand celulele organice, fiind, in general, nocive pentru om. Pe aceasta proprietate se bazeaza folosirea lor in tratamentul tumorilor canceroase, pentru distrugerea tesuturilor bolnave.

Aceste proprietati fac posibila intrebuintarea razelor Rontgen in radiografii.

Razele Rontgen se sumeaza, se cumuleaza in tesuturile vii pe care le strabat.

OBTINEREA RADIATIEI X

Razele X se pot obtine in tuburi electronice vidate, in care electronii emisi de un catod incandescent sunt accelerati de campul electric dintre catod si anod. Electronii cu viteza mare ciocnesc anticatodul care emite radiatii X. Electronii rapizi care ciocnesc anticatodul interactionează cu atomii acestuia in două moduri:

Electronii, avand viteza mare, trec prin invelisul de electroni al atomilor anticatodului si se apropie de nucleu. Nucleul, fiind pozitiv, ii deviaza de la directia lor initială. Cand electronii se indeparteaza de nucleu, ei sunt franati de campul electric al nucleului; in acest proces se emit radiatii X.

La trecerea prin invelisul de electroni al atomilor anticatodului, electronii rapizi pot ciocni electronii atomilor acestuia. In urma ciocnirii, un electron de pe un strat interior (de exemplu de pe stratul K) poate fi dislocat. Locul ramas liber este ocupat de un electron aflat pe straturile următoare (de exemplu de pe straturile L, M sau N). Rearanjarea electronilor atomilor anticatodului este insotita de emisia radiatiilor X.

SURSE DE RAZE-X

Sistemul solar- Atmosfera externa a Soarelui este o sursa de raze-X. 

Stele -  Atmosfera fierbinte sau corola stelelor normale produc si ele raze-X. Observatiile razelor-X sunt folositoare la intelegerea activitatii stelelor in evolutia lor.

Stelele Pitice Albe- Acestea sunt dense, resturi arse ale unor stele cum ar fi Soarele. Ele s-au format in urma consumarii combustbilului  nuclear.

Supernove si ramasite ale acestora – Cand o stea explodeaza si se transforma intr-o supernova, explozia creeaza un nor in care se pot atinge valori de mai multe milioane de grade care straluceste in raze-X timp de mii de ani. Observatiile razelor-X pot dezvalui dinamica exploziei si elementele grele prezente in norul rezultat.

Stelele neutronice- Cand o stea masiva devine o supernova, ea poate lasa in urma sa ramasite  dense numite de specialisti “stele neutronice”. Stelele neutronice tinere trimit in afara lor particule cu energii care pot trimite raze-X timp de mai multe mii de ani. 

Gaurile negre-Cand stea moarta are masa mai mare decat trei sori, aceasta formaeaza o gaura neagra in spatiu. Telescoapele pentru observarea razelor-X ne dau o imagine asupra materiei supraincalzite care se misca in jurul gaurilor negre.

Galaxiile – Observatiile prin raze-X a galaxiilor normale au revelat calduroasa, energetica parte a caracterului unei galaxii prin localizarea stelelor neutronice, ramasitele supernovelor si ale gaurilor negre.   

Galaxii active si Quasari – Galaxiile active duc o “viata” violenta, de obicei in centrul acestora. Aceasta activitate se datoreaza unei gauri negre uriase din centrul acestora sau o coliziune cu o alta galaxie sau ambele. Quasarii sunt exemple extreme de galaxii active.

Un fundal radioactiv– Cerul observat in raze-X nu este intunecat, ci este slab luminat, lumina in raze-X care vine de la multe surse indepartate.

Absorbtia de raze-X

Absorbtia acestora de catre atmosfera Pamantutui este impartita pe mai multe straturi atmosferice.  Absorbtia se face in urmatorul mod:

Fotonii razelor-X—particule minuscule incarcate cu energie electromagnetica puternica—sunt absorbiti de orice intalnesc in cale si care este compus din atomi. Cantitatea de radiatii se imputineaza trecand prin ionosfera si prin stratul de ozon.

           Ce se  intampla cand razele-X sunt absorbite in atmosfera?Energia unei unde X incearca sa deplaseze un electron de la orbita lui din jurul unui atom de oxigen.acest proces se numeste absorbrtia foto-electrica, deoarece un foton este absorbit in procesul inlaturarii electronului de la atom.  

Telescoapele pentru observarea razelor-X de deasupra Pamantului pot colecta radiatii de tip X de la surse care se afla la miliarde de ani lumina departare. Aceste radiatii-X de provenienta cosmica sunt focalizate de o oglinda concava si redirectionate spre un aparat de masura a

intensitatii si proprietatilor cum ar fi directia din care vin si energia razelor-X. Un material solid sau

gazos din interiorul aparatului absoarbe aceste raze sub efectul foto-electric.

APLICATII ALE RADIATIEI X

Radiatiile X sunt de natura electromagnetica, deosebindu-se de lumina prin lungimea de unda mai mica.

Radiatiile electromagnetice sunt produse prin oscilatia sau acceleratia unei sarcini electrice. Undele electromagnetice au atat componente electrice cat si magnetice. Gama radiatiilor electromagnetice este foarte larga: unde cu frecventa foarte inalta si lungime mica sau frecventa foarte joasa si lungime mare.

Lumina vizibila constituie numai o parte din spectrul undelor electromagnetice. In ordine descrescatoare de frecventa, spectrul undelor electromagnetice se compune din: radiatii gama, radiatii X, radiatii ultraviolete, lumina vizibila, radiatii infrarosii, microunde si unde radio.

Undele electromagnetice nu au nevoie de mediu pentru a se transmite. Astfel, lumina si undele radio pot circula in spatial interplanetar si interstelar, la soare si stele, pana la Pamant. Indiferent de frecventa si lungimea de unda, undele electromagnetice au o viteza de 299.792km/s in vid. Lungimea si frecventa undeleor electromagnetice sunt importante in determinarea efectului termic, al vizibilitatii, al penetrarii si a altor caracteristici.

Principalele utilizari: cercetari stiintifice, industrie, medicina.

1. Radiografia este o metoda radiologica traditionala ce consta in examinarea organismului cu ajutorul radiatiilor Röntgen (raze X), care impresioneaza un film fotografic. Dar mai trebuie sa stii ca radiografiile nu "impresioneaza" doar radiologul care le interpreteaza, ci si organismul expus. Si o face in mod negativ, adica il iradiaza.

Razele X sunt folosite inca din anii ’90 in imagistica medicala.

Radiatia X este o radiatie ionizanta. In momentul in care razele X lovesc un organism sau o substanta, ele provoaca transformarea atomilor componenti ai acelei substante sau ai acelui corp in ioni cu o reactivitate chimica deosebita. In acest fel se declanseaza diverse reactii chimice care pot duce la alterarea substantei vii, a materialului genetic.

De aceea, explorarile radiologice se fac in regim special si cu multa prudenta!

 2. In industrie, razele X sunt folosite pentru verificarea calitatii sudurilor.

 3. Razele X sunt utilizate si in fotografie.

 4. Spectroscopia cu fotoelectroni reprezinta o intrebuintare a razelor X in analizele chimice, tehnica bazandu-se pe proprietatile efectelor fotoelectrice.

 5. Curatorii si specialistii in obiecte de arta foarte vechi scaneaza picturile cu aparate cu raze X pentru a observa anumiti pigmenti si texturi greu perceptibile de ochiul uman.

 6. Verificarea camioanelor in punctele de frontiera se face cu ajutorul dispozitivelor cu raze X.

 7. Standardele de securitate foarte ridicate din aeroporturi fac ca aparatele cu raze X sa fie obligatorii pentru operatiunile de check-in si verificarea bagajelor.

 8. Armata SUA a dezvoltat o arma bazata pe utilizarea razelor X. Proiectul a fost ulterior abandonat.

 

9. La mijlocul secolului trecut, medicul britanic Rosalind Franklin a cercetat structura ADN-ului folosind cristalografia cu raze X.

 10 . Fara microscoapele cu raze X n-am putea vedea obiectele imperceptibile pentru ochiul uman. Iata o utilitate a radiatiei electromagnetice care a condus la multe inventii si descoperiri ale oamenilor de stiinta.

 11. Folosirea razelor X in terapia medicala se numeste radioterapie.

 12. Aproape toate tratamentele de angioplastie se bazeaza pe imagistica medicala cu raze X.

 13. Iodura de sodiu face ca razele X sa poata fi vizibile.

Razele X constituie cea mai importanta descoperire a lumii moderne, surclasand ca importanta descoperirea penicilinei si a structurii ADN-

ului, potrivit unui sondaj realizat de Science Museum din Londra.

Bibliografie: sursa internet: http://www.timpul.md/articol/wilhelm-konrad-roentgen---descoperitorul-razelor-intunecate-38464.html http://ro.wikipedia.org,http://www.physics.pub.ro/, http://www.hitechpedia.ro/25-de-lucruri-pe-care-nu-le-stiai-despre-razele-x/, http://scheme-electrice.com/raze-roentgen , http://www.istoricul.ro/subiect-Radiatie_X