倫琴用 X 射線顯影他太太的手,只餘骨骼和戒指清晰可見。

倫琴(W. Röntgen)發現某種不可見的射線,能使照相底片曝光。他將這未知的射線命名為 X 射線。

X 射線有強大的穿透力,能穿透人的肌肉組織,在底片上照出人的骨骼。一時間,人們相競研究和應用 X 射線,盛況空前。

  • 倫琴因發現 X 射線獲得 1901 年首屆諾貝爾物理學獎。

X-ray tube 2

產生 X 射線的陰極射線管。電子從右邊電極射出,打到中間的金屬靶上,產生高頻的電磁波輻射。

倫琴發現的 X 射線由陰極射線管產生。

直到 1912 年,X 射線才被證實為頻率極高的電磁波,是當陰極射線中的高速電子撞擊到金屬、急劇減速時,以電磁波形式釋放的能量。

貝克勒耳以鈾鹽的輻射使底片曝光。曝光時底片上放置了一枚金屬的十字勛章,阻隔射線,留下了圖中的陰影。

在研究 X 射線的熱潮中,貝克勒耳發現鈾有天然的放射性,會自發輻射出射線,能使底片曝光和氣體電離。

同年,瑪麗·居里和她的丈夫皮埃爾·居里共同研究自發輻射,發現了兩種放射性更強的物質:釙和鐳。


  • 貝克勒耳和居里夫婦因發現放射現象研究共同獲得了 1903 年諾貝爾物理學獎。

Ernest Rutherford 1905

盧瑟福在實驗室工作(1905)

盧瑟福(E. Rutherford)發現鈾的輻射是由兩種穿透能力不同的射線組成,他稱其為 α 輻射和 β 輻射。


  • 盧瑟福因對放射性的研究獲得 1908 年諾貝爾化學獎。

Cyclotron motion wider view

運動的電子在磁場中會受到磁力而偏轉。貝克勒耳正是通過 β 粒子在磁場中的偏轉行為,得知 β 粒子是電子。


發現鈾的放射性後,貝克勒耳又證實 β 輻射是高速運動的電子。

盧瑟福證實 α 輻射是帶正電的氦的原子核。

至此,盧瑟福研究 α 粒子已逾十年。期間一度和蓋革合作。他們利用 α 粒子能電離氣體的性質,設計了 α 粒子計數器(圖中當 α 粒子經 D 孔進入 B,會電離 B 中的氣體引發放電),成為後來蓋革計數器的原型。

維拉德從鐳的輻射中發現,除了 α 和 β 輻射,還有一種穿透力更強,不受電場、磁場影響的射線,稱為 γ 射線。


放射性物質會放出三種不同的輻射:α 粒子, β 粒子和 γ 射線。 它們的穿透能力不同,在磁場中的偏轉也不一樣。

γ 射線被證實為頻率比 X 射線更高的電磁波。



電磁波的頻率越高,所攜帶的能量越大。在我們認識的電磁波中, γ 射線的頻率最高,能量也最大。