Очень легко поставить опыт разложения белого света на его составные части. Для этого надо пропустить луч света через простой прибор, называемый призмой, Призма — это кусок стекла, ограниченный тремя плоскими гранями (рис. 2).
Рис. 1. Ложка в стакане.
Проходя через призму, световой луч преломляется два раза. При этом различные составные части белого света отклоняются на разные углы.
В результате этого из призмы, на которую падает белый свет, выходят по разным направлениям лучи различных цветов. Если поставить на пути этих лучей экран, то мы увидим картину, которая называется спектром. Спектр видимого света показан на рисунке 2.
Такое разложение белого света в спектр мы часто наблюдаем на небе после дождя в виде радуги, когда солнечные лучи, падающие на Землю, проходят через капли дождя. В радуге, как всякий может убедиться, цвета располагаются именно в том порядке, какой был указан выше.
Рис. 2. Разложение света в призме.
Если бы наш глаз был более приспособленным, то за красным цветом радуги мы обнаружили бы её продолжение, состоящее из невидимых инфракрасных лучей, а за фиолетовым — ультрафиолетовые лучи.
Сейчас точно установлено, что все рассмотренные выше лучи: видимые световые (от красного до фиолетового), инфракрасные и ультрафиолетовые, а кроме того всевозможные радиоволны, интересующие нас рентгеновы лучи и, наконец, гамма-лучи (особого сорта лучи, испускаемые радиоактивными телами), несмотря на различные названия, имеют одинаковую природу.
Какова же эта природа? И в чём, в таком случае, заключается различие между названными лучами?
Природа всех этих лучей связана с электрическими и магнитными явлениями.
Напомним всем хорошо известный опыт. Если мы, рассыпав по столу железные опилки, поднесём к нему магнит, то опилки, до того спокойно лежавшие, подскочат со стола и прилипнут к магниту. Значит, на железные опилки в присутствии магнита действует сила, притягивающая их. Говорят, что вокруг магнита появилось магнитное поле.
Такой же опыт можно проделать с наэлектризованными телами. Результат будет тот же: и вокруг заряженного электричеством тела появляется поле, которое называется электрическим. Попавшие в такое поле заряженные тела будут притягиваться или отталкиваться от тела, образовавшего поле, в зависимости от знаков и зарядов.
Электрическое и магнитное поля связаны между собой. При изменении электрического поля всегда появляется поле магнитное и наоборот.
Световые лучи, как видимые, так и невидимые, и представляют собой такие связанные между собой электрические и магнитные поля, распространяющиеся в пространстве в виде волн.
Эти волны носят название электромагнитных.
Таким образом, все перечисленные выше лучи составляют одну семью электромагнитных волн.
В чём же отличие их друг от друга?
Все видели волны, которые разбегаются по спокойной поверхности воды, если бросить в неё камень. Расстояние от одного гребня до соседнего гребня таких волн носит название длины волны. Волны от брошенного камня имеют длину в несколько сантиметров. Длина волны морских волн значительно больше. Все названные выше электромагнитные волны отличаются друг от друга длиной волны. Радиоволны бывают длинные (в несколько километров) и короткие (в несколько метров или даже сантиметров). Инфракрасные и видимые лучи намного короче. Так, зелёные видимые лучи имеют длину волны, равную 5 стотысячным долям сантиметра. Волны рентгеновых лучей ещё короче: их длины лежат в пределах от десятимиллиардной до стомиллионной доли сантиметра. Ещё меньше длина волны гамма-лучей.
Ниже все известные лучи приведены в одной таблице, которая образует так называемую шкалу электромагнитных волн.
ШКАЛА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН
2. Получение и свойства рентгеновых лучей
Рентгеновы лучи были открыты в 1895 году немецким физиком Рентгеном во время работы с прибором, представляющим закрытую со всех сторон стеклянную трубку, из которой почти полностью удалён воздух.
Подобная трубка изображена на рисунке 3. Внутри неё укреплены две металлические пластинки (электроды), от которых наружу отходят тонкие проволоки, впаянные в стекло.
Если такую трубку включить в электрическую цепь, то при известных условиях через неё может итти электрический ток. Электрический ток в трубке представляет собой поток мельчайших заряженных частиц, из которых состоит всякое вещество: электронов и ионов. Такая трубка называется разрядной[2]).
2
Подробнее о прохождении электрического тока через газы можно прочесть в книжке В. И. Гапонова «Электроны», «Научно-популярная библиотека» Гостехиздата.