How big is Röntgenikiirte lainepikkus?

Röntgenikiirgus on valguse vorm, mida silm ei näe ja millel on palju rohkem energiat ning palju lühem lainepikkus kui nähtaval valgusel. Sellel saidil on näidatud röntgenikiirt, mille lainepikkus on 0,5 nanomeetrit (500 pikomeetrit), mis jääb hästi röntgenikiirguse vahemiku sisse. Lainepikkus on kaugus laine ühest harjast järgmiseni ja nanomeeter on meetri miljardik.

Lainepikkus

NASA andmetel on röntgenikiirguse lainepikkus 0,03 kuni 3 nanomeetrit. Pikas otsas piirneb röntgenikiirgus ultraviolettkiirgusega. Lühikeses otsas piirneb see gammakiirgusega.

Allikad tõmbavad need piirid erinevatesse kohtadesse. Teine NASA leht määratleb röntgenikiirgust hoopis energia kaudu, mis vastab lainepikkustele umbes 0,012–12 nanomeetrit. Sellel saidil esitatud 0,5 nanomeetrit jääb mõlemasse vahemikku.

Teadlased kirjeldavad röntgenikiirgust tavaliselt pigem energia kui lainepikkuse kaudu, osalt seetõttu, et lainepikkused on nii väikesed. Valgus liigub väikeste energiapakettidena, mida nimetatakse footoniteks. Mida lühem on lainepikkus, seda rohkem energiat kannab iga footon. Röntgenikiirgus suudab läbida paljusid materjale, mis neelavad nähtavat valgust.

Suuruste võrdlused

Lainepikkus 0,5 nanomeetrit on umbes sama lai kui tseesiumi aatom, üks suurimaid aatomeid.
Violetse valguse, lühima lainepikkusega nähtava valguse, mida silm näeb, lainepikkus on umbes 400 nanomeetrit, see on 800 korda pikem.
Umbes 160 000–200 000 sellist lainepikkust, otsakuti ritta pandud, ulatuksid inimese juuksekarva laiuseni; juuksekarva laius on 0,08–0,1 millimeetrit.
Selle röntgenikiire iga footon kannab 1000 korda rohkem energiat kui 500 nanomeetrise lainepikkusega nähtava valguse footon.

Kuidas röntgenikiirgus avastati

Wilhelm Röntgen avastas röntgenikiirguse 1895. aastal. Ta laskis elektrit läbi hõredat gaasi sisaldava klaastoru, mille ta oli kattega kinni katnud. Läheduses olevale valgustundlikule ekraanile ilmus nõrk valgus, mille põhjustas uut liiki kiirgus, mis suutis katet läbida. Röntgen sai 1901. aastal Nobeli füüsikaauhinna.

Röntgen leidis, et käsi ja käsivarsi läbiv röntgenikiirgus tekitas sees olevatest luudest üksikasjalikke pilte. Luud on tihedad ja neelavad rohkem röntgenikiirgust kui nahk. Seetõttu jätavad luud röntgenfilmile varjud, nahk aga paistab peaaegu läbipaistev.

Kuidas röntgenikiirgus paljastab aatomite asukoha

Väikeste ja tihedalt asetsevate avade kaudu läbi minevad lained moodustavad mustri, mida nimetatakse difraktsioonimustriks. 1912. aastal oletas Max von Laue, et kristalli aatomite korrapärased read teevad röntgenikiirgusega sama. Katsed kinnitasid tema oletust ja näitasid, et röntgenikiirgus käitub lainena. Laue sai 1914. aastal Nobeli füüsikaauhinna.

William Bragg ja tema poeg Lawrence leidsid seejärel, kuidas röntgenikiire lainepikkus ja nurk on seotud aatomikihtide vahekaugusega. See tegi võimalikuks arvutada, kus kristallis aatomid asuvad. Braggid jagasid 1915. aasta Nobeli füüsikaauhinda.

Miks röntgenteleskoobid asuvad kosmoses

Maa atmosfäär neelab röntgenikiirgust, mistõttu peavad röntgenteleskoobid töötama selle kohal. Röntgenikiired ei peegeldu peeglilt, millele nad langevad otse, seetõttu kasutavad need teleskoobid peegleid, millele röntgenikiired langevad väikese nurga all. NASA Chandra röntgenobservatoorium registreerib lainepikkusi umbes 0,12–12 nanomeetrit, mille hulka kuulub ka 0,5 nanomeetrit. Kosmoses pärineb röntgenikiirgus objektidest, mis on miljoneid kraade kuumad, näiteks mustade aukude ümber olevatest gaasiketastest.