מה הגודל של אורך הגל של קרני X?

קרני רנטגן הן סוג של אור שהעין אינה יכולה לראות, עם אנרגיה גבוהה בהרבה ואורכי גל קצרים בהרבה מאלה של אור נראה. האתר מציג קרן רנטגן באורך גל של 0.5 ננומטרים (500 פיקומטרים), עמוק בתוך תחום קרני הרנטגן. אורך גל הוא המרחק מפסגה אחת של גל לפסגה הבאה, וננומטר הוא מיליארדית המטר.

אורך גל

נאס"א מציינת שאורכי הגל של קרני רנטגן הם בין 0.03 ל-3 ננומטרים. בקצה הארוך הן גובלות באור אולטרה-סגול. בקצה הקצר הן גובלות בקרני גמא.

מקורות שונים מציבים את הגבולות האלה במקומות שונים. דף אחר של נאס"א מגדיר את קרני הרנטגן לפי אנרגיה במקום זאת, וזה מתאים לאורכי גל של כ-0.012–12 ננומטרים. אורך הגל של 0.5 ננומטרים שבאתר נופל בשני התחומים.

מדענים מתארים בדרך כלל את קרני הרנטגן לפי האנרגיה שלהן ולא לפי אורך הגל, בין השאר כי אורכי הגל קטנים כל כך. האור נע בחבילות זעירות של אנרגיה הנקראות פוטונים. ככל שאורך הגל קצר יותר, כל פוטון נושא יותר אנרגיה. קרני רנטגן יכולות לעבור דרך חומרים רבים שבולעים אור נראה.

השוואות גודל

• אורך גל של 0.5 ננומטרים הוא בערך רוחבו של אטום צזיום, אחד האטומים הגדולים ביותר.
• אור סגול, האור הנראה שאורך הגל שלו קצר ביותר מבין אלה שהעין יכולה לראות, הוא בעל אורך גל של כ-400 ננומטרים, פי 800 מאורך הגל של קרן הרנטגן הזאת.
• כ-160,000–200,000 אורכי גל כאלה היו משתרעים על פני רוחבה של שערת אדם, שרוחבה 0.08–0.1 מילימטרים.
• כל פוטון של קרן הרנטגן הזאת נושא אנרגיה גדולה פי 1,000 מזו של פוטון של אור נראה באורך גל של 500 ננומטרים.

איך התגלו קרני הרנטגן

וילהלם רנטגן גילה את קרני הרנטגן ב-1895. הוא העביר חשמל דרך צינור זכוכית ובו גז דליל, אחרי שכיסה את הצינור. על מסך סמוך שרגיש לאור הופיע אור קלוש, שנגרם בגלל סוג חדש של קרינה שיכלה לעבור דרך הכיסוי. רנטגן קיבל את פרס נובל בפיזיקה ב-1901.

רנטגן גילה שקרני רנטגן שעברו דרך ידיים וזרועות יצרו תמונות מפורטות של העצמות שבפנים. העצמות צפופות ובולעות יותר קרני רנטגן מאשר העור. לכן על פילם רנטגן העצמות משאירות צללים, והעור נראה כמעט שקוף.

איך קרני רנטגן חושפות היכן נמצאים האטומים

גלים שעוברים דרך פתחים קטנים הקרובים מאוד זה לזה יוצרים תבנית הנקראת תבנית עקיפה. ב-1912 הציע מקס פון לאואה שהשורות הסדירות של אטומים בגביש יעשו את אותו הדבר לקרני רנטגן. ניסויים הוכיחו שצדק, והראו שקרני רנטגן מתנהגות כגלים. לאואה קיבל את פרס נובל בפיזיקה לשנת 1914.

ויליאם בראג ובנו לורנס הבינו אחר כך כיצד קשורים אורך הגל והזווית של קרן רנטגן למרווח בין שכבות של אטומים. כך התאפשר לחשב היכן נמצאים האטומים בגביש. האב והבן בראג חלקו ביניהם את פרס נובל בפיזיקה לשנת 1915.

למה טלסקופי רנטגן נמצאים בחלל

האטמוספרה של כדור הארץ בולעת קרני רנטגן, ולכן טלסקופי רנטגן צריכים לפעול מעליה. קרני רנטגן אינן מוחזרות ממראה שהן פוגעות בה חזיתית, ולכן בטלסקופים האלה משתמשים במראות שקרני הרנטגן פוגעות בהן בזווית קטנה. מצפה הרנטגן צ'נדרה של נאס"א קולט אורכי גל של כ-0.12–12 ננומטרים, ובהם 0.5 ננומטרים. בחלל קרני רנטגן מגיעות מגופים שחמים במיליוני מעלות, כמו דיסקות הגז סביב חורים שחורים.

מקורות

• X-Rays. NASA Science.
• Electromagnetic Spectrum – Introduction. NASA Imagine the Universe.
• Electromagnetic Spectrum. NASA Imagine the Universe.
• Overview of the Chandra X-Ray Observatory Facility. Weisskopf and Six, NASA, 2002.
• Wilhelm Conrad Röntgen: Facts. Nobel Prize Outreach.
• Max von Laue: Facts. Nobel Prize Outreach.
• Lawrence Bragg: Facts. Nobel Prize Outreach.
• Planck constant in eV/Hz. NIST CODATA.
• Cesium. PubChem, National Library of Medicine.
• Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.