How big is Våglängd för röntgenstrålning?

Röntgenstrålar är en form av ljus som ögat inte kan se, med mycket mer energi och mycket kortare våglängder än synligt ljus. Utforskaren visar en röntgenstråle med en våglängd på 0,5 nanometer (500 picometer), väl inom röntgenområdet. En våglängd är avståndet från en vågtopp till nästa, och en nanometer är en miljarddel av en meter.

Våglängd

NASA anger röntgenstrålarnas våglängder som mellan 0,03 och 3 nanometer. Vid den långa änden gränsar röntgenstrålar till ultraviolett ljus. Vid den korta änden gränsar de till gammastrålning.

Olika källor drar dessa gränser på olika ställen. En annan sida från NASA definierar röntgenstrålar utifrån energi i stället, vilket motsvarar våglängder på cirka 0,012–12 nanometer. Utforskarens 0,5 nanometer ligger inom båda intervallen.

Forskare beskriver vanligtvis röntgenstrålar med energi snarare än med våglängd, delvis för att våglängderna är så små. Ljus färdas i små energipaket som kallas fotoner. Ju kortare våglängd, desto mer energi bär varje foton. Röntgenstrålar kan passera genom många material som absorberar synligt ljus.

Storleksjämförelser

En våglängd på 0,5 nanometer motsvarar ungefär bredden av en cesiumatom, en av de största atomerna.
Violett ljus, det synliga ljus med kortast våglängd som ögat kan se, har en våglängd på cirka 400 nanometer, som är 800 gånger så lång som den här röntgenvåglängden.
Cirka 160 000–200 000 av de här våglängderna skulle sträcka sig över ett människohår, som är 0,08–0,1 millimeter brett.
Varje foton i den här röntgenstrålen bär 1 000 gånger så mycket energi som en foton av synligt ljus med en våglängd på 500 nanometer.

Hur röntgenstrålar upptäcktes

Wilhelm Röntgen upptäckte röntgenstrålar år 1895. Han lät elektricitet gå genom ett glasrör med tunn gas i, och han hade täckt över röret. Ett svagt ljus dök upp på en ljuskänslig skärm i närheten, orsakat av en ny sorts strålning som kunde passera genom höljet. Röntgen fick nobelpriset i fysik 1901.

Röntgen fann att röntgenstrålar som passerade genom händer och armar gav detaljerade bilder av benen inuti. Ben är täta och absorberar mer röntgenstrålning än huden gör. Därför lämnar benen skuggor på röntgenfilm medan huden ser nästan genomskinlig ut.

Hur röntgenstrålar visar var atomerna sitter

Vågor som passerar genom små, tätt placerade öppningar bildar ett mönster som kallas diffraktionsmönster. År 1912 föreslog Max von Laue att de regelbundna raderna av atomer i en kristall skulle göra samma sak med röntgenstrålar. Experiment visade att han hade rätt och att röntgenstrålar beter sig som vågor. Laue fick 1914 års nobelpris i fysik.

William Bragg och hans son Lawrence kom sedan fram till hur en röntgenstråles våglängd och vinkel hänger ihop med avståndet mellan lager av atomer. Det gjorde det möjligt att beräkna var atomerna i en kristall sitter. Fadern och sonen Bragg delade 1915 års nobelpris i fysik.

Varför röntgenteleskop finns i rymden

Jordens atmosfär absorberar röntgenstrålar, så röntgenteleskop måste arbeta ovanför den. Röntgenstrålar studsar inte mot en spegel som de träffar rakt framifrån, så de här teleskopen använder speglar som röntgenstrålarna träffar i en flack vinkel. NASA:s Chandra X-ray Observatory registrerar våglängder på cirka 0,12–12 nanometer, vilket omfattar 0,5 nanometer. I rymden kommer röntgenstrålar från objekt som är miljontals grader heta, till exempel skivorna av gas kring svarta hål.