科学家是怎么逐步确认x射线属于电磁波的？ 第1页

x射线是一种电磁辐射;它们的基本物理性质与电磁光谱中更常见的成分——可见光、红外辐射和紫外辐射——相同。与其他形式的电磁辐射一样，x射线可以被描述为以光速(约每秒30万公里，)传播的电场和磁场的耦合波。它们特有的波长和频率可以通过空间中两个或多个波的重叠产生的干涉效应来显示和测量。x射线也表现出类似粒子的特性;它们可以被描述为一种光子流，携带着不连续的能量和动量。这种双重性是所有形式的辐射和物质的一种性质，量子力学理论对其进行了全面的描述。

尽管在Röntgen的发现之后，人们立刻怀疑x射线是一种电磁辐射，但事实证明这很难证实。x射线的特点是波长很短，通常比可见光的波长短1000倍。正因为如此，再加上产生和探测这种新型辐射的实际困难，x射线的性质直到20世纪初才逐渐被揭示出来。

1906年，英国物理学家查尔斯·格洛弗·巴克利(Charles Glover Barkla)首次证明了x射线的波动性质，他指出x射线可以通过固体的散射而“极化”。极化指的是横波振荡的方向;所有的电磁波都是电场和磁场的横向振荡。x射线的波长非常短，这在早期的衍射研究中暗示过，在衍射研究中，射线要穿过狭窄的缝隙。1912年，德国物理学家马克斯·冯·劳(Max von Laue)和他的学生沃尔特·弗里德里希(Walter Friedrich)和保罗·克尼平(Paul Knipping)的开创性工作奠定了x射线的波长。劳厄提出，晶体中原子的有序排列可以作为天然的三维衍射光栅。晶体中典型的原子间距约为1埃，理想的产生可比波长的电磁辐射的衍射效应。Friedrich和Knipping通过拍摄x射线通过硫化锌晶体所产生的衍射图案，证实了劳伊的预测。这些实验表明，x射线的波长约为1埃，并证实了晶体中的原子是按规则结构排列的。

第二年，英国物理学家威廉·劳伦斯·布拉格(William Lawrence Bragg)设计了一个特别简单的模型，用来描述晶体中平行原子层的x射线散射。布拉格定律表明x射线从晶体中最有效衍射的角度与x射线波长和原子层之间的距离有关。布拉格的物理学家父亲，威廉·亨利·布拉格，根据他儿子的分析设计了第一个x射线光谱仪。这对父子利用他们的x射线光谱仪对x射线光束的波长分布和许多常见固体的晶体结构进行了开创性的研究，这一成就使他们共同获得了1915年的诺贝尔物理学奖。