"Природа", №9-10, 1917 год, стр. 929-942.
Радиографическiе снимки получили теперь широкое примѣненiе въ различныхъ областяхъ, о которыхъ и не думали вначалѣ. Такъ, напримѣръ, въ послѣднее время къ нимъ стали прибѣгать, чтобы открывать съ ихъ помощью присутствiе контрабандной мѣди и другихъ нужныхъ для войны металловъ, упакованныхъ въ тюкахъ хлопка. Ими пользуются также для нахожденiя дефектовъ въ стальныхъ плитахъ и рельсахъ и раковинъ въ стальныхъ и мѣдныхъ болванкахъ. Снимки эти оказались полезными и въ тѣхъ случаяхъ, когда требовалось отличить настоящiе драгоцѣнные камни отъ поддѣльныхъ и опредѣлить, не раскрывая раковины, имѣется ли внутри нея жемчугъ. Употребляя чрезвычайно мягкiе х-лучи, можно получить рентгенограммы нѣжнѣйшихъ тканей тѣла (съ изображенiемъ венъ и нервовъ), жилки листьевъ, детали строенiя цвѣтка. Примѣненiе микроскопа къ изслѣдованiю радiограммъ даетъ возможность получить удивительно ясную картину внутренняго строенiя мельчайшихъ насѣкомыхъ и ракушекъ; нельзя было бы и думать получить подобную же картину при диссекцiи.
Наибольшее значенiе, однако, имѣетъ примѣненiе х-лучей въ хирургической радiографiи; благодаря имъ, какъ видно изъ богатаго опыта настоящей войны, въ хорошо оборудованныхъ госпиталяхъ творятся положительно чудеса. Усовершенствованная техника х-лучей даетъ врачамъ и хирургамъ возможность ставить дiагнозъ съ такой точностью, о которой прежде нельзя было и мечтать. Такъ, напримѣръ, при хирургическомъ леченiи костей, можно не только видѣть переломы, но и изслѣдовать внутреннее строенiе кости. Во многихъ случаяхъ это давало возможность спасти конечности отъ ампутацiи, и люди, обреченные стать калеками, избѣгали этой участи благодаря примѣненiю х-лучей и новыхъ антисептическихъ методовъ леченiя. Пули и осколки шрапнели просвѣчиваются и извлекаются изъ легкихъ, мозга, даже изъ сердечной области. Можно увидѣть и опредѣлить мѣсто нахожденiя опухоли въ наиболѣе глубокихъ мѣстахъ черепной коробки. При разстройствѣ органовъ пишеваренiя, дiагнозъ можетъ быть поставленъ благодаря примѣненiю висмута при снимкахъ; съ этой цѣлью, въ организмъ вмѣстѣ съ пищей вводятся соли висмута или эмульсiя ихъ, дѣлающiя желаемое мѣсто временно непроницаемымъ для лучей. При аневризмѣ, злокачественныхъ опухоляхъ, туберкулезѣ легкихъ, плевритномъ эксудатѣ можно поставить дiагнозъ съ полной опредѣленностью и притомъ безъ всякой боли и опасности для больного. Слѣдуетъ еще отмѣтить благотворное влiянiе, которое иногда оказываютъ х-лучи на болѣе быстрое и прочное сращиванiе переломовъ, а также, по неоднократному свидѣтельству хирурговъ, на уменьшенiе болевыхъ ощущенiй больного; впрочемъ, въ послѣднихъ случаяхъ извѣстную роль можетъ играть и самовнушенiе пацiента.
Техника радiотерапiи, какъ и радiографiи, непрерывно совершенствуется. При соотвѣтствуюшемъ дозированiи злокачественныя клѣтки исчеэаютъ, оставляя здоровую ткань почти незатронутой. Леченiе это широко и успѣшно примѣняется при различныхъ злокачественныхъ опухоляхъ.
Вопросъ о дозированiи — вопросъ громадной важности въ виду хорошо извѣстной опасности отъ слишкомъ продолжительнаго дѣйствiя лучей. Нужно думать, что вскорѣ будутъ выработаны способы дозировать х-лучи, причемъ мѣриломъ сравненiя будетъ служить какой-нибудь избранный эталонъ, какъ, напр., Британскiй эталонъ радiя въ нацiональной физической лабораторiи.
Современное оборудованiе радiографическаго кабинета отличается большой цѣлесообразностью и удобствомъ, что является необходимымъ при работѣ съ аппаратами, область примѣненiя которыхъ все расширяется.
При изслѣдованiи больного съ помощью х-лучей можно пользоваться либо флуоресцируюшимъ экраномъ, либо радiограммами. Въ большинствѣ случаевъ принято комбинировать оба способа, причемъ предварительно выбирается при помоши экрана наиболѣе выгодное положенiе для пластинки. Для болѣе быстраго и удобнаго изслѣдованiя нужно такъ помѣстить рентгеновскую трубку, чтобы ее можно было легко установить въ то время, накъ больной приметъ удобное положенiе. Различныя формы приборовъ, служащiя для этой цѣли, дѣлятся на двѣ группы, позволяющiя производить просвѣчиванiе стоя или лежа. Нѣкоторые изъ нихъ могутъ быть превращаемы изъ одного типа въ другой; другiе же, болѣе сложные по формѣ, представляютъ собой особый родъ хирургическихъ столовъ, приспособленныхъ для изслѣдованiя больного при помощи х-лучей. При аппаратахъ перваго рода больной стоитъ или сидитъ, соприкасаясь съ вертикальнымъ деревяннымъ или клеенчатымъ щитомъ, сзади котораго прикрѣплена трубка съ х-лучами. При изслѣдованiи больного въ лежачемъ положенiи его кладутъ на столъ, — трубка съ х-лучами привѣшена надъ нимъ или подъ нимъ. Особыя приспособленiя позволяютъ привести и трубку, и пластинку въ нужное положенiе.
Радiограмма можетъ обнаружить присутствiе посторонняго тѣла въ организмѣ, но она не даетъ указанiй, какъ глубоко оно лежитъ. Обычный методъ для точнаго опредѣленiя положенiя этого тѣла слѣдующiй: на одной и той же пластинкѣ дѣлаютъ послѣдовательно два снимка, изъ двухъ разныхъ точекъ, служашихъ концами нѣкотораго опредѣленнаго короткаго базиса. Измѣренное на пластинкѣ разстоянiе между двумя тѣнями посторонняго тѣла вмѣстѣ съ знанiемъ прочихъ извѣстныхъ величинъ задачи сводятъ рѣшенiе ея къ простому тригонометрическому вычисленiю. Были предложены многочисленные типы аппаратовъ для локализацiи постороннихъ тѣлъ, сь цѣлью упростить математическiя выкладки, которыя обычно у врачей не пользуются большой популярностью.
Внѣшнiй видъ рентгеновской трубки остался приблизительно тотъ же, что и у трубки, введенной проф. Джаксономъ (Н. Jackson) въ 1896 г. Если отвлечься отъ трубки Кулиджа (Coolidge), которую мы разсмотримъ ниже, то главныя измѣненiя, сдѣланныя въ рентгеновскихъ трубкахъ, клонились къ тому, чтобы сдѣлать ихъ болѣе прочными и способными выдерживать сильные разряды. Вольфрамъ постепенно замѣняетъ платину, какъ матерiалъ для антикатода.
Многочисленныя разновидности рентгеновскихъ трубокъ различаются лишь въ деталяхъ. Всѣ онѣ обладаютъ низкой отдачей. Теплота, развиваемая на антикатодѣ, служитъ достаточнымъ доказательствомъ того, что энергiя катодныхъ лучей переходитъ главнымъ образомъ въ тепло. Х-лучи являются только незначительнымъ побочнымъ продуктомъ этого процесса. При благопрiятныхъ условiяхъ отношенiе энергiи х-лучей къ энергiи возбуждаюшихъ ихъ катодныхъ лучей бываетъ порядка ¹/₁₀₀₀. Отдача возрастаетъ съ увеличенiемъ какъ скорости катодныхъ лучей, такъ и атомнаго вѣса вешества, изъ котораго сдѣланъ антикатодъ.
Съ той степенью точности, которая обычно требуется при работѣ съ х-лучами, достаточно измѣрять силу ихъ токомъ, проходящимъ черезъ трубку, а качество ихъ вольтажомъ трубки.
Въ настоящее время принято имѣть въ своемъ распоряженiи цѣлый ассортиментъ трубокъ, такъ какъ каждая изъ нихъ имѣетъ свои особенности, и только опытъ учитъ дѣлать правильный выборъ трубки для каждаго отдѣльнаго случая.
Въ большинствѣ трубокъ непрерывно происходятъ маленькiя измѣненiя въ давленiи газа; вслѣдствiе этого трубка можетъ сдѣлаться негодной къ употребленiю. Трубки, отказывающiяся правильно работать, исправляются послѣ одного или двухъ мѣсяцевъ отдыха. Для большинства трубокъ существуетъ нѣкоторая наиболѣе подходяшая сила тока, при которой трубка можетъ работать безъ значительной регулировки, но вообще трубки имѣютъ склонность становиться по мѣрѣ употребленiя болѣе жесткими, т.-е. давленiе въ нихъ уменьшается, а вольтажъ, необходимый для работы, возрастаетъ. Причина этого явленiя и теперь еше не выяснена.
Во многихъ случаяхъ это нужно повидимому приписать обратимой химической реакцiи между газомъ и стекломъ сосуда. Присутствiе распыленнаго металлическаго налета несомнѣнно усиливаетъ этотъ эффектъ. Для возстановленiя давленiя, или какъ принято говорить, для регенерацiи трубки, она снабжается различными приспособленiями; эти приспособленiя основаны либо на явленiи осмоса, либо на окклюзiи газовъ. Въ Англiи наиболѣе распространенъ послѣднiй типъ приборовъ.
Водородная трубка Снука (Snook) является удачнымъ примѣненiемъ принципа осмоса. Методъ регулировки вакуума помощью осмоса состоитъ въ томъ, что водородъ проходитъ сквозь накаленную до-красна платину или палладiй изъ области болѣе высокаго давленiя въ область болѣе низкаго давленiя. Эта диффузiя совершенно не зависитъ отъ присутствiя прочихъ газовъ съ той или съ другой стороны металлической преграды. Въ трубкѣ Снука (Рис. 1) остаточнымъ газомъ является водородъ; къ этой трубкѣ припаяны два придатка, снабженные одинъ палладiевой (1), а другой — платиновой трубкой (2); каждый изъ этихъ придатковъ можетъ быть нагрѣтъ до температуры ярко-краснаго каленiя посредствомъ пропусканiя разрядовъ отъ верха трубки къ находяшемуся вблизи металлическому электроду. Одна изъ этихъ регулируюшихъ трубокъ сообшается съ наружной атмосферой. Какъ извѣстно, количество водорода въ воздухѣ ничтожно мало, слѣдовательно, при нагрѣванiи этой трубки водородъ выходитъ изъ нея наружу и вакуумъ улучшается. Другая регулируюшая трубка окружена вспомогательнымъ шаромъ (3), содержашимъ водородъ при давленiи, близкомъ къ атмосферному; въ результатѣ нагрѣванiя этой трубки происходитъ диффузiя водорода внутрь шара рентгеновской трубки и увеличенiе вслѣдствiе этого давленiя въ ней.
Наиболѣе значительнымъ шагомъ впередъ въ техникѣ рентгеновскихъ трубокъ за послѣднiе годы надо безусловно признать трубку Кулиджа. Главнымъ новшествомъ въ ней явилось примѣненiе чрезвычайно высокаго разрѣженiя. При процессѣ прохожденiя въ ней тока остаточный газъ не играетъ почти никакой роли. Электроны получаются изъ раскаленнаго катода, температура котораго опредѣляетъ интенсивность х-лучей. Если катодъ не нагрѣтъ, — вакуумъ слишкомъ великъ для того, чтобы наступилъ разрядъ. При нагрѣванiи катода трубка возбуждается обычнымъ способомъ и х-лучи, получающiеся при этомъ, такъ же неоднородны, какъ и въ трубкахъ обыкновеннаго типа. Трубка эта замѣчательна тѣмъ, что не обнаруживаетъ флуоресценцiи стекла, такъ что ея внѣшнiй видъ представляетъ мало признаковъ, по которымъ можно было бы судить о ея нагрузкѣ или даже о томъ, дѣйствуетъ ли она вообще. Работающiй съ трубкой долженъ быть зашишенъ по меньшей мѣрѣ 3 мм. свинца или соотвѣтствующей толщиной другого вешества.
Въ имѣющихся теперь въ продажѣ трубкахъ Кулиджа (Рис. 2) антикатодъ сдѣланъ изъ вольфрама и чрезвычайно массивенъ. Въ послѣднее время Кулиджъ производилъ опыты съ антикатодами, охлаждаемыми быстро циркулирующимъ потокомъ воды. Такiя трубки выдерживаютъ огромную нагрузку х-лучами. Напримѣръ, одна трубка работала непрерывно 6—8 часовъ при 100 миллiамперахъ и 70 тыс. вольть. Другiя непрерывно работали при 200 миллiамперахъ, причемъ мощность, доставляемая трубкой, достигала 14 килоуаттъ. Есть основанiе предполагать, что эти цифры возрастутъ въ скоромъ времени до 50 килоуаттъ, что представитъ собой по-истинѣ громадную величину.
Для полученiя тока высокаго напряженiя, необходимаго для приведенiя въ дѣйствiе рентгеновской трубки, нужны генераторы высокаго напряженiя. Въ качествѣ таковыхъ примѣняются въ послѣднее время спецiальные трансформаторы высокаго напряженiя или — что чаще встрѣчается — спецiально сконструированныя индукцiонныя катушки для мощныхъ разрядов. Въ послѣднемъ случаѣ употребляются почти исключительно ртутные прерыватели (типа ртутной струи въ газѣ). Для мгновенныхъ снимковъ очень подходяшимъ является также электролитическiй прерыватель Венельта. Установки такого рода достигли той высокой степени рацiональности и эффективности, которая стала обычной въ электротехникѣ. Вслѣдствiе этого радiографическая экспозицiя сократилась съ минуты, — какъ это было прежде, — до секундъ и даже малыхъ долей секундъ. Полученiе кинематографическихъ фильмъ при помоши х-лучей — уже совершившiйся фактъ.
При тѣсномъ сотрудничествѣ медицины и электротехники можно ждать въ будущемъ исключительныхъ успѣховъ. Уже теперь можно пропускать черезъ рентгеновскiя трубки моментальные токи свыше одного ампера. Такiе разряды способны оторвать кусокъ металла отъ антикатода и оставить послѣ себя углубленiе.
Для полученiя обыкновенныхъ х-лучей необходимъ вольтажъ отъ 10.000 до 100.000 вольтъ и болѣе. Но можно получить х-лучи съ значительно болѣе низкими вольтажами. Такiе лучи не могутъ пронизывать толшу воздуха большую,чѣмъ въ нѣсколько миллиметровъ. Уже въ 1905 году Венельтъ получалъ мягкiе х-лучи съ помошью раскаленныхъ катодовъ, покрытыхъ окисью кальцiя при вольтажахъ въ 400 вольтъ. Демберъ получалъ очень мягкiе х-лучи, заставляя падать на платину фото-электроны, освобожденные ультра-фiолетовымъ свѣтомъ. Дж. Дж. Томсонъ (J. J. Thomson) получиль недавно въ высшей степени мягкiе х-лучи, заставляя потокъ положительныхъ частичекъ, или медленныхъ катодныхъ лучей, ударяться о платину. Полученные имъ х-лучи были такъ мягки, что они не были въ состоянiи пройти черезъ тончайшiя пленки изъ аллюминiя или коллодiя.
Для полученiя х-лучей очень большой проницаемости нужно, чтобы трубка работала при высокомъ напряженiи. Степень проницаемости лучей при этихъ условiяхъ такова, что они могутъ быть обнаружены въ воздухѣ на разстоянiи болѣе 100 ярдовъ (около 90 метровъ). На основанiи данныхъ опыта, которыми мы теперь располагаемъ, нельзя съ увѣренностью сказать, что существуетъ предѣлъ жесткости х-лучей, получаемыхъ при томъ или другомъ антикатодѣ. Отношенiе между максимальной жесткостью и напряженiемъ имѣетъ большое значенiе въ связи съ теорiей квантъ Планка; на основанiи этой теорiи мы должны были бы ожидать, что максимальная жесткость достигается при опредѣленномъ напряженiи, величина котораго зависитъ отъ металла антикатода и уменьшается съ его атомнымъ вѣсомъ.
Появленiе трубки Кулиджа позволило надѣяться получить х-лучи такой же проницаемости, какъ и γ-лучи радiя, но до сихъ поръ эта надежда еше не оправдалась. Въ нѣкоторыхь своихъ послѣднихъ опытахъ Рёзерфордъ (Rutherford) анализировалъ лучи, полученные отъ трубки, приводимой въ дѣйствiе 180.000 вольт, cъ помошью экрановъ, поставленныхъ на ихъ пути.Примѣненные при этомъ экраны были достаточны для того, чтобы уменьшить интенсивность лучей до ¹/₁₀.₀₀₀.₀₀₀, но и тогда остаточные лучи оказались обладаюшими половинной силой проницаемости по сравненiю съ наиболѣе жесткими γ-лучами.
Въ 1908 году Баркла и Задлеръ (Barkla and Sadler) первые открыли, что если подвергнуть металлическую пластинку дѣйствiю х-лучей, то часть этихъ лучей разсѣивается, и металлъ при нѣкоторыхъ благопрiятныхъ условiяхъ излучаеть однородные или монохроматическiе х-лучи, характеристичные для него. Дальнѣйшiя изслѣдованiя показали, что качество этого характеристичнаго излученiя зависитъ только отъ рода металла; ни температура, ни то, что металлъ можетъ входить въ составъ какого-нибудь химическаго соединенiя, не оказываютъ на это излученiе никакого влiянiя. Оно также не зависитъ и отъ рода возбуждающихъ его х-лучей. Нужно только одно — чтобы возбуждаюшiе лучи были жестче (или обладали большей степенью проницаемости), чѣмъ характеристичное излученiе.
Нѣсколько мѣсяiевъ спустя Кэй (Кауе) обнаружилъ характеристичную радiацiю антикатода среди х-лучей, исходящихъ отъ трубки, и доказалъ, что при мягкой трубкѣ характеристичное излученiе можетъ дѣействительно составить главную массу лучей, даваемыхъ этой трубкой.
До настояшаго времени были обнаружены два характеристичныхъ излученiя, а именно серiи К и L, но не подлежитъ никакому сомнѣнiю существованiе и другихъ серiй, привлекшихъ къ себѣ пока мало вниманiя. Для большинства элементовъ проницаемость К-излученiя въ 300 разъ больше, чѣмъ L-излученiе. Оба излученiя становятся жестче съ возрастанiемъ атомнаго вѣса.
Было найдено, что всякiй элементъ обнаруживаетъ максимальную прозрачность для такихъ лучей, которые по своимъ качествамъ тождественны съ той или другой изъ его собственныхъ характеристичныхъ радiацiй. Поглощенiе чрезвычайно увеличивается какъ только х-лучи становятся немного жестче.
Теперь обшепризнано, что iонизацiя, производимая х-лучами, есть вторичное явленiе, обусловленное исключительно катодными лучами или электронами, испускаемыми под дѣйствиемъ х-лучей. Браггъ (Bragg) первый подчеркнулъ, что х-лучи, проходя черезъ среду, которую они могутъ iонизовать, тратятъ мало энергiи и, слѣдовательно, сами по себѣ имѣютъ лишь незначительное iонизируюшее дѣйствiе.
Безспорное же доказательство правильности этого представленiя было дано лишь С. Т. Р. Вильсономъ (С. Т. R. Wilson), которому удалось въ своихъ замѣчательныхъ опытахъ сдѣлать видимыми и доступными для фотографiи пути заряженныхъ iоновъ, создаваемыхъ х-лучами, при ихъ проходѣ черезъ газы. (Сравни Рис. 3). Изъ этихъ фотографiй можно заключить, что дѣйствiе х-лучей состоитъ только въ освобожденiи электроновъ. Дѣйствительно, въ теченiе своего сушествованiя х-лучъ остается совершенно безобиднымъ и безвреднымъ, и только его исчезновенiе вызываетъ появленiе дѣятельнаго агента — электрона. Такимъ образомъ, iонизацiя х-лучами есть всецѣло вторичный процессъ.
Много безплодныхъ попытокъ было сдѣлано въ прошломъ, чтобы получить отраженiе и диффракцiю х-лучей. Мы знаемъ, что опыты не могли дать удовлетворительныхъ результатовъ изъ-за чрезвычайно малой длины волны этихъ лучей. Типичное отраженiе свѣтовыхъ лучей является возможнымъ только благодаря тому, что неправильности, имѣюшiяся на полированной поверхности, являются ничтожными въ сравненiю съ длиной свѣтовой волны. Но такiя неправильности чрезвычайно важны для х-лучей и результатомъ этого является не правильное отраженiе, а разсѣянiе этихъ лучей по всѣмъ направленiям.
Только въ 1912 г. Лауе (Laue) высказалъ мысль, что правильная геометрическая группировка атомовъ въ кристаллахъ, согласно утвержденiю новѣйшей кристаллографiи, должна обладать способностью вызывать явленiя интерференцiи, совершенно такъ же, какъ они вызываются диффракцiонной рѣшеткой въ случаѣ свѣтовыхъ лучей. Эта идея послужила предметомъ опытныхъ изслѣдованiй Фридриха и Книппинга (Friedrich and Knipping).
Узкiй пучокъ х-лучей пропускался черезъ кристаллъ и падалъ нормально на фотографическую пластинку. Опытъ вполнѣ удался, такъ какъ пластинка обнаружила группу диффракцiонныхъ пятенъ, изъ которыхъ нѣкоторыя были отклонены болѣе, чѣмъ на 40° отъ центральнаго неотклоненнаго пятна 1).
He могло быть двухъ мнѣнiй въ оцѣнкѣ этого результата, открывающаго новыя перспективы. Съ одной стороны, съ очевидностью выяснилось, что х-лучи — это волны, съ другой — вполнѣ было подтверждено воззрѣнiе кристаллографовъ о правильной атомистической структурѣ кристалловъ. Въ Англiи вопросъ этотъ былъ тотчасъ же энергично двинутъ впередъ Браггомъ, Мозелеемъ и другими.
Результаты этихъ работъ оказались исключительными по своему значенiю. Брагги (отецъ и сынъ) дали объясненiя диффракционнымъ снимкамъ, полученнымъ Лауе, разсматривая параллельныя и равноотстоящiя плоскости, въ которыхъ могутъ быть расположены атомы кристалловъ. Изслѣдуя вопросъ въ этомъ направленiи, они изобрѣли для х-лучей спектрометръ, въ которомъ кристаллъ занимаетъ мѣсто диффракционной отражательной рѣшетки, а iонизацiонная камера или фотографическая пластинка отмѣчаетъ положенiе отраженнаго луча. Измѣряя уголъ отраженiя, мы можемъ получить соотношенiе между длиной волны х-луча и разстоянiемъ между атомными плоскостями, параллельными отражающей плоскости кристалла.
Немедленнымъ послѣдствiемъ этого изобрѣтенiя было установленiе наличiя характеристичнаго х-излученiя въ рентгеновской трубкѣ, доказательствомъ чему явилось присутствiе спектральныхъ линiй, выдѣляющихся на фонѣ сплошного х-излученiя трубки.
Различные антикатоды даютъ различные спектры. Брагги измѣрили съ помошью своего спектрометра какъ разстоянiе между атомами въ большомъ числѣ кристалловъ, такъ и абсолютную длину волны монохроматическихъ х-лучей. По своей величинѣ эти длины волнъ оказались сравнимыми съ величиной самихъ атомовъ.
Работы Мозелея являются единственными по своему значенiю въ новѣйшей литературѣ. Ранняя смерть этого блестящаго молодого физика, павшаго въ качествѣ офицера во время Галлиполiйской кампанiи, по своей трагичности занимаетъ не послѣднее мѣсто въ событiяхъ настоящей войны. Въ 1913 и 1914 гг. Мозелей изслѣдовалъ спектры х-лучей большого числа элементовъ и получилъ чрезвычайно важные результаты. Рис. 4 показываетъ спектры х-лучей, полученные Мозелеемъ для нѣкоторыхъ легкихъ элементовъ, дающихъ сильное характеристичное К-излученiе. Слѣдуетъ обратить вниманiе на то, что длина волны возрастаетъ съ уменьшенiемъ атомнаго вѣса и что спектръ состоитъ въ каждомъ случаѣ изъ двухъ линiй. Позднѣйшiя работы показали, что спектры этихъ элементовъ значительно болѣе сложны.
Главнѣйшимъ же результатомъ работъ Мозелея является открытiе связи между спектромъ х-лучей и положенiемъ элемента въ перiодидической таблицѣ элементовъ. Онъ графически изобразилъ атомныя числа (т.-е. тѣ числа, которыя даютъ положенiе элемента въ перiодической таблицѣ), какъ функцiи корня квадратнаго изъ числа колебанiй характеристичнаго х-луча, и нашелъ, что точки, полученныя такимъ образомъ, для различныхъ элементовъ умѣшаются всѣ на плавной линiи, чрезвычайно близко подходяшей къ прямой. Другими словами, длина волны х-луча обратно пропорцiональна квадрату атомнаго числа. Рис. 5 показываетъ этотъ результатъ въ случаѣ К-излученiй; изображенныя на немъ двѣ кривыя относятся къ соотвѣтствующимъ линiямъ различныхъ спектровъ. Подобныя же кривыя были получены для L-излученiя. Мозелей нашелъ, что нѣтъ элемента, который бы не имѣлъ соотвѣтствуюшаго мѣста въ его схемѣ, и что согласованность въ соотношенiяхъ оправдываетъ его предположенiя относительно сушествованiя еше нѣкоторыхъ, не открытыхъ пока, элементовъ, которые должны занять въ его дiаграммѣ остаюшiяся свободными мѣста. Онъ нашелъ, что правильность можетъ быть сохранена въ его схемѣ для всѣхъ элементовъ отъ водорода до золота, лишь при условiи оставленiя промежутковъ для трехъ новыхъ элементов. Надо думать, что эти элементы не трудно будетъ открыть.
Порядокъ атомныхъ чиселъ во всѣхъ случаяхъ тотъ же, что и атомныхъ вѣсовъ, исключенiе составляютъ только аргонъ, кобальтъ и теллуръ. Если бы замѣнить на рис. 5 атомныя числа атомными вѣсами, то не удалось бы получигь такого простого соотношенiя.
Изъ опытовъ Мозелея съ очевидностью вытекаетъ, что атомное число есть нѣчто большее, чѣмъ простое цѣлое число; повидимому, оно характеризуетъ нѣкоторое основное свойство атома. Въ настоящее время, на основанiи многихъ совершенно различныхъ методовъ экспериментальнаго изслѣдованiя этого вопроса, можно, ставъ на точку зрѣнiя теорiи Рёзерфорда объ атомномъ строенiи, придти къ заключенiю, что атомное число близко совпадаетъ съ числомъ положительныхъ зарядовъ ядра атома. Мы можемъ съ полнымъ основанiемъ предположить, что длина волны характеристичнаго излученiя прямо зависитъ отъ величины заряда ядра. Укажемъ, между прочимъ, на дальнѣйшее развитiе того замѣчательнаго взгляда, что одно и то же атомное число можетъ получаться для нѣсколькихъ веществъ, которыя могутъ имѣть различный атомный вѣсъ, но не отдѣлимы другъ отъ друга обыкновенными физическими и химическими способами. Содди (Soddyl называетъ члены такой группы элементов, имѣюшихъ одинаковое атомное число и, слѣдовательно, занимаюшихъ одно мѣсто въ перiодической таблицѣ, "изотопными".
Присоединенiе х-лучей къ числу уже ранѣе намъ извѣстныхъ электро-магнитныхъ волнъ сильно расширило таблицу длинъ этихъ волнъ въ одномъ направленiи. На противоположномъ концѣ скалы этихъ волнъ находятся тѣ волны, которыя были первоначалько открыты Герцомъ (Hertz) и которыми теперь пользуется безпроволочная телеграфiя. Изъ волнъ, употребляюшихся въ безпроволочной телеграфiи, наиболѣе длинная достигаегь 15.000 метровъ, т.-е. немного болѣе 9 миль. Наиболѣе короткая волна, полученная электрически, равняется нѣсколькимъ миллиметрамъ. Обычно, въ безпроволочной телеграфiи употребляются волны въ нѣсколько тысячъ метровъ; такъ, напр., сигналы времени, передаваемые Эйфелевой башней по безпроволочному телеграфу, даются волной въ 2000 метровъ; при телеграфированiи во флотѣ длина колеблется отъ 600 до 1800 метровъ. Трансатлантическiе сигналы передаются волнами въ 7000 метровъ и больше.
Къ волнамъ Герца ближе всего подходятъ по своей длинѣ инфра-красные или тепловые лучи; наибольшая длина этихъ волнъ, которую удалось до сихъ поръ измѣрить, достигаетъ ⅓ м.м. Отъ нихъ, непосредственно, черезъ видимый спектръ, мы переходимъ къ ультрафiолетовымъ лучамъ. Самыя короткiя изъ нихъ, съ длиной волны въ 6 × 10—6 сант., были изучены Шуманомъ и Лейманомъ (Schumann and Lyman) съ помощьго фотографiи.
Слѣдующiе за ними х-лучи, длины волнъ которыхъ измѣряются порядкомъ 10—8 сант., и, наконецъ, наиболѣе жесткiе изъ всѣхъ γ-лучи; длина ихъ волнъ была измѣрена лишь недавно.
Различныя длины волнъ сопоставлены въ прилагаемой таблицѣ, первыя числа которой превышаютъ послѣднiя въ тысячу мнллiоновъ миллiоновъ разъ. На всемъ протяженiи этой таблицы имѣется только одинъ значительный пропускъ, а именно между ультра-фiолетовыми лучами и х-лучами; несомнѣнно, этотъ пропускъ будетъ заполненъ нѣкоторыми изъ очень мягкихъ х-лучей, уже полученныхъ различными экспериментаторами.
| Род волны. | Длина волны въ сант. | |
| Герцовскiя волны....... | 106 | 0,4 |
| Инфра-красные лучи........ | 0,031 | 7,7 × 10—5 |
| Видимые свѣтовые лучи....... | 7,7 × 10—5 | 3,6 × 10—5 |
| Ультра-фiолетовые лучи....... | 3,6 × 10—5 | 6 × 10—6 |
| Х-лучи....... | 8,4 × 10—8 | 1,7 × 10—9 |
| γ-лучи....... | 1,4 × 10—8 | 7 × 10—10 |
Если мы представимъ себѣ, какой ничтожно-малый интервалъ волнъ можетъ влiять на наши чувства, то мы отнесемся, быть можетъ, болѣе снисходительно къ нѣкоторымъ умозаключенiямъ, порожденнымъ даннымъ предметомъ. Мы знаемъ, напр,, что х-лучи могутъ проходить черезъ твердыя вещества, непроницаемыя для солнечныхъ лучей; вполнѣ логично предположить по аналогiи, что солнечный свѣтъ можетъ проходить безпрепятственно черезъ цѣлый рядъ предметовъ въ окружаюшемъ насъ пространствѣ, сквозь которыя мы, слѣдовательно, можемъ видѣть и потому не замѣчаемъ ихъ. Такимъ образомм междузвѣздное пространство, которое намъ представляется абсолютной пустотой, не содержащей въ себѣ ничего, кромѣ эфира, можетъ въ дѣйствительности быть относительно твердой массой.
Вопросъ о природѣ х-лучей много лѣтъ вызывалъ самыя разнорѣчивыя мнѣнiя, но какъ мы видѣли, теперь доказано, что это родъ ультра-фiолетовыхъ лучей съ исключительно короткой длиной волны. Остается, впрочемъ, еще одно неразрѣшенное затрудненiе. Опыты надъ отраженiемъ х-лучей отъ кристалловъ были произведены съ крайней точностью, и на основанiи этихъ опытовъ, казалось, можно было вывести заключенiе, что х-лучи суть правильныя свѣтовыя волны, слѣдуюшiя правильными длинными рядами; однако во многихъ случаяхъ эти х-лучи ведутъ себя такъ, как если-бы они были потоками отдѣльныхъ импульсовъ, дѣйствiя которыхъ концентрированы и происходятъ на ограниченномъ пространствѣ.
Законы Ньютоновой механики, предполагающiе сошенную непрерывность и безконечную дѣлимость времени и пространства, считались до послѣдняго времени незыблемыми, но ихъ трудно согласовать съ результатами современныхъ опытовъ, которые показываютъ, что излучаемая энергiя по природѣ своей является разрывной и должна выдѣляться конечными "скачками“.
Проблема переноса энергiи при помоши эфирныхъ волнъ привела насъ попутно къ представленiю о нѣкоторомъ "квантѣ" лучистой энергiи, который движется не разсѣиваясь сквозь пространство. Остается примирить эту общеизвѣстную идею Планка со старымъ хорошо обоснованнымъ представленiемъ о распространенiи волнъ.
Данныя опыта повидимому указываютъ, что обѣ теорiи одновременно правильны: вѣрно какъ то, что лучистая энергiя концентрирована и недѣлима, такъ и то, что она распространяется по законамъ волнообразнаго движенiя и дѣлима.
Намъ остается лишь надѣяться, что будетъ найденъ компромиссъ между старой и новой механикой, который не повлечетъ за собой уступокъ, роковыхъ для той или другой изъ нихъ.
Переводъ съ англiйскаго Л. В.
1) Рис. см. въ ст. проф. Г. В. Вульфа, "Природа", 1913 г., стр. 675. (стр. 937.)