【种花家务·物理】4-6-09红外线、紫外线和伦琴射线『数理化自学丛书6677版』
【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』，此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版，并于1977年正式再版的基础自学教材，本系列丛书共包含17本，层次大致相当于如今的初高中水平，其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材，很多概念已经与如今迥异，因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我写的注解。
【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版，即80年代的改开版，改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容，直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版，首先是因为6677版保留了很多古早知识，让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小，即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材，不该被埋没在故纸堆中，是故才打算利用业余时间，将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。
第六章光的波动性
【山话|| 本系列专栏中的力单位达因等于10⁻⁵牛顿；功的单位尔格等于10⁻⁷焦耳；热量的单位卡路里等于4.186焦耳；电荷的单位静库（1库伦=3×10⁹静库）；电势的单位静伏等于300伏特。另外这套老教材中力的单位常用公斤、克等，但如今是不允许的，力是不能使用质量单位的。】
§6-9红外线、紫外线和伦琴射线
【01】在光谱分析的研究中，人们不仅了解了可见光的部分（从红光到紫光，波长范围是7700~4000埃），同时还发现了我们眼晴看不见的光——红外线、紫外线和伦琴射线等。
1、红外线
【02】1800年英国的物理学家赫谢耳(1738~1822)，用灵敏的温度计在可见光谱红端以外的地方，发现有显著的热作用存在，他认为这里有一种看不见的光线，它的位置表明它的频率应当比红光更低，波长比红光更长；后来用特殊的感光底片拍摄光谱，证实在红光区域外侧的确有谱线存在，并且还证实这种看不见的光线也同样遵循可见光所遵循的定律，由于它的位置是在红光区域以外，所以称为红外光，或称为红外线。
【03】红外线的特性之一是它的热作用非常强，工业上经常用它来烘干物体。用红外线烘漆，不仅速度快，而且使相当厚度的漆层中受热均匀，可以避免皱纹、裂痕、汽泡等缺点。现在烘干汽车外壳的油漆都用红外线（如图6·28所示），一部汽车利用热空气要几十小时才能烘干，用红外线只要几十分钟就可以了。
【04】红外线的另一个特性是：它能够穿过很厚的气层或云雾而不致发生散射现象，这种性质可以在军事上用来通讯、定位、跟踪【远处的军舰、高空的飞机、导弹，由于发动机使机体发热，会辐射出红外线来，利用红外线接收器，可以确定机体的方位，如果附以自动跟踪设备，还可以使接收器的方位始终跟踪着目标】和黑夜摄影【在灯火管制的情况下，可以利用对红外线敏感的特制照相底片进行摄影，甚至夜晚在高空也能拍摄隐蔽的军舰、机车和工厂等目标，因为这些温度较高的物体，即使在锅炉停止工作的情况下也会辐射出大量红外线来】等。
【05】红外线在农业上的应用是用来烘干谷物和种子。种子经过红外线处理以后，发芽率高、生长快、产量高。
【06】红外线在医疗上可以用来对病人的内脏加热，治疗效果很好。
2、紫外线
【07】1802年，德国物理学家里特(1766~1810)又发现，在可见光谱的紫端以外的地方，有使含有氯化银的照相底片感光的作用，并且能使涂有铂氰化钡的物质发出绿色的荧光【物质在紫外线照射下发出的可见光叫做荧光，能够发荧光的物质叫做荧光物质】。他认为这里也有一种看不见的光线存在，由于它存在于可见光谱紫光区域的外侧，所以称为紫外光，或称为紫外线。紫外光的频率比紫光更高，波长比紫光更短。
【08】紫外线最显著的性质是荧光作用强，象煤油、曙红溶液、含有氧化铀的玻璃等受到紫外线的照射时会发荧光，甚至人的皮肤、指甲、牙齿在紫外线的照射下也会发出很微弱的荧光来。日光灯就是利用紫外线的这种性质设计制成的，在日光灯的内管壁上涂有一种荧光物质，使用的时候，先使日光灯管内的水银蒸汽产生大量的紫外线，在紫外线的照射下，管壁就能发出白色或其他颜色的荧光，日光灯的效率很高，是一种很经济的冷光源。
【09】紫外线的另一种性质是生理作用。紫外线能够杀菌，能够使皮肤发黑。在太阳光里含有一定量的紫外线，所以衣服、被褥等用具经常晒晒太阳可以消毒也正是这个道理。医院里常常用紫外线医疗皮肤病、软骨病等。矿井里的工作人员，如果下班以后能够在发射紫外线的太阳灯下，进行人工日光浴，那就可以保护身体健康【太强的紫外线对人的身体是不利的。例如：会引起皮肤发红、眼球充血等，电焊工在工作时要戴防护眼镜，也就是为了防止电焊发出强烈的紫外线伤害人的眼睛】。
3、伦琴射线
【10】除了红外线、紫外线以外，不可见的光线，还有所谓伦琴射线（X 射线）。
【11】1895年，德国物理学家伦琴(1845~1923)首先发现这种射线的存在。他用高速度的电子束冲击玻璃或金属的表面，就产生一种看不见的射线。这种射线可以穿过木板，使荧光物质发光，还能穿过包在胶卷外面的黑纸筒使照相底片感光。由于当时还不很了解它，认为这种射线还是个“未知数”，所以就把它叫做 “X” 射线，后来人们为了纪念他，就把这种射线称为伦琴射线。
【12】图6·29就是产生伦琴射线的电子管（又称伦琴射线管），管内抽成高真空，气压约在 10⁻⁶ 毫米高水银柱，里面封闭着两个极：K 是阴极，由钨制的灯丝组成，A 是对阴极（阳极），是由钨、钼或铂做成的倾斜靶面，通过变压器供给灯丝的电压约在 8~12 伏左右，它使丝极发热，射出热电子，而供给两极的电压约在 50~2000 千伏左右，使丝极射出的热电子在板极高压的作用下，以很大的速度冲击对阴极的金属靶面，这时金属表面就会射出伦琴射线来。
【13】跟红外线、紫外线一样，伦琴射线也会发生反射、折射、干涉和衍射现象。进一步研究知道伦琴射线的频率比紫外线更高，波长比紫外线更短。一般用刀片切成的任何细小的狭缝，对于伦琴射线衍射都嫌太宽了；只有晶体薄片中的结晶格子（结晶点阵），才是伦琴射线衍射实验中最恰当的衍射狭缝。1912年，德国物理学家劳厄首先用这种方法观察伦琴射线的衍射并获得成功，图6·30就是伦琴射线通过食盐结晶以后生成的衍射花样。用这种方法可以来研究各种晶体的结构。伦琴射线的衍射现象表明它是一种不可见的光线。
【14】跟红外线、紫外线比较起来，伦琴射线具有更强的贯穿本领，波长越短（也就是越“硬”的伦琴射线），贯穿本领就越大，它能够穿过不透明的厚纸、肌肉、木头和 5~15 厘米厚的铅板等物体；物质的密度越大，它能够贯穿的厚度就越小；并且射线进入物体越深，射线减弱得也越厉害。在医疗上可以利用伦琴射线来检查人体组织内有无病变（例如肺病、骨折、结石、弹片射入肌肉等），在工业上可以用它来检查金属工件内有无汽泡、裂痕等缺陷。
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下表列出各种物质使射入的伦琴射线强度减弱一半的厚度（毫米）：
从表中可以看出，波长越长的伦琴射线越容易被物质吸收，波长为几十埃的伦琴射线，几乎能够全部被很薄的稀薄空气层吸收，技术上和医疗上应用的伦琴射线波长多为 1 埃左右，或者更短一些，井且用铅板来防止它的穿透。
】
【15】跟紫外线一样，伦琴射线也有杀菌作用，并且能影响动物的细胞组织，所以也能用硬伦琴射线来治疗恶性肿瘤。它也有激发荧光物体发荧光，使照相底片感光和使气体电离等作用。
