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RAYOS X
En 1895 el físico alemán Wilhelm Röntgen (primero en recibir el Premio Nobel de Física,
1901) trabajando con un tubo de rayos catódicos descubrió que ciertos “rayos” procedentes
del tubo, eran capaces de atravesar materiales que eran opacos a la luz y activaban una
pantalla fluorescente.
Röntgen no fue capaz de hacer desviar estos rayos en un campo magnético, como es de
esperar puesto que el tubo está compuesto de partículas cargadas, ni tampoco observó
difracción o interferencia como se esperaría si fueran ondas, por lo que les dio el nombre de
rayos X.
Este físico encontró que todo material es transparente en mayor o menor grado al mismo, y
este grado de transparencia decrece al aumentar la densidad del material, hecho que
condujo a la aplicación médica de los rayos X.
Los rayos X son ondas electromagnéticas producidas cuando los electrones son
desacelerados al ser detenidos por un blanco.
Años más tarde se observó un ligero ensanchamiento de un haz de rayos X después de
pasar a través de rendijas de sólo unas micras de anchura, esto debido a la difracción, con lo
que se estimó que la longitud de onda de los rayos X debía ser del orden de 0.1nm. En
1912, el físico alemán Max von Laue sugirió que, puesto que las longitudes de onda de los
rayos X eran del mismo orden de magnitud que el espacio entre átomos de un cristal, la
disposición regular de los átomos de una red cristalina podía actuar como una red de
difracción tridimensional para los rayos X.
Con esta sugerencia, W. Friedrich y P. Knipping hicieron incidir un haz colimado de rayos
X a través de un cristal que luego se hizo incidir sobre una placa fotográfica (figura 1),
además del haz central, observaron una distribución regular de puntos como se observa en
la figura 2.
Figura 1
Figura 2
Tipler, Paul Allen; Mosca, Gene. Física para la Ciencia y la Tecnología. Volumen II, Quinta
edición. Editorial Reverté, S.A., 2004. (BIBLIOGRAFÍA)
Mediante un análisis de las posiciones de estos puntos lograron calcular una aproximación
de las longitudes de ondas de los rayos X, la cual se daba en el intervalo de 0.01 – 0.05 nm.
Este experimento confirmó dos importantes hipótesis:
1) Los rayos X son radiación electromagnética
2) Los átomos del cristal están dispuestos siguiendo una distribución regular
En la figura 3 se muestra un gráfico de la intensidad en función de la longitud de onda
correspondiente al espectro emitido por un tubo de rayos X (típico), en el que se bombardea
con electrones un blanco adecuado (molibdeno para este ejemplo).
Figura 3
Los picos agudos marcados con Kα y Kβ son característicos del elemento utilizado como
blanco. La longitud de onda de corte λm es independiente de dicho elemento y está
relacionada con la tensión del tubo de rayos X mediante la expresión:
λ
hc
E
hc
eV
Si la tensión aplicada a lo largo del tubo es V, la energía cinética máxima de los electrones
es eV cuando inciden sobre el blanco.
Tipler, Paul Allen; Mosca, Gene. Física para la Ciencia y la Tecnología. Volumen II, Quinta
edición. Editorial Reverté, S.A., 2004. (BIBLIOGRAFÍA)