Nejznaměnitější objevy fysikální a technické poslední doby (1/3)

0

Napsali prof. Dr. Jaroslav Jeništa a inženýr Emil Žižka.
Vydáno péčí redakce populárního technického časopisu VYNÁLEZY A POKROKY.
V Praze tiskem a nákladem F. Šimáčka 1908.

Pohlédneme-li na nejnovější výzkumy fysikální, chemické i technické a vmyslíme-li se v dobu uplynulou jen před několika málo desítiletími zdá se nám, jako bychom se byli octli v pohádkové říši, a přece pramen mnohých moderních objevů, byť i nejasný, je prastarý. Dnešní výzkumy jsou někdy tak záhadné, že zdají se na první pohled otřásati základními zákony fysikálními, jež byly po staletí považovány za samozřejmé, ba někdy jsme nuceni pozměniti radikálně své staré názory. Výzkumy z konce minulého století a ze století dvacátého jasně dokázaly, že vědění lidské se stále rozvíjí, a možná dost, že za několik století bude se lidstvo dívati na naši dobu jako na dobu ,,předpotopní.”

Století dvacáté vykazuje na svém počátku tolik zajímavostí o nichž každý denně čítá v novinách stručné zprávy, a objevy tyto jsou významu tak dalekosáhlého, že není ani možno domnívati se, aby někoho nezajímaly. A proto odhodlali jsme se vydati v této populární a do nejširších vrstev obecenstva pronikající sbírce knížku, jež blíže seznamuje čtenáře s hlavními i moderními výzkumy fysikálními a technickými. Jednotlivé oddíly jsou psány co nejjasněji, oddíl druhý — snad nejobtížnější — je provázen některými vysvětlivkami. Kdo narazí na pojem obtížný, nenech se odradilt, neodlož knížku, ale zeptej se někoho, kdo látku více ovládá, dopiš i nám, odpovíme rádi písemně nebo i delším článkem v populárním technickém Časopisu VYNÁLEZY A POKROKY; vždyť jen tak zvyšuje se niveau vzdělání všeobecného.

Knížka tato je první Česká práce toho druhu věnovaná širším vrstvám čtenářstva; kéž je přijata s porozuměním a náležitě oceněna.

Redakce populárního technického časopisu VYNÁLEZY A POKROKY.


O paprscích Röntgenových a jiných.

Stěží nalezl by se v posledních letech nějaký objev, jenž by byl větší rozruch způsobil, než objev paprsků Röntgenových. Ve všech skoro časopisech obeznamovány byly buď vědecky nebo populárně i nejširší vrstvy s tajemnými těmi paprsky, jež umožňují propátrati i četná tělesa neprůhledná, a hojné přednášky byly konány, k nimž vábila zejména ta okolnost, že při pokusech každý mohl spatřiti svou vlastní kostru, kterážto věc, do té doby naprosto nemožná, zajistila právě celému objevu největší populárnost. Ale to nebyl jediný výsledek, neboť objev paprsků těchto dal podnět k dalšímu zkoumání a tak v několika letech poznány též četné hmoty, jež samovolně vysílají podobné záření, vedle paprsků Röntgenových objevena řada paprsků jiných, objeveny látky radioaktivní a zkoumána podrobně celá energie zářivá, čímž dokonce vznikl i zcela nový názor na hmotu vůbec. Účelem těchto řádků pak jest aspoň v hlavních rysech souborně vyložiti tyto skvělé objevy, jichž důležitost a význam i z toho je viděti, že již několik vynikajících pracovníků v tom to oboru bylo odměněno Nobelovou cenou.

Mluvíme-li někdy v obecném životě o záření, máme na mysli zpravidla jen viditelné záření světelné, které však je jen nepatrná část toho, co vůbec lze nazvati zářením. Vždyť na př. i teplá tělesa vyzařují teplo do okolí, vysílají tedy paprsky, ale ovšem neviditelné, tepelné, jichž existenci můžeme dokázati teploměrem; a podobně je celá řada ještě jiných paprsků neviditelných, jež dají se poznati jen podle různého svého účinku. V oboru různých druhů záření pracuje se neustále, a bylo by možno zaznamenati přečetné velmi zajímavé objevy, ale to vedlo by nás příliš daleko od úkolu, vytčeného tomuto pojednání, tak že se omezíme jenom na úkazy, vznikající při výboji elektrickém.

Jistě je každému čtenáři známo, že, zelektrujeme-li skleněnou tyč a přiblížíme-li k ní na určitou vzdálenost prst přeskočí elektrická jiskřička. Kdybychom však na př. konce drátů pražské osvětlovací sítě přiblížili k sobě třebas jen na i neukáže se nám nic podobného. Proč to? Poněvadž napětí proudu elektrického k osvětlování je velmi malé (v Praze na př. pouze 120 volt), kdežto k přeskočení jiskry jen 1 cm dlouhé jest potřebí již napětí asi 25.000 volt. Z toho je tedy patrno, že vzduch klade přechodu elektřiny ohromný odpor, který dá se i při malé poměrně dráze překonati jen značným napětím. Ale není tomu tak za všech okolností. Zředíme-li totiž pomocí vývěvy vzduch v trubičkách, zvlášť k tomu účelu sestrojených, ukáže se, že totéž napětí, při němž přeskočila v obyčejném vzduchu jiskra třebas jen několik málo centimetrů dlouhá, stačí potom k tomu, aby elektrický výboj proběhl drahou mnohokráte větší. Pokusy tyto provedeny byly ve větším měřítku po prvé asi před 50 lety v Bonnu Plückerem, jenž mohl již použiti známých trubic Geisslerových, skleněných trubek rozmanitého tvaru, v nichž vzduch anebo jiný nějaký plyn je zředěn na různý stupeň tlaku. Je známo, že tlak vzduchu a plynu vůbec měří se výškou sloupce rtuťového, který jest oním plynem udržován v rovnováze. Přístroj k měření tohoto tlaku nazýváme tlakoměrem a jím se též dovíme, že normální tlak vzduchu nás obklopujícího jest udán tlakem sloupce rtuťového výšky 760. Klesne-li tedy tlak v nějaké nádobě při zřeďování na př. na 1 cm čili na 10 mm, znamená to, že tam pak zbývá pouze 76. díl z onoho množství plynu, jež tam původně bylo. Aby výboj elektrický mohl proběhnouti Geisslerovou trubicí, jsou do ní zataveny dva dráty, jež se spojují se zdrojem elektřiny o vysokém napětí (nejčastěji s induktorem Ruhmkorffovým) a nazývají se elektrody. Abychom tyto elektrody od sebe rozeznali, nazýváme elektrodu, spojenou s kladným pólem zdroje elektrického, anodou a druhou, spojenou se záporným pólem, kathodou. Při tom však tvar elektrody uvnitř trubice může býti jakýkoliv; buď je to pouhý drát, nebo plocha rovná nebo jakkoliv zakřivená.

Chceme-li se poučiti o změnách výboje při různém zředění vzduchu, jest nejvýhodnější, můžeme-li dobrou vývěvou sami znenáhla vyčerpávati vzduch z dlouhé trubky skleněné, jejíž elektrody jsou stále spojeny se zdrojem elektrickým. Jsou-li elektrody tak daleko od sebe, že napětí zdroje nestačí k vytvoření jiskry ve volném vzduchu, nepozorujeme ničeho zvláštního zprvu ani při zřeďování až asi k tlaku 50 mm, kdy poprvé spatříme na elektrodách slabounké záření. Klesne-li však tlak asi na 10 mm, spatříme mezi oběma elektrodami uzounký světlý fialový proužek jako vlákno nějaké, jež volně jde od jednoho konce k druhému. Zřeďujeme-li ještě, dále, rozšiřuje se ten to uzounký proužek stále více, až při tlaku 3 až 1 mm vyplňuje celou trubici, ale ne nepřetržitě, nýbrž vrstvovitě, totiž tak, že po celé délce trubky střídají se skoro v stejných vzdálenostech vrstvy jasné a temné. Toto záření nešíří se přímočaře, nýbrž podobně jako vodní proud prochází drahami všelijak zakřivenými od anody až skoro k samé kathodě; výslovně budiž upozorněno na to, že toto světlo, zvané positivní čili kladné, nejde úplně ke kathodě, nýbrž že mezi ním a slabým modravým svitem na kathodě je malý temný prostor. Takovéto trubice, v nichž zředění plynu jest asi až i mm a které tedy ukazují zjevy právě uvedené, nazývají se trubicemi Geisslerovými a dá se jimi dosáhnouti překrásných světelných effektů, zvláště užijeme-li různých plynů, které pak září rozmanitými barvami.

Avšak nemusíme se spokojiti ani tak malým tlakem, nýbrž můžeme čerpati ještě dále a tu uzříme, jak temný prostor kolem kathody ustavičně se zvětšuje, kdežto positivního světla stále ubývá, až konečně zmizí úplně a temný prostor kathodový zaujme celou trubici. V tom to případě (při zředění asi 1/1000 mm) pravíme, že se od kathody šíří paprsky pouhým okem neviditelné, jež se zovou paprsky X. Naskýtá se ovšem nyní otázka, jak tedy možno tyto paprsky poznati, když prostým okem se nedají pozorovati? K tomu slouží zvláštní jejich účinky. Paprsky tyto vzbuzují totiž v četných látkách, na které dopadnou, silné světélkování, tak že i skleněná trubice, v níž tyto paprsky vzniknou, rozzáří se obyčejně zeleně nebo namodrale. Byl-li pak do trubice vložen nějaký předmět schopný světélkování, rozzáří se vlivem kathodových paprsků velmi jasně a svítí po nějakou dobu i potom, když jsme již výboj elektrický přerušili. Ale paprsky tyto mají i jiné vlastnosti: postupují právě tak úplně přímočaře jako paprsky světelné, takže předměty v cestu jim vložené vrhají ostré stíny na pozadí světélkující (nedají se tedy již vésti cestou libovolně zakřivenou jako světlo positivní), roztáčejí lehounké předměty umístěné na ose uvnitř trubice a oteplují velmi značně, ba i rozežhavují místo, na které dopadají. Zajímavo je též, že se dají odkloniti magnetem, což s paprsky obyčejného světla se nestane, a proto přirozeně hned po objevu paprsků kathodových se soudilo, že podstata jejich je zcela jiná než podstata paprsků světelných. Největší pozornost paprskům těm to věnoval již skoro před 30 lety anglický fysik Crookes (čti: krúks), jenž pro pohodlné jejich studium sestrojil i zvláštní trubice, po něm Crookesovými trubicemi nazvané. On sám vyslovil názor, že je zde činiti s přejemnými nějakými částečkami hmoty, vycházejícími od kathody, hmoty ovšem ve stav u jiném, než jaké dosud byly známy. I uváděl, že vedle dosavadních tří skupenství (tuhého, kapalného a plynného) dlužno rozeznávati ještě skupenství čtvrté, hmoty zářivé, jež nazval skupenstvím ultraplynným. Názor ten to narazil tehdy na odpor četných fysiků, ale asi po čtvrtstoletí dožil se geniální fysik toho zadostučinění, že jeho theorie uznává se nyní v podstatě za jediné správnou, jak později ještě vyložíme.

Paprsky kathodové daly se zprvu pozorovati jen uvnitř skleněné trubice; byl tedy význam jejich čistě vědecký, poněvadž se jich mimo trubici nedalo nijak použiti, jelikož sklem byly úplně pohlcovány. Byla tudíž obrácena pozornost k tomu, zda by nebylo možno dostati je nějak z trubice ven, a tu první byl Lenard, jenž ukázal, že paprsky kathodové procházejí skutečně ven tenounkým plíškem aluminiovým do stěny trubice vtaveným , čímž bylo dokázáno, že paprsky kathodové mohou sice vznikati jen v ústředí velice zředěném, ale působiti mohou i ve vzduchu za obyčejného tlaku. Provedenými pokusy se pak ukázalo, že kathodové paprsky nesou s sebou náboj záporné elektřiny, jež přímočaře přechází ohromnou rychlostí od kathody k anodě.

Jelikož však vždy vedle záporné elektřiny máme též elektřinu kladnou, naskýtá se otázka, kde asi je ta to elektřina? Ta jest též uvnitř trubice, ale dá se mnohem nesnadněji pozorovati. Poměrně nejjednodušeji se o ní přesvědčíme, uděláme-li v kathodě otvory a na tyto otvory připájíme malé trubičky (kanálky); potom lze pozorovati, že od anody směřují ke kathodě jakési paprsky, jež nazýváme paprsky kanálovými, které mají sice slabší, leč jinak podobné účinky jako paprsky kathodové, ale magnetem odchylují se na druhou stranu, což nasvědčuje tomu, že jedná se zde o výboj kladné elektřiny.

Jak bylo uvedeno, podařilo se Lenardovi vyvěsti kathodové paprsky aluminiovým plíškem z trubice, ale objev ten nevyvolal nějakého zvláštního vzrušení, ačkoliv byl vlastně již předchůdcem objevu Röntgenova, neboť zde též hmotou, pro obyčejné světlo neprostupnou, procházely zvláštní paprsky. Za to však ohromný rozruch způsoben byl za nedlouho. Bylo to 8. listopadu 1895, kdy Röntgen, tehdy ještě professor ve Würzburgu, konaje pokusy se vzduchoprázdnými trubicemi úplně papírem zakrytými, poznal, že stínítko, pokryté látkou fluorescenční (obyčejně kyanidem platičitobarnatým), světélkovalo, ačkoliv bylo dosti daleko od nich vzdáleno. Viděl tedy, že takto jsou objeveny paprsky, jež pronikají papírem, a při dalším zkoumání poznal, že nejen papír, nýbrž i jiné látky jsou jimi prozařovány, kdežto některé zase nikoliv nebo zcela nepatrně, kterážto okolnost vzbudila pak ohromný zájem v nejširších vrstvách a získala novému objevu neobyčejnou populárnost. R. 1896 dne 6. ledna předvedl Röntgen po prvé ve Würzburgu tyto paprsky širšímu kruhu fysiků a netrvalo dlouho, pokusy ty všude byly opakovány a nové a nové zajímavé podrobnosti objeveny. Snad mnohý z čtenářů se pámatuje, jaký údiv vzbuzovaly před léty fotografie kostry jednotlivých částí lidského živoucího těla, jak všude byly vystavovány takovéto obrazy, které vznikly jen tou podivuhodnou prostupností těchto nových paprsků, jež nazvány byly X -paprsky anebo po objeviteli paprsky Röntgenovy.

Vyložme si, jak takový obraz vznikne. Řekli jsme již, že paprsky Röntgenovy mají tu vlastnost, že dopadnou-li na vhodné látky, vzbuzují v nich světélkování; vedle toho mají však i účinky chemické, působíce velmi mohutně na fotografickou desku. Ale neprocházejí všemi hmotami stejně, nýbrž přibližně lze říci, že propustnost jednotlivých hmot při téže tlouštce záleží na jejich hustotě; čím je těleso hutnější, tím méně paprsků Röntgenových propouští. Tak na př. dřevem projdou, kovem nikoli, a proto lze zcela dobře najiti, jaké kovové předměty jsou uzavřeny v dřevěné nebo papírové neprůhledné skřínce. Podobně procházejí masem, kdežto kostmi jen málo, a proto dá se pozorovati obraz kostry bud na stínítku fluorescenčním nebo na fotografické desce. Tu kosti objevují se jako temné stíny, měkké části těla jsou pak značně světlejší, a některé snad do těla vniklé předměty dají se tím snáze a zřetelněji rozeznati, čím je menší jejich propustnost. Zvláště však dají se tak nalézti kovové předměty (koule, broky, jehly atd.), dají se poznati zlomeniny a p., pročež staly se Röntgenovy paprsky neocenitelnou pomůckou lékaře, jenž může takto velice rychle bez dlouhého bolestného vyšetřování určiti polohu vniklého tělesa nebo povahu zlomeniny. Je tedy pochopitelno, že v krátké poměrně době snad všechny lékařské chirurgické kliniky byly opatřeny přístroji pro zkoumání lidského těla Röntgenovými paprsky.

Nyní naskýtá se otázka: Jak možno to vše pozorovati? Dvojím způsobem: buď pomocí fosforescenčního stínítka anebo pomocí fotografie. Pozorujeme-li na př. ruku pomocí fosforescenčního stínítka, obalíme lampu Röntgenovou černým suknem, aby záření skla nám nevadilo v pozorování (pozorujeme v tmavé místnosti), ruku dáme blízko k lampě a na ruku položíme stínítko, světlou plochou obrácené k pozorovateli. Pak paprsky z lampy jdoucí prostupují rukou a na stínítku objeví se přesná kresba kostry.

Výhoda této úpravy spočívá v tom, že možno každou věc propátrati velmi rychle, baže možno zde pozorovati např. i srdce lidské v pohybu, ale nevýhoda zase je ta, že jemné podrobnosti ujdou naprosto naší pozornosti. Jedná-li se nám tedy o podrobné vyšetření, užijeme vždy raději fotografického zobrazení, které má kromě toho ještě tu výhodu, že fotografie zůstane stále po ruce jako trvalý doklad toho, co se dalo pozorovati. Úprava pro fotografování je velmi jednoduchá. Pod Röntgenovu lampu do vhodné vzdálenosti položí se citlivou vrstvou vzhůru fotografická deska, uzavřená v kasetě anebo zabalená v černém papíře, a přímo n a tu to desku dá se předmět, jejž chceme fotografovati; to lze provésti třeba i při denním světle, které na zabalenou desku nemůže míti žádného účinku. Potom se deska v temné komoře obyčejným způsobem vyvolá a ustálí, čímž obdržíme negativní obrázek Röntgenovy stínokresby, tedy na př. při fotografii ruky světlé kosti a temné pozadí. Při prvních pokusech bylo nutno exponovati desku dlouho, mělo-li se dosáhnouti zdařilých obrázků, ale v nové době, kdy se užívá zdrojů elektřiny o velkém napětí a zdokonalených lamp Röntgenových, klesla exposice velmi značně, takže lze na př. nyní obdržeti velmi zdařilou fotografii hrudního koše při exposici již 1 nebo 2 vteřin.Ještě je nutno se zmíniti o tom, jakých lamp se používá pro vyvození paprsků Röntgenových. Původní lampy byly obyčejné lampy Crookesovy, u nichž bylo východiskem paprsků Röntgenových ono místo skleněné trubice, kam paprsky kathodové dopadly. Ale když se ukázalo, že zdrojem paprsků Röntgenových je každé těleso, na které dopadnou paprsky kathodové, ať již je postaveno uvnitř trubice, nebo ať již je to stěna té trubice samotna, počaly se trubice hotoviti jinak. Proti kathodě (obr. 2.) staví se totiž šikmo kovová destička (obyčejně platinová), zvaná antikathoda, na niž paprsky kathodové dopadají, a tím ta to destička stává se zdrojem paprsků Röntgenových, které pak skleněným obalem vycházejí na venek.

Obraz 2. představuje lampu Röntgenovu nejobvyklejšího tvaru. Kathoda a i anoda c jsou z hliníku čili aluminia (chemická značka Al),antikathoda b pak z platiny (chem. značka Pt). Anoda i antikathoda jsou dohromady spojeny drátem + a připojeny ke kladnému pólu induktoru, kathoda pak k záporněmu pólu. Tvar elektrod může sice bý ti různý, ale podle nabytých zkušeností ukázalo se, že je nejvýhodnější, má-li kathoda tvar asi takový, jaký vidíme na obrázku.

Chceme-li dosíci totiž stínokreseb co nejostřejších, musí zdroj paprsků býti co nejužší, poněvadž jinak by se obrázky objevily velmi rozmazané. Za tím účelem dává se kathodě tvar malé kulové mističky, odkudž se kathodové paprsky sbírají do jediného bodu, ohniska, a přibližně do něho staví se antikathoda, čímž skutečně zdroj paprsků Röntgenových omezuje se na plošku co nejmenší. Trubice Röntgenovy mohou býti vyčerpány buď více nebo poněkud méně; v prvním případě zovou se tvrdé, v druhém měkké. Tyto vydávají paprsky, které jsou hustým i tělesy snadno pohlcovány, tak že dávají např. obrázky ruky velmi pěkné, s ostře vyznačenými rozdíly mezi kostmi a masem; tvrdé trubice vysílají paprsky, které jsou poměrně málo pohlcovány a proto obrazy těla lidského nejsou příliš zřetelné. Lze tedy použiti trubic různě tvrdých jen k účelům zcela určitým. Ale ukázalo se, že každá trubice, pracuje-li se s ní dosti dlouho, stává se příliš tvrdou. Je tedy nutno ji po jisté době upotřebení zahoditi? Nikoliv, neboť byla nalezena různá opatření, jimiž lze velikou tvrdost zmírniti tím, že trochu plynu vpustíme dovnitř trubice.Uvedli jsme též, že paprsky kathodové jeví značné účinky tepelné; aby tedy ta to okolnost nebyla trubici na škodu, dělá se antikathoda dosti veliká, aby teplo vzniklé mohlo se rozšíříti na větší povrch.

Z uvedeného je patrno, že význam Röntgenových paprsků zejména v lékařství je neocenitelný, ale nutno na to upozorniti, že vliv jejich na lidské tělo je také v mnohém ohledu škodlivý. Vznikají na př. jejich působením nebezpečné kožní záněty a pod., tak že každý, kdo pracuje s těmito paprsky, má hleděti k tomu, aby co nejvíce tělo své před nimi chránil předměty kovovými, nejlépe olověnými, jež velmi nepatrně paprsky tyto propouštějí.

Avšak tím, co jsme dosud uvedli, nejsou vyčerpány všechny vlastnosti paprsků Röntgenových.

Click here for reuse options!
Copyright 2017 Magazin Abeceda
    Kdo jsem: Duchovní dědic strakonických Pánů erbu střely, který si přivlastnil další jméno v pořadí, tedy Bavor ze Strakonic toho jména pátý (Bawor de Straconicz eius nomine quintus) Erb rodu: střela ve zlatém poli Osobní zvíře: jezevec Profese: stavař, momentálně SVČ, podle Politically correct zvaný "prase" - pracující senior Záliby: historie, architektura a obojí dohromady Spolubydlící: manželka, pes, kočka a dva kocouři
    Reklama