รังสีเอกซ์

รังสี เอกซ์ ( x - rays )

คำนำ หนั งสืออิเล็กทรอนิ กส์ (E-book) วิชาฟิสิกส์ เรื่อง รังสีเอกซ์ (x - rays) มีจุดประสงค์เพื่อ ศึกษาหาความรู้ และ ใช้ประโยชน์ ในการศึกษา ผู้จัดทำหวังว่า หนั งสืออิเล็กทรอนิ กส์ (E-book) เล่มนี้ จะเป็นประโยชน์ ต่อผู้สนใจ ที่จะศึกษาเรื่อง รังสีเอกซ์ (x - rays) หากมีข้อแนะนำหรือข้อผิดพลาดประการใด ผู้จัดทำจึงขออภัยมา ณ ที่นี้ ด้วย ผู้จัดทำ นางสาว พรณาวรรณ บุญติ๊ด เลขที่ 34 ชั้น ม.6/2

สารบัญ เนื้ อหา หน้ า ความหมายรังสี เอกซ์ 1-2 ประเภทของรังสี เอกซ์ 3 การค้นพบรังสี เอกซ์ 4 ประโยชน์ ของรังสี เอกซ์ 5

ความหมายของรังสี เอกซ์ รังสีเอกซ์เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิ ดหนึ่ ง เช่นเดียวกับคลื่นไมโครเวฟ อินฟราเรด แสงขาว อัลตราไวโอเลต และรังสีแกมมา โดยรังสีเอกซ์ เป็นรังสีที่มีพลังงานสูง มีสมบัติบางประการ เหมือนคลื่น และสมบัติบางประการเหมือนอนุภาค มีความยาวคลื่นอยู่ในช่วง 0.01-10 นาโนเมตร ซึ่งเป็นความยาวคลื่นที่อยู่ระหว่างรังสี อัลตราไวโอเลตกับรังสีแกมมา และมีความถี่อยู่ใน 16 19 ช่วง 3x10 ถึง 3x10 Hz

แหล่งกำเนิ ดของรังสีเอกซ์ตามธรรมชาติ ได้แก่ ก๊าซเรดอน ปรากฏการณ์ฟ้าผ่า และรังสีคอสมิก ซึ่งเกิดจากการเปลี่ยนแปลงระดับชั้นพลังงานของ อิเล็กตรอน (ออบิทัล) ที่อยู่รอบนิ วเคลียสเมื่อได้รับ การกระตุ้น แต่มันจะพยายามกลับสู่สภาวะปกติโดย การย้ายจากระดับชั้นพลังงานที่สูงกว่าไปอยู่ในระดับ ชั้นพลังงานที่ต่ำกว่าของอิเล็กตรอน และปลดปล่อย พลังงานจำนวนหนึ่ งออกมา พลังงานนี้ เป็นพลังงาน พิเศษที่อยู่ในรูปแบบของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า หรือ โฟตอน เรียกว่า รังสีเอกซ์ (x-rays)

1. ฮาร์ดเอกซเรย์ (Hard x-rays) เป็นรังสีเอกซ์ที่มีพลังงานสูง มากกว่า 5-10 keV จึงมีอำนาจในการทะลุทะลวงสูง มักถูกนำมาใช้ ทางการแพทย์ เช่น การเอกซเรย์กระดูก เนื่องจาก มันมีอำนาจทะลุทะลวงเนื้ อเยื่อแต่ไม่สามารถผ่าน กระดูกได้ และรักษาความปลอดภัยในสนามบิน เช่น การตรวจหาวัตถุต้องสงสัย ประเภทของรังสี เอกซ์ 2. ซอฟต์เอกซเรย์ (Soft x-rays) เป็นรังสีเอกซ์ ที่มีพลังงานต่ำกว่าฮาร์ดเอกซเรย์ จึงมีอำนาจทะลุ ทะลวงน้ำได้ลึกประมาณ 1 ไมโครเมตรเท่านั้น

การค้นพบรังสี เอกซ์ วิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน วิลเฮล์ม คอนราด เรินต์เกน (Wilhelm Conrad Roentgen) ค้นพบรังสีเอกซ์โดยบังเอิญในปี 1895 จากการ ศึ กษารังสี แคโทดภายในหลอดสุญญากาศ เขาตั้งข้อสังเกตว่ามีรังสีชนิ ดหนึ่ งที่มองไม่เห็นและ มีอำนาจทะลุทะลวงสูง และเรียกมันว่า รังสีเอกซ์ อย่างไรก็ตาม เป็นโชคดีของเรินต์เกนที่ไม่ได้รับ อันตรายจากรังสีเอกซ์แต่อย่างใด เนื่ องจาก อุปกรณ์ทดลองมีส่วนป้องกันเขาไว้ โดยหลังการ ค้นพบรังสีปริศนาที่เขาเรียกว่า รังสีเอกซ์ ในห้อง ทดลอง เรินต์เกนยังคงทำการศึกษาถึงอำนาจ ทะลุทะลวงของมันต่อไป และได้ถ่ายภาพมือภรรยา ของเขาด้วยรังสี เอกซ์ไว้เป็นภาพแรกด้วย

ประโยชน์ ของรังสี เอกซ์ ความเสียสละของนั กวิทยาศาสตร์นำมาซึ่งการ ค้นพบที่เป็นประโยชน์ ของมวลมนุษยชาติ โดยเฉพาะประโยชน์ ทางการแพทย์ เพราะ ภายหลังมีการนำรังสีเอกซ์มาใช้ในการวินิ จฉัย ทางการแพทย์ เช่น การตรวจหามะเร็งปอด นิ่ วในไต การถ่ายภาพโครงสร้างกระดูกและฟัน ตลอดจนนำมาใช้ในการรักษา ซึ่งเกิดจากการที่ Emil Grubbe จาก Hahnemann Medical College สังเกตว่า ผิวหนั งที่มือของเขาหลุดลอก หลังจากวางมือบนเครื่องผลิตรังสีเอกซ์ เขาจึง แนะนำให้ทดลองใช้รังสี เอกซ์กับผู้ป่วยมะเร็ง เต้านมที่หมดหวังในการรักษาแล้ว และผล ปรากฏว่ามะเร็งของเธอหดเล็กลงและดูเหมือน อาการจะดีขึ้น การรักษาด้วยรังสีเอกซ์จึงถือ กำเนิ ดขึ้น นอกจากนี้ ยังมีการใช้ประโยชน์ จากรังสีเอกซ์อีก มากมายอย่างการถ่ายภาพรังสี อุตสาหกรรม การรักษาความปลอดภัยสนามบิน การสร้างสรรค์งานศิลปะ การถ่ายภาพทาง ดาราศาสตร์ เป็นต้น

แบบทดสอบ 1. ผู้ค้นพบรังสีเอ็กซ์คือใคร ก.เฮิร์ตซ์ ข.ไอน์ สไตน์ ค.เรินเกนท์ ง.เบคเคอเรล 2. เครื่องมือที่ใช้ทดลองแล้วทำให้พบรังสีเอกซ์เป็นครั้งแรกคืออะไร ก.หลอดทีวี ข.หลอดรังสี คาโทด ค.หลอดโฟโตอิเล็กตริก ง.สารรังสี 3.ความถี่ของคลื่นรังสีเอกซ์ในหน่ วยเป็นเฮิร์ตซ์ ก.1014 ข.น้ อยกว่า 1018 ค.มากกว่า 10 18 ง.1022 ขึ้นไป 4.ความต่างศั กย์ไฟฟ้าที่ใช้ในหลอดรังสี เอกซ์เป็นโวลต์อยู่ใน ระดับขนาดใด ก.105 ข.104 ค.103 ง.102 5.รังสี เอกซ์มีคุณสมบัติอะไร ก.ทำให้อากาศเกิดการแตกตัวเป็นประจุไฟฟ้าบวก ข.เบี่ยงเบนในสนามแม่เหล็ก ค.ทะลุทะลวงวัตถุได้มาก ง.ไม่มีประจุ, มีมวลเกือบเท่าอิเล็กตรอน

แบบฝึกหัด 1.รังสี เอ็กซ์มีคุณสมบัติอย่างไร 2.การเกิดรังสี เอ็กซ์เกิดจากกระบวนการอย่างไร 3.ในปัจจุบันเราใช้รังสีเอ็กซ์ทำประโยชน์ อะไรได้ บ้าง 4.เราจะหาค่าความถี่ของรังสีเอ็กซ์อย่างง่าย ๆ ได้อย่างไร 5.รังสี เอ็กซ์ที่แพทย์ใช้ฉายเอ็กซ์เรย์ทั่วร่างกาย หรือฉายอวัยวะเฉพาะแห่ง เช่น หัวกระโหลก, กระเพาะอาหาร, ปอด ฯลฯ มีลักษณะเหมือนกัน หรือต่างกันอย่างไร

เฉลยแบบทดสอบ 1. ผู้ค้นพบรังสีเอ็กซ์คือใคร ก.เฮิร์ตซ์ ข.ไอน์ สไตน์ ค.เรินเกนท์ ง.เบคเคอเรล เฉลย : ค.เรินเกนท์ 2. เครื่องมือที่ใช้ทดลองแล้วทำให้พบรังสีเอกซ์เป็นครั้งแรกคืออะไร ก.หลอดทีวี ข.หลอดรังสี คาโทด ค.หลอดโฟโตอิเล็กตริก ง.สารรังสี เฉลย : ข.หลอดรังสีคาโทด 3.ความถี่ของคลื่นรังสีเอกซ์ในหน่ วยเป็นเฮิร์ตซ์ ก.1014 ข.น้ อยกว่า 1018 ค.มากกว่า 10 18 ง.1022 ขึ้นไป 18 เฉลย : ค.มากกว่า 10 4.ความต่างศั กย์ไฟฟ้าที่ใช้ในหลอดรังสี เอกซ์เป็นโวลต์อยู่ใน ระดับขนาดใด ก.105 ข.104 ค.103 ง.102 เฉลย : ก. 105 5.รังสี เอกซ์มีคุณสมบัติอะไร ก.ทำให้อากาศเกิดการแตกตัวเป็นประจุไฟฟ้าบวก ข.เบี่ยงเบนในสนามแม่เหล็ก ค.ทะลุทะลวงวัตถุได้มาก ง.ไม่มีประจุ, มีมวลเกือบเท่าอิเล็กตรอน เฉลย : ค.ทะลุทะลวงวัตถุได้มาก

เฉลยแบบฝึกหัด 1.รังสี เอ็กซ์มีคุณสมบัติอย่างไร รังสีเอ็กซ์มีอำนาจทะลุทะลวงสูง ทำให้อากาศเกิด การแตกตัวเป็นประจุไฟฟ้าได้เล็กน้ อย 18 เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่มากกว่า 10 เฮิร์ตซ์ 8 มีอัตราเร็ว 3x 10 เมตร/วินาที 2.การเกิดรังสี เอ็กซ์เกิดจากกระบวนการอย่างไร รังสี เอ็กซ์อาจจะเกิดการเปลี่ยนพลังงานของ อิเล็กตรอน ซึ่งมีความเร็วสูงเมื่อวิ่งเข้าไปใกล้อะตอม ขนาดใหญ่หรือเกิดจากการที่อิเล็กตรอนในอะตอม ขนาดใหญ่เปลี่ยนวงโคจรของพลังงานอิเล็กตรอน ทำให้จ่ายพลังงานออกมาในรู ปรังสี เอ็กซ์ก็ได้ 3.ในปัจจุบันเราใช้รังสีเอ็กซ์ทำประโยชน์ อะไรได้ บ้าง มีการใช้รังสีเอ็กซ์ทำประโยชน์ ได้มากมาย เช่น ใช้วิเคราะห์ทางการแพทย์ ใช้ถ่ายภาพเพื่อตรวจสอบ คุณภาพของวัตถุทางอุตสาหกรรม ใช้ในการพัฒนาทาง พันธุกรรมในการเกษตร ใช้ศึกษาโครงสร้างของผลึก เป็นต้น

เฉลยแบบฝึกหัด 4.เราจะหาค่าความถี่ของรังสีเอ็กซ์อย่างง่าย ๆ ได้อย่างไร รังสีเอ็กซ์เกิดจากพลังงานไฟฟ้า รังสีเอ็กซ์จะมีค่า พลังงานสูงสุดตามสมการ E=h fMax = eV f Max = eV h 5.รังสี เอ็กซ์ที่แพทย์ใช้ฉายเอ็กซ์เรย์ทั่วร่างกาย หรือฉายอวัยวะเฉพาะแห่ง เช่น หัวกระโหลก, กระเพาะอาหาร, ปอด ฯลฯ มีลักษณะเหมือนกัน หรือต่างกันอย่างไร เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่สูงเหมือนกัน อัตราเร็วเท่ากัน แต่มีพลังงานต่าง ๆ กันไปตามความ จำเป็น ในการใช้ประโยชน์ แต่ละแบบ หรือกล่าวได้ว่า เป็นรังสี เอ็กซ์ที่เกิดจากการเร่งอิเล็กตรอนด้วยความ ต่างศักย์ไฟฟ้าต่าง ๆ กัน

จัดทำโดย นางสาว พรณาวรรณ บุญติ๊ด ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6/2 เลขที่ 34 เสนอ อาจารย์ ไพโรจน์ ขุมขำ โรงเรียนชาติตระการวิทยา สำนั กงานเขตพื้นที่การศึกษามัธยมศึกษา พิษณุโลก อุตรดิตถ์