CÁC PHỔ RONTGEN CỦA NGUYÊN TỬ
Có một lần nhà vật lý Đức Wilhelm Konrad Rontgen (1845 - 1923) tình cờ bỏ quên chiếc caxet (hộp) đóng kín, trong có tấm phim, ở gần một dụng cụ đo trong phòng thí nghiệm của mình. Một thời gian sau ông thấy rõ là phim đã bị nhiễm sáng. Rất đỗi ngạc nhiên Rontgen đã tiến hành một loạt thí nghiệm để chứng tỏ rằng ông đã gặp một loại bức xạ chưa được biết đến. Và thế là vào năm 1895 tia X (theo cách gọi của nhà bác học, là tia chưa biết, về sau người ta đặt tên là tia Rơntgen) đã được phát hiện. Năm 1901 do khám phá này Rontgen đã là nhà vật lý nhận giải Nobel.
Khám phá ra tia X của Rontgen đã làm nhiều nhà nghiên cứu quan tâm. Bước tiến quan trọng nhất trong lĩnh vực này được thực hiện bởi một người Anh có tên là Charles Barkla (1877 - 1944), người đã chứng minh được bằng thực nghiệm rằng, bức xạ Rontgen là các sóng điện từ có bước sóng nhỏ hơn bước sóng của ánh sáng khả kiến và các tia tử ngoại. Rontgen đã nghiên cứu cái gọi là bức xạ Rontgen hãm. Nó xuất hiện trong ống catôt trong va chạm của các electron với anôt và có phổ liên tục (dải bước sóng rộng). Nhưng Barkla còn phát hiện thêm một cái gì đó: nếu cho các tia Rontgen tác dụng lên các nguyên tử của một nguyên tố nào đó, thì các nguyên tử tự nó bắt đầu phát ra các tia nào đó có các bước sóng xác định không giống nhau ở các nguyên tố khác nhau. Nói cách khác, mỗi nguyên tố đã có sẵn một phổ bức xạ Rơntgen đặc trưng riêng của mình giống như các quang phổ vạch nhưng nằm ở một dải bước sóng khác.
Chính Barkla, và một người Anh nữa tên là Henry Moseley (1887 - 1915), thêm một người Thụy Điển là Karl Manne Georg Siegbahn (1886 - 1978) và nhiều nhà vật lý khác... đã nghiên cứu tỉ mỉ các phổ đặc trưng của các nguyên tố và tìm cách phân loại chúng. Lý thuyết lượng tử đã có cách giải thích các phổ này. Nếu photon Rôntgen đánh bật một electron khỏi các giới hạn nguyên tử từ một lớp nào đó trong các lớp electron nằm thấp hơn, thì một trong số electron nằm ở các lớp cao hơn (có năng lượng lớn hơn), liền chuyển tới vị trí được giải phóng và theo các tiên đề Bohr nó phát ra một photon mới bước sóng nằm trong dải Rontgen đặc trưng. Bước sóng của photon này phụ thuộc vào việc electron nào đến chiếm vị trí của electron vừa bị bứt ra khỏi nguyên tử, chính vì vậy mà một và cùng một electron bức khỏi nguyên tử lại làm xuất hiện cả một dãy phổ bức xạ đặc trưng. Ví dụ, nếu electron bị bứt ra lớp với n = 1, thì sẽ bức xạ một vạch nào đó của dãy K; nếu từ lớp với n = 2 ta có vạch thuộc dãy L, còn từ lớp với n = 3 ta có vạch thuộc dãy M,…
Ngoài bức xạ hãm và bức xạ đặc trưng còn có một biến dạng của bức xạ Rontgen. Nếu một chùm electron rất nhanh rơi vào một từ trường mạnh, quỹ đạo của các hạt bị uốn cong đột ngột. Đồng thời, cũng như trong chuyển động có gia tốc bất kỳ của các điện tích, sẽ xuất hiện sự bức xạ điện từ xincrôtron (synchrotron) (lần đầu tiên người ta quan sát được trên máy gia tốc xincrôtron một trong những loại máy gia tốc các hạt tích điện). Các bước sóng của bức xạ xincrôtron có thể khác nhau tuỳ thuộc vào cường độ của từ trường. Rất ít khi chúng nằm trong các giới hạn của dải Rontgen mà thường gần với dải bước sóng cực tím. Bức xạ này được gọi là bức xạ Rontgen mềm.
