Welche Eigenschaften hat die von Röntgen entdeckte Strahlung? Wie das sichtbare Licht besteht Röntgenstrahlung aus elektromagnetischen Wellen. Ihr Spektrum reicht von 0,001 bis zehn Nanometer Wellenlänge. Damit liegt sie zwischen dem ultravioletten Licht und der noch energiereicheren, kurzwelligeren Gammastrahlung, mit der sie sich in weiten Teilen überschneidet. Im Unterschied zur Gammastrahlung entsteht die Röntgenstrahlung allerdings nicht durch Vorgänge im Atomkern, sondern in der Hülle der Atome. Sie kommt durch hochenergetische Elektronenprozesse zustande.
Beschleunigte Elektronen
Die von Röntgen entdeckte Strahlung lässt sich künstlich in einer sogenannten Röntgenröhre erzeugen. In dieser luftleeren Glasröhre wird zwischen zwei Elektroden eine hohe Spannung angelegt und der Minuspol, die Kathode, stark erhitzt. Dadurch werden Elektronen frei und zur gegenüberliegenden Anode hin beschleunigt. Am Anodenmaterial wird ein Teil der dort auftreffenden Teilchen von den positiv geladenen Atomkernen angezogen und schlagartig abgebremst. Dabei wird Energie als Wärme und Bremsstrahlung frei, einer Form der Röntgenstrahlung mit kontinuierlichem Spektrum.
Parallel dazu entsteht sogenannte diskrete oder charakteristische Röntgenstrahlung: Die in der Röhre beschleunigten Elektronen schlagen Elektronen aus den inneren Schalen der Atome des Anodenmaterials heraus. Es entstehen Lücken, die von Elektronen aus weiter außenliegenden Schalen geschlossen werden. Die bei diesem Elektronenübergang freiwerdende Energie liegt typischerweise im Röntgenbereich. In der Natur entsteht die hochenergetische Strahlung zum Beispiel in Gewitterblitzen oder weit von der Erde entfernt im All.
Die Dichte ist entscheidend
Röntgenstrahlung ist für das menschliche Auge unsichtbar, kann aber bestimmte Stoffe zum Fluoreszieren anregen. Dies passiert mitunter auch im sichtbaren Wellenlängenbereich – das erklärt, warum Wilhelm Conrad Röntgen den Strahlen durch Leuchterscheinungen auf die Spur kommen konnte.
