In het algemeen is een straal een door een nauwe opening heen gedreven stroom eener vloeistof of korrelige of poedervormige vaste stof. Straal eener golf heet elke rechte lijn, getrokken van het punt waar de golf ontstaat naar een punt der golf.
De S. geven derhalve de voortplantingsrichtingen der golven aan. Hebben deze stralen betrekking op het licht, dan spreekt men van licht- of optische S., hebben zij betrekking op de warmte, dan van warmte- of thermische S. De S. van het zonlicht noemt men kortweg zonnestralen. In dezelfde middenstof planten alle soorten van ,S. zich in alle richtingen rechtlijnig voort; aan de grenzen van een andere middenstof worden zij gedeeltelijk in de oude middenstof teruggeworpen (reflexie); gedeeltelijk dringen zij gebroken (straalbreking) in de nieuwe middenstof door. De wetten der licht- en warmtestraling, voor zoover deze een gevolg zijn van temperatuurverhooging, heeten stralingswetten. Lichtstralen zijn niets dan warmtestralen met kleine golflengte, waarvoor het oog gevoelig is.
Behalve deze zg. temperatuurstraling (licht- en warmtestraling) is er nog een licht dat een gevolg is van fluorescentie en phosphorescentie; hiervoor gelden de stralingswetten niet, uitgenomen de eerste wet van elke straling: dat de van een stralenbron gelijkmatig naar alle zijden uitgaande straling gelijkmatig afneemt (omgekeerd evenredig aan het vierkant van den afstand van de bron). Tempera tuurstraling (licht- en warmtestraling) is naar de tegenwoordige opvatting een electromagnetisch proces in de lichtether. In de lichtether verbreidt zich de energie van de stralende bron met de snelheid van het licht, om daar, waar zij op stoffelijke lichamen stuit, deels weder in warmte of licht omgezet en voor de rest geabsorbeerd te worden. Een lichaam, dat de stralen ten volle absorbeert, welks absorptievermogen = 1, is zwart (G. Kirehhoff). De door de oppervlakte van een lichaam uitgestraalde warmte heet het emissievermogen van dat lichaam.
Dit emissievermogen is evenredig aan het absorptievermogen bij 'dezelfde temperatuur (wet van Kirehhoff). Behalve haar waarde voor de wetenschap hebben de stralingswetten ook beteekenis voor de verlichtingstechniek. Zij hebben geleerd, dat een lichtbron in economisch opzicht het best is wanneer zij de hoogste temperatuur heeft en zich in het zichtbare gedeelte van het spectrum als een zwart lichaam gedraagt.
Kathodenstralen, noemt men het door electrische ontlading opgewekte lichtverschijnsel, dat optreedt in Geisslersche buizen, waarin de verdunning van het gas zoodanig is, dat de druk nog slechts ongeveer 1 millioenste atmospheer bedraagt. De Kathodenstralen, ook wel kathodenlicht geheeten, zijn in 1869 door W. Hittorf ontdekt. Hun naam hebben deze stralen hiervan, dat zij uitgaan van de kathode van het toestel, bestaande uit een, in den glazen wand ingesmolten stuk metaal (platina of aluminium). Haar eigenschappen zijn de volgende. Zij breiden zich in het verdunde gas rechtlijnig uit, totdat zij op een hindernis, een lichaam van grootere dichtheid, stuiten: is dit de glazen wand van de buis, dan vertoont zich hieraan een levendige fluorescentie.
Evenals het glas worden ook andere lichamen aan het fluoresceeren gebracht, terwijl lichamen met het vermogen v. phosphorescentie onder den invloed der kathodenstralen sterk beginnen te pliosphoresceeren. De K. oefenen ook scheikundige werkingen uit, en hun aanwezigheid kan langs photographischen weg worden aangetoend. Concentreert men de K. op een stuk platina, dan wordt dit gloeiend. Crookes heeft ook mechanische werkingen der K. waargenomen; kleine radertjes, in de ruimte met verdund gas opgesteld, worden door de K. in beweging gebracht. Een merkwaardige eigenschap der K. is verder, dat haar richting door magnetische krachten veranderd kan worden (een magneet, nabij de glazen buis gebracht verandert de rechtlijnige baan der K. in een kromlijnige). Evenzoo werken ook electrostatische krachten op de baan der K. in.
H. Hertog, E. Wiedemann en H. Ebert (1892) hebben uitgemaakt dat de K. door zeer dunne metaalplaten heendringen. Daarop gelukte het Ph. Lenard, de K. door invoeging van een venstertje van aluminiumfoelie in de glazen buis, daaruit over te brengen in de dampkringslucht.
Alsnu konden haar eigenschappen nader onderzocht worden. Lenard onderzocht allereerst de verzwakking (absorptie), welke zij ondergaan bij den doorgang door lichamen als gassen, papier, glas, metalen enz.; de uitkomsten vergelijkende, bevond hij deze verzwakking merkwaardigerwijze bijna evenredig aan het soortelijk gewicht der betreffende lichamen. Bij het bestudeeren der K. kwam Röntgen tot de ontdekking der Röntgenstralen; de meeningen omtrent het eigenlijke wezen der K. zijn sedert hare ontdekking reeds herhaaldelijk veranderd. Tegenwoordig wordt vrijwel algemeen de van Crookes afkomstige emissie-theorie aangenomen, volgens welke de K. uit deeltjes bestaan, die geladen met negatieve electriciteit de kathode verlaten. Uit de grootte van de afwijking, onder den invloed van bekende magnetische en electrostatische krachten heeft men berekend dat de snelheid, waarmee de deeltjes van de kathode worden weggeslingerd, zeer groot is en die des lichts nabij komt.
Kanaalstralen, een door Goldstein ontdekte soort van stralen. Neemt men in een Geisslersche buis als kathode een, op de manier van een zeef doorboorde schijf, welke de ruimte der buis in twee gedeelten verdeelt, waarvan een de anode bevat, dan ontstaan in dit gedeelte, bij voldoende verdunning van de lucht kathodenstralen, en in het andere gedeelte de K., die schijnbaar uitgaan van de gaatjes in de kathoden, zich rechtlijnig uitbreiden en in de lucht een geelachtige kleur hebben. Van het wezen dezer stralen weet men nog niets bepaalds. Volgens Wien en anderen heeft men in dezelve positief geladen deeltjes te zien, die zich van de omgeving der anode naar de kathode en door de openingen daarin naar buiten begeven, een opvatting die door den ontdekker in twijfel wordt getrokken.
Röntgenstralen of X-stralen (zie ook Röntgen) ontstaan wanneer men op een vast lichaam kathodenstralen laat vallen. Omtrent den eigenlijken aard der R. is, in in weerwil van de vele onderzoekingen, daaromtrent reeds gedaan, nog niets met zekerheid bekend. Bestaat het lichaam, waarmee de kathodenstralen worden opgevangen (het doelmatigst is platina), uit een vlakke plaat, dan breiden zij van de plaat zich rechtlijnig uit, en doordringen alle lichamen, zelfs dikke houtlagen en dunne metaalplaten, zonder merkbaar te verzwakken. Met het licht hebben zij het vermogen gemeen, fluorescentie op te vlekken, photographische werkingen uit te oefenen en geëlectriseerde lichamen te ontladen. Deze laatste eigenschappen kunnen dienen om haar aanwezigheid te bewijzen en voor het relatief meten harer intensiteit. In ruimeren kring begonnen de R. de aandacht en de belar^ stelling te trekken toen gebleken was d. met behulp dezer stralen photographische opnemingen kon doen van het inwendige van lichaamsdeelen; daar de R. door de vleeschdeelen veel sterker worden doorgelaten dan door de beenderen, verkrijgt men op de photographie van een zoo opgenomen lichaamsdeel een scherp silhouet van de beenige deelen ervan (zie bijgaande plaat).
Röntgen’s waarnemingen zijn door talrijke onderzoekingen van andere natuurvorschers reeds aanmerkelijk aangevuld. Bewezen is thans het volgende. De R. ontstaan, wanneer op een vast lichaam (anti-kathode geheeten) kathodenstralen vallen. Haar intensiteit hangt af van de intensiteit van de kathodenstralen en v. d. graad van verdunning van het gas in de Geisslersche (Hittorfsche) buis. Naar gelang de gasdruk in de buis hooger of lager is, noemt men de buis zacht of hard. De graad van hardheid is van invloed op de eigenschappen der R.
De anti-kathode wordt meestal vervaardigd van platina, eerstens wijl dit bijzondere krachtige R. uitzendt, en verder ook omdat de anti-kathode een sterke verhitting, n.l. tot den graad der witgloeihitte, moet kunnen doorstaan. Daar echter gloeiend platina de eigenschap heeft, gassen te absorbeeren, worden de buizen bij lang gebruik van zelf harder, en moet er voor een regeling van den gasdruk binnen in het toestel gezorgd worden. De R. breiden zich uit in rechte lijnen, evenals de lichtstralen, en doen daardoor scherpe schaduwbeelden ontstaan. Blondlot heeft aangetoond, dat de snelheid, waarmee de R, zich voortplanten, slechts eenige procenten minder kan zijn dan de snelheid van het licht.-Een breking en een buiging der R. is nog niet bewezen; beide verschijnselen kunnen in elk geval geacht worden slechts in zeer geringe mate aanwezig te zijn. Daarentegen schijnt, volgens de nieuwste onderzoekingen van Blondlot, het polarisatievermogen der R. en daarmee een nieuw en belangrijk punt van overeenkomst met het licht, vast te staan. De energie der R. is uiterst gering.
Warmte werkingen wier bestaan niet kan betwijfeld worden, zijn bij haar niettemin nog niet waargenomen. Haar beroemdheid danken de R. aan haar eigenschap, van door vaste lichamen in veel geringer mate geabsorbeerd te worden dan alle voor hare ontdekking bekende straalsoorten. Scheikundige elementen met een hoog atoomgewicht absorbeeren de R. het meest; dat geldt echter alleen van harde buizen. Het soortelijk absorptievermogen van een element blijft voor zijn scheikundige verbindingen hetzelfde, zoodat de soortelijke absorptie van een verbinding gelijk is aan de som van de absorptie harer elementen. Glas laat de R. slecht door. Echt diamant (van zuiver koolstof) en andere echte edelgesteenten, die aluminium bevatten, zijn met behulp van de R. van hun imitaties te onderscheiden; deze laatste laten de R. minder goed door.
Wanneer de R. door een gassoort heengaan, dan veranderen zij deze in een leider der electriciteit en maken haar geschikt om een electr. lading op te nemen. Het gas behoudt, wanneer de doorstraling is geëindigd, nog eenigen tijd zijn leidingsvermogen en de eigenschap, geladen te zijn. Ter verklaring van dit verschijnsel, dat ook bij de kathoden- en Becquerelstralen is waargenomen, neemt men aan, dat een gasmolecuul uit een positief en een negatief geladen deeltje bestaat, die bij den natuurlijken toestand van het gas vereenigd zijn tot een neutraal (ongeladen) molecuul, doch door de R. worden gescheiden. De mechanische werking der R., bijv. het vermogen een radiometer te doen draaien, wordt aan electrostatische krachten, tusschen radiometer en omgevende wanden toegeschreven. Evenals overal daar waar kathodenstralen vernietigd worden, R. ontstaan, worden lichamen, die getroffen worden door R., het uitgangspunt van een nieuwe soort stralen, de zg. secundaire stralen, die veel sterker geabsorbeerd worden dan de R., en ook in andere opzichten van deze verschillen. Zij zijn waarschijnlijk een mengsel van stralen.
Dorn heeft aangetoond, dat een deel dezer sec. stralen op de wijze der kathoden-stralen beïnvloed kunnen worden door een magneet, wat met de R. niet het geval is. Naar het schijnt, doen hier de R. weer een soort van kathodenstralen ontstaan. Van de grootste beteekenis voor de practische bruikbaarheid der R. is haar eigenschap, fluorescentie op te wekken en op photographische platen in te werken. Naar den aard van het met R. photographisch af te beelden voorwerp, moet een buis (Röntgenbuis) van verschill. hardheid worden gekozen. Voor het maken van een afbeelding der hand verkrijgt men het beste resultaat met een middelmatig hard toestel; zeer harde (krachtige) buizen geven daarentegen van de beenderen slechts een zwakke schaduw, geen scherpe differenteering van zachte deelen en beenderen. In den laatsten tijd zijn er verschillende constructies van z.g.
Röntgenlampen, toestellen waarin met behulp van Geisslersche buizen kathodenstralen en door deze weer R. worden opgewekt. In de medische wetenschap bewijzen de R. als diagnostisch en als therapeutisch middel goede diensten om beenbreuken te constateeren, ingedrongen vreemde lichamen op te zoeken, verschillende genezingsprocessen na te gaan, inwerking op gezwellen, kanker enz. door bestraling, wat bij lupus echter veel minder werkzaam is gebleken dan de Finsenmethode, enz. De Röntgenphotographie en de geheele daarop betrekking hebbende techniek wordt ook wel actinographie genoemd.
Literatuur: Röntgen, TJèber eine neue Art ron Strahlen (I, II, III, 1895—97), Gocht, Lchrbuch der Böntgenuntersaehung zmn Gébrauche fiir Mediziner (1898), Donath, Die Einriehtungen zur Erzeugung der B. (Berl. 1899), Sagnac, L’oplique des rayons de Bont gen et des rayons secondaires qui en der went (Parijs 1901) , von Ziemssen en Rieder, Die Böntgographie in der innern Medizin (Wiesbaden 1902) , Beek, Die B. im Dienste der Chirurgie (München 1902), Freund, Grundriss der gesarnten Badiotherapie (Weenen 1903), AlbersSchönberg, Die Böntgentechnik (Hamb. 1903). Tijdschrift: „Fortschritte auf den Gebiet der Röntgenstrahlen" (Hamburg, 1897 v.v.n)
Becquerelstraten, een naar haar ontdekker, den natuurkundige A. H. Becquerel, benoemde nieuwe soort van stralen, wier merkwaardige eigenschappen met die der Kathoden- en Röntgenstralen te vergelijken zijn, hoewel zij een geheel anderen oorsprong hebben. Zij worden nl. door eenige scheikundige elementen en hunne verbindingen spontaan uitgezonden, zonder dat men tot heden een vermindering der straling of een verandering van het stralend lichaam heeft kunnen constateeren. Van zoodanige, B. uitzendende lichamen zegt men dat zij radioactief zijn. Tot dusver zijn radio-actief gebleken: het uranium, het thorium, het door P. en M.
S. Curie ontdekte radium en eenige hypothetische elementen (polonium en actinium). De B. zijn onzichtbaar en men kent ze alleen uit haar verschill. werkingen. Zij kleuren de photographische plaat zwart, brengen verscheidene lichamen aan het fluoresceeren, en maken gassen (de lucht enz.) tot leiders der electriciteit. Op grond van deze werkingen onderscheidt men bij het onderzoek der B. de radiographische, fluorescopische en eiectrische methode. Gebleken is, dat de met den algemeenen naam B. aangeduide straling niet uit een enkele soort, maar uit drieërlei straalsoorten bestaat, die men de namen der eerste drie letters van het grieksche alphabet (alpha, bèta, gamma) heeft gegeven.
Allen hebben de rechtlijnige uitbreiding gemeen, en haar werking vermindert volgens de wet van Kirchhoff (zie boven). Overigens bestaan er aanmerkelijke verschillen. De alpha-stralen kunnen stoffelijke lichamen slechts in geringe mate doordringen, en worden bijv. door luchtlagen van eenige centim. dikte of door dunne aluminiumplaten geabsorbeerd. Zij zijn door magneet en electriciteit eenigszins uit haar rechte baan te brengen en schijnen dus uit positief eiectrische deeltjes te bestaan. Uit de grootte dier afwijking heeft men berekend dat haar voortplantingssnelheid ongeveer 25.000 km. in de seconde (’/12 van de snelheid des lichts) bedraagt. Heeft men de alpha-stralen door absorptie aan het straalmengsel ontnomen, dan vormt de beta-straling het hoofdbestanddeel van de overblijvende straling.
Wanneer men deze door een magneetveld tot afwijking dwingt, dan blijkt zij te bestaan uit een reeks van stralen met verschillende afwijking. Hoe minder zij tot afwijking kunnen worden gebracht, des te grooter doordringingsvermogen bezitten zij. Er zijn beta-stralen, welke nog door lagen metaal (bijv. ll/2 millim. dik lood) heendringen, en P. en M. S. Curie namen nog merkbaar lichten van een platinacyanuur-scherm waar, teweeggebracht door stralen die reeds door het menschelijk lichaam waren heengegaan. Evenals de kathodenstralen voeren zij een negatief eiectrische lading met zich mede en in het electr. veld toonen de betastralen ook dergelijke afwijking als de kathodenstralen.
Haar snelheid is echter grooter als die der kathodenstralen, waaruit zich haar veel grooter doordrïngingsvermogen verklaren laat. Terwijl de beta-stralen zich na haar doorgang door absorbeerende zelfstandigheden min of meer verstrooien, blijft een gering gedeelte der straling nog onveranderd en wijkt niet af, noch door absorbeerende lichamen, noch door magnetische of electrische velden. Deze, het eerst door Villard waargenomen z.g. gammastralen, schijnen analoog te zijn met de Röntgenstralen, doch hebben een sterker doordringingsvermogen. Alle drie soorten der B. werken in op de photographische plaat. Daardoor kunnen met de sterk doordringende bèta- en gamma-stralen gelijksoortige radiographiën verkregen worden als die waardoor de Röntgenstralen zoo beroemd zijn geworden. Een groot aantal lichamen, die onder de inwerking van het licht fluoresceeren, doen dat ook onder de inwerking van de B.
Zeer sterk fluoresceert het diamant, dat hierdoor van imitaties is te onderscheiden. Verder kent men van de B. reeds allerlei hevige physiologische werkingen. De epidermis der menschelijke huid wordt, bij bestraling met B. rood; soms vormen zich zelfs blaren, en bij langdurige inwerking ontstaan er uiterst langzaam weer genezende gezwellen. Bij de behandeling van huidziekten zijn met de B. nog geen zekere resultaten verkregen. Groene boombladeren worden bij bestraling met B. geel en verwelken. Papier schijnt vooral door de alpha-stralen sterk te worden aangetast. Evenals de Röntgenstralen hebben de B. de eigenschap, van de lucht door vorming van jonen tot een leider der electriciteit te maken.
Literatuur: A. H. Becquerel, Recherches sur une propriêté de la matiere (activité radiante spontanée oa radio-activitê de la matière, Parijs 1903), K. Hofmann, Die radioaktiuen Sloffe (Lpz. 1903), S. Curie, Onderzoekingen omtrent de radionetive zelfstandigheden (1904), Ruhmer, Radium und andere radioactive Siibstanzen (Berk 1904).
