Зако́н Мо́зли — закон, связывающий частоту спектральных линий характеристического рентгеновского излучения атома химического элемента с его порядковым номером. Экспериментально установлен английским физиком Генри Мозли в 1913 году.
Формулировка закона Мозли Согласно Закону Мозли, корень квадратный из частоты спектральной линии характеристического излучения элемента есть линейная функция его порядкового номера :
где c — скорость света, — постоянная Ридберга, — постоянная , — главное квантовое число внутренней орбитали, на которую осуществляется переход электрона, инициирующий излучение соответствующей линии, - главное квантовое число внешней орбитали, с которой осуществляется переход ( = 1, 2, 3... = , , ). На диаграмме Мозли зависимость от представляет собой ряд прямых (К-, L-, М- и т. д. серии, соответствующие значениям = 1, 2, 3,…).
Закон Мозли связал последовательность размещения элементов в периодической системе элементов Д. И. Менделеева с зарядом ядра , а не с атомной массой, как считалось прежде.
В соответствии с Законом Мозли, рентгеновские характеристические спектры не обнаруживают периодических закономерностей, присущих оптическим спектрам. Это указывает на то, что проявляющиеся в характеристических рентгеновских спектрах внутренние электронные оболочки атомов всех элементов имеют аналогичное строение.
Более поздние эксперименты выявили некоторые отклонения от линейной зависимости для переходных групп элементов, связанные с изменением порядка заполнения внешних электронных оболочек, а также для тяжёлых атомов, появляющиеся в результате релятивистских эффектов (условно объясняемых тем, что скорости внутренних электронов сравнимы со скоростью света).
В зависимости от ряда факторов — от числа нуклонов в ядре атома (изотопический сдвиг), состояния внешних электронных оболочек (химический сдвиг) и пр. — положение спектральных линий на диаграмме Мозли может несколько изменяться. Изучение этих сдвигов позволяет получать детальные сведения об атоме.
История
В опубликованных в 1913—1914 году работах Генри Мозли сформулировал зависимость частоты характеристических линий химических элементов следующим образом:
где:
— частота наблюдаемой характеристической линии и — константы, зависящие от типа линии (K, L и т. д.)
и = 1 для линий, и = 7.4 для линий ( — частота Ридберга, — скорость света, — постоянная Ридберга).
В настоящее время в более общем виде закон Мозли может быть выражен следующей формулой:
где:
— скорость света — скорректированная частота Ридберга — частота Ридберга — постоянная Ридберга — масса электрона — масса ядра — . Использование этой величины отличает закон Мозли от формулы Ридберга — зарядовое число — постоянная, которая описывает заряда ядра электронами, расположенными между ядром и рассматриваемым электроном , — главные квантовые числа квантового состояния (n1 — внутренняя , n2 — внешняя).
При переходе электрона из второй оболочки (оболочка L) в первую оболочку (оболочка K) (переход ), применяются и соответствующее волновое число:
Внешняя оболочка Внутренняя оболочка
Переход Постоянная экранирования
...-оболочка
...-оболочка
2 L 1 K 1
1.0 3 M 2 L 1
7.4 3 M 1 K 2
1.8
Примечания
Категория:Ядерная физика Мозли Мозли