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