Большую роль в выяснении строения атома, а именно распределения электронов по оболочкам, сыграло излучение, открытое Рентгеном. Самым распространенным источником рентгеновского излучения является рентгеновская трубка, в которой сильно ускоренные электрическим полем электроны бомбардируют анод (металлическая мишень из тяжелых металлов), испытывая на нем резкое торможение. При этом возникает рентгеновское излучение, представляющее собой электромагнитные волны с длиной волны примерно 10–12—10–8 м.
Спектр представляет собой наложение сплошного спектра, ограниченного со стороны коротких длин волн некоторой границей λmin, называемой границей сплошного спектра, и линейчатого спектра — совокупности отдельных линий, появляющихся на фоне сплошного спектра.
Характер сплошного спектра не зависит от материала анода, а определяется только энергией бомбардирующих анод электронов. Излучение испускается бомбардирующими анод электронами в результате их торможения при взаимодействии с атомами анода. Сплошной рентгеновский спектр поэтому называют тормозным спектром. Измеряя λmin можно определить Emin, узнать постоянную Планка.
При достаточно большой энергии бомбардирующих анод электронов на фоне сплошного спектра появляются отдельные резкие линии — линейчатый спектр, определяемый материалом анода и называемый характеристическим рентгеновским спектром (излучением).
Частота рентгеновского излучения в 1000 раз больше, чем частота оптического излучения, это значит, что энергия рентгеновского кванта в 1000 раз больше оптического.
Характеристические рентгеновские спектры элементов совершенно однотипны и состоят из нескольких серий, обозначаемых К, L, М, O. Каждая серия, в свою очередь, содержит небольшой набор отдельных линий, обозначаемых α, β, γ,...
Электрон, падающий на материал анода, сталкивается с атомами и может выбить электрон с одной из внутренних оболочек атома. В результате получается атом, у которого отсутствует электрон на одной из внутренних оболочек, следовательно, электроны с более внешних оболочек могут перейти на освободившиеся места. В результате испускается квант, который является квантом рентгеновского излучения.
В 1913 г. Мозли установил соотношение:
Закон Мозли:
ν — частота, соответствующая данной линии характеристического рентгеновского излучения,
R — постоянная Ридберга,
т = 1, 2, 3, ... (определяет рентгеновскую серию),
n принимает целочисленные значения начиная с m+1 (определяет отдельную линию соответствующей серии).
Zе – атомный номер элемента.
σ — постоянная экранирования, смысл которой заключается в том, что на электрон, совершающий переход, соответствующий некоторой линии, действует не весь заряд ядра Zе, а заряд (Z–σ)e, ослабленный экранирующим действием других электронов. ... остальная часть текста, формулы, таблицы, изображения скрыты