Рентгеновские спектры. Форму Мозли.
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.
Заряд, размер и масса атомного ядра. Ядерные силы.
А́томное ядро́ — центральная часть атома, в которой сосредоточена основная его масса (более 99,9 %). Ядро заряжено положительно, заряд ядра определяет химический элемент, к которому относят атом. Размеры ядер различных атомов составляют несколько фемтометров, что в более чем в 10 тысяч раз меньше размеров самого атома.
Атомные ядра изучает ядерная физика.
Атомное
ядро состоит из нуклонов —
положительно заряженных протонов и
нейтральных нейтронов,
которые связаны между собой при
помощи сильного
взаимодействия. Протон и нейтрон
обладают собственным моментом количества
движения (спином),
равным 
и
связанным с ним магнитным
моментом. Единственный стабильный
атом, не содержащий нейтрон в ядре —
лёгкий водород (протий).
Единственный нестабильный атом без
нейтронов - Гелий-2 (дипротон).[1]
Атомное ядро, рассматриваемое как класс частиц с определённым числом протонов и нейтронов, принято называть нуклидом. В некоторых редких случаях могут образовываться короткоживущие экзотические атомы у которых вместо нуклона ядром служат иные частицы.
Ядерные силы — это силы, удерживающие нуклоны в ядре, представляющие собой большие силы притяжения, действующие только на малых расстояниях. Они обладают свойствами насыщения, в связи с чем ядерным силам приписывается обменный характер (с помощью пи-мезонов). Ядерные силы зависят от спина, не зависят от электрического заряда и не являются центральными силами