ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3. ЗАКОН МОЗЛИ

При исследовании рентгеновских спектров элементов в 1913-1914 гг. Мозли установил простой закон, связывающий частоту спектральных линий с атомным номером испускающего их элемента, а именно: квадратный корень из обратной длины волны, связан с атомным номером линейной зависимостью. Мозли показал, что, например, для линии число , построенное следующим образом:

где , - постоянная Ридберга, на единицу меньше атомного номера

Из соотношения получаем:

что можно представить в следующем виде:

Аналогичное соотношение имеет место и для линий других серий рентгеновского спектра. Важно отметить, что закон Мозли для всех серий рентгеновского спектра устанавливает линейную связь между квадратным корнем из обратной длины волны спектральных линий и атомным номером. Эта связь позволяет по измеренной длине волны точно установить атомный номер данного элемента, а следовательно, заряд его ядра.

Уравнение Вульфа-Брегга: позволяет определить длину волны рентгеновских лучей по углу отражения , если известна величина - расстояние между соседними атомными плоскостями в кристалле. Может быть также решена обратная задача, а именно: зная длину волны рентгеновского излучений по дифракционной картине, могут быть определены межплоскостные расстояния для исследуемого вещества. Для этой цели используется метод кристаллических порошков, получивший весьма широкое применение в анализе строения тел при помощи рентгеновских лучей. В этом методе, предложенном Дебаем и Шеррером, используется по возможности мелко растертый порошок кристалла, спрессованный в цилиндрический столбик (рис. 1) или образец в виде проволочки толщиной до 1 мм из поликристаллического материала.

рис. 1

Если пропустить через такой столбик монохроматическое рентгеновское излучение, то вследствие полной хаотичности в ориентировке микрокристаллов порошка, в столбике всегда найдутся кристаллики, расположенные по отношению к лучу под углом, удовлетворяющем условиям Вульфа-Брегга для данной длины волны. При этом отраженные лучи идут по поверхности конуса с углом при вершине (рис. 2).

Если окружить столбик фотопленкой, как показано на рис. 1, то эти конусы оставят на пленке в виде кривых линий, каждая из которых соответствует определенной длине волны и определенному порядку отражения.

рис. 2

При ассиметричной съемке концы пленки сходятся к диаметру, перпендикулярному входящему пучку лучей. Линии располагаются в порядке возрастания углов в средней части рентгенограммы от выходного к входному отверстию. Такой способ расположения пленки позволяет учитывать изменение размеров пленки при ее фотографической обработке и определить из рентгенограммы эффективный диаметр камеры , или, иначе, истинную цену 1 мм пленки в градусах.

Для определения выбирают любые две пары линий, из которых одна расположена симметрично входному отверстию, другая – симметрично выходному. Измерив расстояние между этими линиями, как это показано на рис. 3, определяют по формуле:

При определении углов необходимо учитывать, что расстояние между парами симметричных линий, отсчитанные со стороны входного отверстия, представляют собой , а отсчитанные со стороны выходного отверстия . Величины и связаны между собой равенством: .