Kirish Rentgen nurlarining va ularning xossalari. Rentgen nurlarning spektrlari Uzlukli va uzluksiz spektrlar

4. Mozli qonuni.
Ingliz fizigi G.Mozli (1887-1915) 1913-yilda turli elementlarning xarakteristik rentgen nurlari spektrini o'rganib, uni nomi bilan ataluvchi va quyidagi formula bilan ifodalanuvchi qonunni aniqladi:
 = R(z - )² bunda
 - ma'lum bir xarakteristik rentgen nurining chastotasi,
R-Ridberg doimiysi,  - ekranlash doimiysi, m = 1,2,3..., qiymatlarni, n esa n = m+1 qiymatlarni qabul qiladi.
Mozli qonunining vodorod atomi spektral seriyalarni ifodalovchi Balmerning umumiy formulasi o'xshaydi.
Ekranlash doimiysining ma'nosi shundan iboratki, u ichki qobiqdagi "bo'sh" o'ringa tashqi qobiqlardan kelayotgan elektronga yadroning Z e hamma zaryadi ta'sir etmay, elektronlarning ekranlash ta'siri tufayli kuchsizlangan (Z-). e zaryad ta'sir etishini ko'rsatadi. Masalan, K seriyaning K chiziqi uchun faqat bitta elektron ekranlovchi ta'sir ko'rsatgani uchun teng 1 bo'lib Mozli qonuni
 = R (z – 1)
ko'rinishda yoziladi.
Mozli qonunning yana bir muhim tomoni shundan iboratki, u xarakteristik rentgen nuri chastotasi bilan elementning yadro zaryadi Z ni, ya'ni davriy sistemadagi o'rnini bog’laydi. Bundan elementning davriy sistemasidagi o'rnini aniqlashning yangi usuli kelib chiqadi. Shunday yo'l bilan sistemadagi elementlarning o'rniga aniqlik kritildi. Bu qonun yordamida argon bilan kaliy, kobalt bilan nikel o'rinlari almashtirildi.
Endi rentgen nurlarini qo'llanilishiga to'xtalib o'taylik. Rentgen nurlari yordamida kristall moddalardagi atomlarning joylashishini, kristallarning sofligini va joylashish vaziyatini, qotishmalariga termik va plastik ishlov berganda, ularda bo'ladigan o'zgarishlarni, qotishmalar olishda texnologik jarayonlarni, qattiq jismlardagi va tirik organizmlarda nuqsonlarni va boshqa narsalarni tekshirish mumkin. Rentgen nurlarining ajoyib xususiyatilaridan biri shundaki, ular yorug’lik nurlari uchun shaffof bo'lmagan jismlardan o'ta oladi. Aniqrog’i, rentgen nurlarining bir qismi jismda yutiladi, qolgan qismi esa jismdan o'tib ketadi. Jismning zichligi, qalinligi qanchalik kam bo'lsa, u shuncha rentgen nurlarini kam yutadi. Demak, zichligi kamroq jismlar rentgen nurlari uchun shaffofroq hisoblanadi. Uning bu xususiyatidan meditsina, metallurgiya, mashinasozlik va texnikaning boshqa sohalarida keng foydalaniladi.
Jism ichidagi nuqsonlarni aniq-lash uchun ishlatiladigan qurilma sxemasi ko'rsatilgan. Agar jismdagi nuqsonni zichligi jismning boshqa sohalarining zichligidan kichikroq bo'lsa, rentgen nurlari bu nuqsondan o'tishda kamroq yutiladi, natijada ekranda uni shakli yorug’roq bo'ladi. Aksincha, nuqsonni zichligi kattaroq bo'lsa, ekranda uning shakli xirraroq bo'ladi. Kerak bo'lgan hollarda ekran o'rniga fotoplastinka qo'yib, nuqsonni rasmini olish ham mumkin. Bayon qilgan bu usul rentgennodefektoskopiya deb ataladi.
Zaryadi +Ze bo‘lgan yadroning Kulon maydonidagi energiyasi:
.
Atomning biror qobig‘idagi elektronning energiyasini quyidagi­cha ifodalash mumkin:
, (8.6)
Bu formula vodorodsimon atomlar energetik sathlari energiyasini hisoblash formulasi kabi bo‘lib, bunda _nl – tuzatma kiritilgan. _nl – ekranlash doimiyligi deyiladi. _nl – yadro maydonini ichki elektronlar va boshqa elektronlar bilan ekranlashini hisobga oladi (_nl<n uchun) _n bir xil bo‘ladi. K-qobiqdagi elektronlarga asosan ikkinchi elektron ekranlovchi ta’sir ko‘rsatadi, bunday holda ekranlash doimiyligi ≡1 bo‘ladi. L-qobiqdagi elektronlar uchun esa ≡8. _nl ning aniq qiymatlari tajribalarda aniqlanadi va fizikaviy doimiyliklar jadvallarida keltirila­di. (8.6) formula vodorodsimon atom energiyasini topish formulasi­dan ishorasi bilan farq qiladi. (8.6) formulada ishora musbat, chunki elektroni yo‘qotilgan atom energiyasi musbat bo‘ladi.
Rentgen nurlari kvantlarining energiyasi energiyaning saqlanish qonuniga asosan atomning boshlang‘ich va oxirgi holatlari energiya­lari farqiga teng:
, (8.7)
(8.7) formulada – atomning boshlang‘ich holati energiyasi, – atomning oxirgi holati energiyasi, A – sath energiyasi, eV, n – bosh kvant son,  – ekranlash doimiyligi.
Ekranlash doimiyligi  ni energetik sathlar uchun emas, spektral chiziqlar uchun hisobga olish mumkin. U vaqtda (8.7) formulani quyidagi ko‘rinishda yozish mumkin:
. (8.8)
Turli atomlar spektlaridagi bir xil spektral chiziqlar uchun  ning qiymati deyarli doimiy bo‘ladi. Masalan, 20K_ chizig‘i uchun  =1,13.
(8.8) formuladan ko‘rinadiki, rentgen spektral chiziqlarining chastotasi (rentgen nurlari chastotasi) elementdan elementga o‘tishda amalda Z² ga proporsional ravishda ortadi. Bu qonuniyat 1913-yilda Mozli tomonidan tajriba orqali kashf etildi. Mozli turli elementlar xarakteristik rentgen spektral chiziqlarining chastotasini o‘rganib, rentgen nurlari chastotasidan chiqarilgan kvadrat ildiz elementining tartib raqami Z ga chiziqli bog‘lanishda ekanligini aniqladi, ya’ni
, (8.9)
(8.9) formulada  – xarakteristik rentgen nurlari chastotasi, _n – ekranlash doimiyligi, Z – antikatod (anod) yasalgan elementning tartib raqami, a – ayni seriya spektral chiziqlari uchun doimiy miqdor bo‘lib, quyidagicha aniqlanadi:
,
bunda R – Ridberg doimiyligi, c – yorug‘likning vakuumdagi tezligi, m va n lar elektron orbitalarining tartib raqami.
(8.9) formula Mozli qonunini ifodalaydi. Mozli qonuni Mendeleyevning elementlar davriy sistemasida elementlar tartib raqamini to‘g‘ri aniqlashda muhim o‘rin tutadi.
Elementlar davriy tizimining turli qismlarida hali kashf etilmagan elementlarga tegishli ochiq qolgan joylar mavjud edi. Z=58 dan Z=71 gacha bo‘lgan oraliqdagi elementlarning to‘g‘ri joylashtirilganligi ishonchsiz edi. Chunki bu elementlarning kimyoviy xossalari bir-biridan juda kam farq qiladi. Ularning atom og‘irliklari ishonchli aniq emas edi, shuning uchun ularni tartib bo‘yicha joylashtirilganiga ishonish qiyin bo‘lgan. Mozli bu qiyinchiliklarni bartaraf qildi. Mozli vodorod (H) bilan uran (U) orasida tartib raqamlari har xil bo‘lgan 92 xil atom mavjud bo‘lishini ko‘rsatib, hali kashf etilmagan element­larning sonini aniq aytib berdi. Mozli birinchi bo‘lib elementlarning fizika-kimyoviy xossalarini atom og‘irligi emas, balki elementning tartib raqami (yadro zaryadi) belgilashini ko‘rsatdi. Bu xulosa izotoplarning kashf etilishi bilan yanada tasdiqlanadi.