2) длины волны испускаемого рентгеновского излучения от атомного номера элемента (+)
3) длины волны поглощаемого рентгеновского излучения от атомного номера элемента
4) периода полураспада от атомного номера элемента
Закон Мозли устанавливает закономерную связь между атомным номером элемента и частотой его характеристического рентгеновского излучения. При удалении электрона с внутренней оболочки образуется вакансия, которая заполняется электроном с более высокого энергетического уровня. Разность энергий этих уровней испускается в виде рентгеновского кванта; с увеличением заряда ядра энергия перехода и частота излучения возрастают, а длина волны уменьшается.
Математически закон выражают как √ν = a(Z − σ), где ν — частота характеристической линии, Z — атомный номер, σ — постоянная экранирования, учитывающая влияние электронов внутренних оболочек. Поскольку λ = c/ν, зависимость можно представить и для длины волны: она обратно связана с квадратом эффективного атомного номера. Поэтому правильным является вариант, связывающий атомный номер с длиной волны испускаемого характеристического рентгеновского излучения.
Важно отличать этот принцип от закона Бугера—Ламберта—Бера, описывающего ослабление света и оптическую плотность раствора, и от закона радиоактивного распада, определяющего период полураспада. Поглощение рентгеновского излучения также зависит от энергетических уровней атома, однако классическая формулировка закона Мозли относится именно к характеристическим линиям эмиссионного спектра.
| Явление или закон | Основная величина | Зависимость | Практическое значение |
|---|---|---|---|
| Закон Мозли | Характеристическая рентгеновская линия | Частота возрастает, а длина волны уменьшается при увеличении атомного номера | Идентификация химических элементов по спектру |
| Характеристическое рентгеновское излучение | Переход электрона между внутренними оболочками | Энергия фотона равна разности энергий электронных уровней | Рентгенофлуоресцентный анализ и элементный состав вещества |
| Абсорбционный спектр | Порог поглощения или линия поглощения | Поглощение возникает при достижении энергии кванта, достаточной для удаления электрона | Изучение строения вещества, но не классическая формулировка закона Мозли |
| Закон Бугера—Ламберта—Бера | Оптическая плотность | Оптическая плотность пропорциональна концентрации поглощающего вещества и толщине слоя | Количественный спектрофотометрический анализ |
| Радиоактивный распад | Период полураспада | Определяется вероятностью распада конкретного нуклида | Радиометрия и оценка радиоактивности; универсальной зависимости только от атомного номера нет |
| Рентгенофлуоресцентная спектрометрия | Положение и интенсивность спектральных линий | Положение линии характеризует элемент, интенсивность связана с его содержанием | Судебно-химическое исследование металлов, пигментов, стекла и биологических образцов |
В судебно-экспертной практике закон Мозли лежит в основе неразрушающей идентификации элементов по их характеристическим рентгеновским линиям. Чем больше атомный номер, тем более коротковолновым обычно является соответствующее излучение одной и той же серии переходов. Надёжность вывода повышается при сопоставлении положения нескольких линий, их относительной интенсивности и данных о матрице исследуемого объекта. Количественная оценка состава требует дополнительной калибровки и учёта поглощения и вторичного возбуждения.