Закон Мозлі. Електричний заряд ядра утворюють протони, що входять до його складу. Число протонів Z називають його зарядом, маючи на увазі, що абсолютне значення заряду ядра одно Ze. Заряд ядра збігається з порядковим номером Z елемента в періодичній системі елементів Менделєєва. Вперше заряди атомних ядер визначив англійський фізик Мозлі в 1913 році. Вимірявши за допомогою кристала довжину хвилі # 955; характеристичного рентгенівського випромінювання для атомів деяких елементів, Мозлі виявив регулярне зміна довжини хвилі # 955; у елементів, що слідують один за одним у періодичній системі (рис.2.1). Це спостереження Мозлі інтерпретував залежністю # 955; від деякої константи атома Z. змінюється на одиницю від елемента до елементу і дорівнює одиниці для водню:
де і - постійні. З експериментів з розсіювання рентгенівських квантів атомними електронами і # 945; частинок атомними ядрами вже було відомо, що заряд ядра приблизно дорівнює половині атомної маси і, отже, близький до порядковому номеру елемента. Оскільки випускання характеристичного рентгенівського випромінювання є наслідком електричних процесів в атомі, Мозлі зробив висновок, що знайдена в його дослідах константа атомів, що визначає довжину хвилі характеристичного рентгенівського випромінювання і збігається з порядковим номером елемента, може бути тільки зарядом атомного ядра (закон Мозлі).
Мал. 2.1. Рентгенівські спектри атомів сусідніх елементів, отримані Мозлі
Вимірювання довжин хвиль рентгенівського випромінювання виконується з великою точністю, так що на основі закону Мозлі приналежність атома до хімічного елементу встановлюється абсолютно надійно. Разом з тим той факт, що константа Z в останньому рівнянні є зарядом ядра, хоча і обґрунтований непрямими експериментами, в кінцевому рахунку тримається на постулаті - законі Мозлі. Тому після відкриття Мозлі заряди ядер багаторазово вимірювалися в дослідах з розсіювання # 945; частинок на основі закону Кулона. У 1920 році Чедвіг удосконалив методику вимірювання частки розсіяних # 945; частинок і отримав заряди ядер атомів міді, срібла і платини (див. таблицю 2.1). Дані Чедвіга не залишають сумнівів в справедливості закону Мозлі. Крім зазначених елементів в експериментах були визначені також заряди ядер магнію, алюмінію, аргону і золота.
Таблиця 2.1. Результати дослідів Чедвіка
Порядковий номер Z