Філ. Маг. (1913), с. 1024
(THE ChemTeam з його колекції)
Відомо, що рентгенівські промені зазвичай складаються з неоднорідного випромінювання та характерного випромінювання даної частоти. Перший відбивається від поверхні, яка піддається випромінюванню під усіма кутами падіння, але при високих кутах, що використовуються в цій роботі, його інтенсивність дуже низька. Однак промені заданої частоти відбиваються лише тоді, коли вони досягають поверхні під певним кутом. Кут падаючого випромінювання з площиною кристала, q, довжиною хвилі та кристалом d "Константа сітки" пов'язана з:
n л = 2d гріх q
де n ціле число можна назвати "порядком" відображення. Відомо, що рідкісний кристал із пластиною площею 6 см 2 давав сильне відображення в перших трьох порядках, найсильніший у третьому.
Таким чином, якщо задана довжина хвилі випромінювання досягає будь-якої частини Р кристала під відповідним кутом, мала частина відображається. Припустимо, що на даний момент джерело променя точкоподібний, тоді Р, очевидно, знаходиться в колі, а відбиті промені є складовими конуса, вершиною якого є зображення джерела. На L-пластині з’являється гіпербола, яка відхиляється від напрямку падаючого пучка. Завдяки застосуванню вузького зазору S дуга стане тонкою лінією, яка трохи вигинається у вказаному напрямку.
Пластина камери була встановлена на плечі спектрометра. І плита, і зазор знаходились на відстані 17 см від валу. Це розташування є геометрично важливим, оскільки, якщо ці дві відстані рівні, точка L, в якій радіус, що відбивається під даним кутом, стосується пластини, не залежить від положення Р на поверхні кристала. Кут регулювання кристала байдужий, якщо промінь все ж досягає частини поверхні під відповідним кутом. Кут q можна визначити з наступного рівняння: 2 q = 180 o - SPL = 180 o - SAL.
Кут SAL вимірювали наступним чином. Перед фотографуванням на кожному кінці пластини проводили контрольну лінію R, розміщуючи свинцевий парасольку з вузькою щілиною замість кристала. Щілина збіглася з віссю спектрометра. Через кілька секунд рентгенівського випромінювання на пластині з’явилася лінія R, що визначає лінію між S та A на ній. Подібним чином була записана ще одна лінія RQ після повороту плеча спектрометра на заданий кут. Потім важіль повертали в таке положення, щоб радіус відбиття та кути LAP були отримані для кожної лінії, яка потім була розміщена на пластині. D визначали з кроком в 1 o, поміщаючи на мінус фотопластинку, на якій однаково позначені опорні лінії. Щоб визначити кут падаючого випромінювання з кристалічною площиною, довелося зробити дві невеликі поправки, оскільки ні кристалічна пластина, ні свинцевий зазор точно не збігалися з віссю спектрометра. При даній кристалічній ординації від нього відбиваються промені приблизно на 30% з різною довжиною хвилі.
Час впливу майже у всіх випадках становив майже п’ять хвилин. Використовували рентгенівські пластини Ілфорда, і зображення розробляли за допомогою родію. Пластини були встановлені в тримачі для тарілок з чорною паперовою лицьовою стороною. Довжина хвилі від кута відбиття q є відображенням n порядок і d можна визначити, знаючи постійну решітки. n-et було отримано шляхом фотографування всіх спектрів як другого, так і третього порядку. Це також було корисно для перевірки точності вимірювань. THE d неможливо розрахувати безпосередньо для складного кристалу ферроціаніду калію. Однак постійну решітки кристала раніше точно порівнювали з кристалом кам'яної солі d ' константа і виявив, що
d = 3 d ' · 0,1988/0,1955
В. Л. Брегг показав, що атоми гірського кришталю приймають просте кубічне розташування. Отже, для атомів на 1 см 3 це справедливо
2 N с/М = 1/(d ') 3
де N, кількість молекул у грамозваженому матеріалі, = 6,05 · 10 23, за умови, що заряд електрона дорівнює 4,89 · 10 -10; s, щільність цієї породи становила 2,167, і М, молекулярна маса, = 58,46.
З яких d ' = 2814 · 10 -8 і d = 8,454 · 10 -8 см. Видно, що невизначеність цього значення не грає важливої ролі у визначенні довжини хвилі. Відсутність однорідності кристалів є більш вірогідним джерелом помилок, оскільки щільність може бути вищою, ніж величина, визначена в експерименті, через невеликі включення води.
Наразі ми розглянули дванадцять предметів.
Філ. Маг. (1914), с. 703.
Перша частина дисертації стосувалася фотографії рентгенівських спектрів і містила спектри десятка елементів. З тих пір ми вивчили ще більше тридцяти елементів і виявили, що результати підкоряються простим законам. За законом також можна точно передбачити - від алюмінію до золота - де основні лінії будуть йти в спектрі будь-якого елемента. Це повідомлення є лише загальним попереднім звітом і не має на меті бути повним або точним.
У таблиці 1 наведені результати, отримані для випромінювань, що належать до серії Barkla. [. ] Довжина хвилі l була обчислена з кута q площини кристала відбиття з n l = 2d sin q з контексту де d-t прийнято як 8,454 · 10 -8 см. Як і раніше, найсильніша лінія позначається a, наступна b. Квадратний корінь частоти кожного рядка зображений на малюнку 3; довжини хвиль можна прочитати за допомогою шкали у верхній частині діаграми. (Добре видно зображення у форматі GIF становить близько 130 тис., Його можна завантажити окремо. Ред.)
| Таблиця 1 | ||||
| лінія l · 10 8 см | QK | N, атом номер | b рядок l · 10 8 см | |
| алюміній | 8 364 | 12.05 | 13 | 7912 |
| кремній | 7142 | 13.04 | 14 | 6729 |
| хлор | 4750 | 16.00 | 17 | ------- |
| калію | 3759 | 17.98 | 19 | 3,463 |
| кальцію | 3 368 | 19.00 | 20 | 3094 |
| Титан | 2758 | 20,99 | 22 | 2524 |
| ванадій | 2519 | 21.96 | 23 | 2297 |
| хрому | 2 301 | 22.98 | 24 | 2093 |
| марганець | 2111 | 23,99 | 25 | 1818 |
| залізо | 1946 | 24,99 | 26 | 1765 |
| кобальт | 1798 | 26.00 | 27 | 1629 |
| нікель | 1662 | 27.04 | 28 | 1,506 |
| мідь | 1549 | 28.01 | 29 | 1402 |
| цинку | 1445 | 29.01 | 30 | 1306 |
| ітрію | 0,838 | 38.1 | 39 | ------- |
| цирконію | 0,794 | 39.1 | 40 | ------- |
| ніобій | 0,750 | 40.2 | 41 | ------- |
| молібден | 0,721 | 41.2 | 42 | ------- |
| рутеній | 0,638 | 43.6 | 44 | ------- |
| паладій | 0,584 | 45.6 | 46 | ------- |
| срібло | 0,560 | 46.6 | 47 | ------- |
Спектр Al був сфотографований лише в першому порядку. Спектр дуже легких елементів також показує кілька інших слабких ліній, які ще не вивчені детально. Спектри Mg і Na дуже складні і помітно відрізняються від простих взаємозв’язків, які пов’язують спектри інших елементів між собою.
Наразі у спектрах, починаючи з ітрію, було виміряно лише а-лінію, а подальші результати будуть повідомлені в наступній дисертації. Спектри K і Cl реєстрували з ціллю KCl, але дуже малоймовірно, що спостережувані лінії не були приписані відповідним елементам. Для елементів після Y лінії-лінії складаються з дуже близького дублету, як Брегг вже спостерігав щодо родію.
Висновки
На рисунку 3 спектри елементів показані на рівновіддалених горизонтальних лініях. Елементи йдуть один за одним відповідно до їх атомних ваг, за винятком A [Ar], Co і Te, де цей порядок не відповідає порядку хімічних властивостей. Ми залишили порожній рядок для кожного досі невідомого елемента між Mo і Ru, Nd і Sa [Sm], а також W і Os, тоді як Tm, який Вельсбах розділено на два компоненти, задано два рядки. Це розташування відповідає присвоєнню послідовних цілих чисел, специфічних для послідовних елементів. Виходячи з цього принципу, ціле число N для тринадцятого елемента Al було прийнято за 13. Припустимі значення N для інших елементів показані зліва на рисунку 3. Легітимність процедури підтверджується тим фактом, що, таким чином, рентгенівські спектри можна класифікувати в абсолютно регулярному порядку. Вивчення рисунка 3 показує, що для всіх вимірюваних ліній як в серіях K, так і в L, значення n 1/2 потрапляють на криву, яку можна апроксимувати регулярною прямою лінією. Те саме можна побачити ще чіткіше при порівнянні значень N у таблиці 1 зі значеннями QK:
де n - лінійна частота, а n o - основна частота Ридберга. Зрозуміло, що при дуже хорошому наближенні QK = N - 1, за винятком дуже коротких довжин хвиль, які поступово відхиляються від цього співвідношення. Якщо значення N у таблиці 2 порівняно зі значеннями QL,
де n - частота лінії L a, отримуємо, що приблизно QL = N - 7,4, хоча систематичне відхилення показує, що в цьому випадку зв'язок не є точно лінійною.
Якщо або цілі числа не характерні для елементів, або вибраний макет або кількість пропусків невідомих елементів є неправильними, ці закономірності негайно зникають. Отже, лише на основі доказів рентгенівських спектрів - без використання теорій атомної структури - ми можемо зробити висновок, що ці цілі числа дійсно характерні для елементів. Крім того, оскільки малоймовірно, що два різних стабільних елемента мають однакові цілі числа, між Al та Au є три додаткові елементи - і лише три -. Оскільки рентгенівський спектр цих елементів можна надійно передбачити, їх, мабуть, не важко знайти. Вивчення кельцію було б надзвичайно цікавим, оскільки ми не відводили місця цьому елементу.
Резерфорд довів, що найважливішою частиною атома є середнє, позитивно заряджене ядро; ван ден Брук припустив, що заряд на ядрах у всіх випадках є цілим числом, кратним заряду на водневому ядрі. Ми маємо всі підстави припустити, що ціле число, яке є дійсним у рентгенівських спектрах, таке саме, як і кількість електричних одиниць в ядрі. Тому ці експерименти якомога ближче підтримують гіпотезу ван ден Брука. Содді показав, що хімічні властивості радіоелементів сильно доводять, що це припущення відповідає дійсності від талію до урану. Зараз виявляється, що ми встановили загальну обгрунтованість гіпотези.