Ph 12

Ausblick

Gesetz von Moseley - Interpretation

Der englichse Physiker Henry Moseley fand eine relativ einfache Beziehung, mit welcher er einen Zusammenhang zwischen der Wellenlänge der Kα-Linie im Röntgenspektrum und der Ordnungszahl Z (Kernladungszahl) des in der Röntgenröhre als Anode verwendeten Substanz herstellte:

(1)

Gesetz von Moseley für die Ka-Linie

Vergleicht man diese Beziehung mit der Serienformel, die sich für Einelektronensysteme der Kernladungszahl Z aus der bohrschen Theorie ergibt,

mit m > n und m,n aus den natürlichen Zahlen (2)

so gelangt man zu einer Übereinstimmung im Zahlenfaktor, wenn man für n = 1 und für m = 2 wählt. Die Kα-Linie ergibt sich somit wohl durch einen Übergang von der zweiten zur ersten Quantenbahn.

Die Reduzierung der Kernladungszahl Z auf Z-1 beim Gesetz von Moseley kann man durch einen Abschirmeffekt des zweiten Elektrons auf der K-Schale deuten:
Damit die Kα-Linie emittiert werden kann, muss vorher auf der K-Schale eines der beiden Elektronen (auf der K-Schale finden zwei Elektronen Platz) entfernt werden. Dabei muss die Energiezufuhr (durch eine äußeres Photon oder Elektron) so hoch sein, dass das K-Elektron auf ein noch unbesetztes Niveau gehoben werden kann. Der Übergang eines Elektrons aus der L-Schale (n = 2) auf den nun freien Platz auf der K-Schale (n = 1) findet in einem Feld statt, bei dem die positive Kernladung Z·e durch die negative Ladung des verbleibenden K-Elektrons teilweise abgeschirmt wird. Die effektive Kernladungszahl ist dann Z - 1.

Hinweis:
Der Kα-Übergang ist von einer Reihe weiterer Übergänge begleitet, da der nun freie Platz auf der L-Schale "kaskadenartig" von energetisch höher liegenden Elektronen aufgefüllt wird. Ein mögliche Abfolge von Übergängen ist in der Animation angedeutet.

 

Bezeichnungen:

Es hat sich eingebürgert die Röntgemissionslinien mit Buchstaben zu bezeichnen. Dabei ist jeweils bei einer Serie diejenige Linie mit dem Index α die langwelligste.

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