Bateriile sunt de înaltă frecvență; spectrul s

Phil. Mag. (1913), p. 1024

(THE ChemTeam din colecția sa)

Kaye a arătat că elementele excitate de un fascicul de raze catodice suficient de rapide emit raze X caracteristice. El a folosit o serie de materiale ca ținte pentru studiile sale. El a montat țintele pe o căruță într-un tub evacuat și l-a așezat în direcția radiației cu un dispozitiv magnetic. Dispozitivul a fost modificat în scopul prezentei lucrări. Fascicul din catod a fost concentrat pe o mică suprafață a țintei și o placă de platină cu un spațiu vertical îngust a fost plasată direct în fața porțiunii bombate. Tubul a fost evacuat cu o pompă de mercur Gaede, uneori folosind cărbune plasat în aer lichid pentru a elimina vaporii de apă. Razele X, trecând prin decalajul marcat cu S în figură, au ieșit printr-o fereastră din aluminiu cu grosimea de 0,02 mm. Restul radiației a fost absorbit de cutia de plumb care înconjoară tubul. Razele au căzut pe planul de fisiune C al unui cristal de ferocianură de potasiu montat pe masa prismatică a unui spectrometru. Suprafața cristalului era verticală și axa geometrică a spectrometrului trecea prin el.

Se știe că razele X constau în general din radiații eterogene și radiații caracteristice pentru o anumită frecvență. Primul este reflectat de la o suprafață care este expusă la radiații la toate unghiurile de incidență, dar la unghiuri mari utilizate în lucrarea prezentă, intensitatea sa este foarte mică. Cu toate acestea, razele unei frecvențe date sunt reflectate numai atunci când ajung la suprafață la un anumit unghi. Unghiul radiației incidente cu planul cristalului, q, lungimea de undă și cristalul d „Constanta rețelei” este legată de:

n l = 2d păcat q

unde este n un număr întreg poate fi numit „ordinea” reflecției. Cristalul rar cu o placă de 6 cm 2 pe care l-am folosit a fost cunoscut pentru a da o reflexie puternică în primele trei ordine, cel mai puternic în a treia ordine.

Astfel, dacă o anumită lungime de undă a radiației ajunge la orice parte P a cristalului la un unghi adecvat, o parte mică este reflectată. Să presupunem că, deocamdată, sursa de radiație este asemănătoare unui punct, P este evident în cerc, iar razele reflectate sunt elementele constitutive ale unui con al cărui vârf este imaginea sursei. Pe placa L apare o hiperbolă, care deviază de la direcția fasciculului incident. Datorită aplicării golului îngust S, arcul va deveni o linie subțire care se curbează ușor în direcția indicată.

Placa camerei a fost montată pe brațul spectrometrului. Atât placa, cât și spațiul erau la 17 cm de arbore. Această dispunere este importantă din punct de vedere geometric, deoarece, dacă aceste două distanțe sunt egale, punctul L la care raza reflectată la un unghi dat atinge placa este independentă de poziția P de pe suprafața cristalului. Unghiul de reglare al cristalului este indiferent dacă fasciculul ajunge în continuare la o parte a suprafeței la unghiul corespunzător. Unghiul q poate fi determinat din următoarea ecuație: 2 q = 180 o - SPL = 180 o - SAL.

Unghiul SAL a fost măsurat după cum urmează. Înainte de a face fotografia, o linie de referință R a fost luată la fiecare capăt al plăcii prin plasarea unei umbrele de plumb cu fantă îngustă în locul cristalului. Decalajul a coincis cu axa spectrometrului. După câteva secunde de expunere la raze X, linia R a apărut pe placă, care a definit linia dintre S și A pe ea. În mod similar, o altă linie RQ a fost înregistrată după ce brațul spectrometrului a fost rotit la un unghi dat. Pârghia a fost apoi rotită într-o poziție astfel încât raza reflectată și unghiurile LAP au fost obținute pentru fiecare linie care a fost apoi plasată pe placă. D a fost determinat în trepte de 1 o prin plasarea pe negativ a unei plăci fotografice pe care liniile de referință au fost marcate în același mod. Pentru a determina unghiul radiației incidente cu planul de cristal, trebuiau făcute două mici corecții, deoarece nici placa de cristal, nici golul de plumb nu coincideau exact cu axa spectrometrului. La o anumită ordonație de cristal, raze de aproximativ 30% lungimi de undă diferite s-au reflectat din ea.

Timpul de expunere a fost de aproape cinci minute în aproape toate cazurile. Au fost utilizate plăci cu raze X Ilford, iar imaginea a fost dezvoltată cu un rodiu. Plăcile au fost montate într-un suport pentru plăci cu față de hârtie neagră. Lungimea de undă din unghiul de reflexie q este reflexia n ordin și a d poate fi determinată cu cunoașterea constantei rețelei. n-et a fost obținut prin fotografierea tuturor spectrelor atât în ordinea a doua, cât și a treia. Acest lucru a fost util și pentru verificarea acurateței măsurătorilor. THE d nu poate fi calculat direct pentru cristalul complex de ferocianură de potasiu. Cu toate acestea, constanta rețelei cristalului a fost anterior comparată cu precizie cu un cristal de sare de rocă d ' constant și a constatat că

d = 3 d ' · 0.1988/0.1955

W. L. Bragg a arătat că atomii cristalului de rocă presupun o simplă aranjare cubică. Prin urmare, pentru atomii de 1 cm 3, acesta susține că

2 N s/M = 1/(d ') 3

Unde N, numărul de molecule din materialul gram-ponderat, = 6,05 · 10 23, cu condiția ca sarcina electronului să fie de 4,89 · 10 -10; s, densitatea acestei roci a fost de 2,167 și M, greutate moleculară, = 58,46.

Din care d ' = 2.814 · 10 -8 și d = 8,454 · 10 -8 cm. Se poate observa că incertitudinea acestei valori nu joacă un rol important în determinarea lungimii de undă. Lipsa omogenității cristalelor este o sursă de eroare mai probabilă, deoarece densitatea poate fi mai mare decât valoarea determinată experimental din cauza incluziunilor mici de apă.

Până în prezent, am examinat douăsprezece elemente.

Phil. Mag. (1914), p. 703.

Prima parte a disertației s-a referit la fotografia spectrelor de raze X și a conținut spectrele a o duzină de elemente. De atunci, am examinat mai mult de treizeci de elemente și am constatat că rezultatele respectă legile simple. Prin lege, este, de asemenea, posibil să se prevadă cu certitudine - de la aluminiu la aur - unde vor merge liniile principale în spectrul oricărui element. Această comunicare este doar un raport general, preliminar și nu are scopul de a fi completă sau exactă.

Tabelul 1 prezintă rezultatele obținute pentru radiațiile aparținând seriei Barkla K. [. ] Lungimea de undă l a fost calculată din unghiul q al planului de reflexie al cristalului cu n l = 2d sin q din contextul in care d-t a fost luat ca 8.454 · 10 -8 cm. Ca și înainte, cea mai puternică linie este notată cu a, următoarea cu b. Rădăcina pătrată a frecvenței fiecărei linii este prezentată în Figura 3; lungimile de undă pot fi citite folosind scara din partea de sus a diagramei. (Imaginea gif clar vizibilă este de aproximativ 130K, poate fi descărcată separat. Ed.)

tabelul 1
linia l · 10 8 cm	QK	N, atomul număr	linia b l · 10 8 cm
aluminiu	8,364	12.05	13	7.912
siliciu	7.142	13.04	14	6.729
clor	4.750	Ora 16.00	17	-------
potasiu	3.759	17.98	19	3.463
calciu	3.368	Ora 19.00	20	3.094
Titan	2.758	20,99	22	2.524
vanadiu	2.519	21,96	23	2.297
crom	2.301	22.98	24	2.093
mangan	2.111	23,99	25	1.818
fier	1.946	24,99	26	1.765
cobalt	1.798	26.00	27	1.629
nichel	1.662	27.04	28	1.506
cupru	1.549	28.01	29	1.402
zinc	1.445	29.01	30	1.306
itriu	0,838	38.1	39	-------
zirconiu	0,794	39.1	40	-------
niobiu	0,750	40.2	41	-------
molibden	0,721	41.2	42	-------
ruteniu	0,638	43.6	44	-------
paladiu	0,584	45.6	46	-------
argint	0,560	46.6	47	-------

Spectrul lui Al a fost fotografiat doar în prima ordine. Spectrul elementelor foarte ușoare arată, de asemenea, alte câteva linii slabe care nu au fost încă examinate în detaliu. Spectrele lui Mg și Na sunt foarte complexe și vizibil diferite de relațiile simple care leagă spectrele celorlalte elemente între ele.

Până în prezent, numai linia a a fost măsurată în spectrele începând cu itriu, iar rezultatele ulterioare vor fi raportate într-o lucrare ulterioară. Spectrele lui K și Cl au fost înregistrate cu ținta KCl, dar este foarte puțin probabil ca liniile observate să nu fie atribuite elementelor corespunzătoare. Pentru elementele după Y, liniile par să fie formate dintr-un dublet foarte apropiat, așa cum Bragg a observat deja pentru rodiu.

Concluzii

În Figura 3, spectrele elementelor sunt prezentate pe linii orizontale echidistante. Elementele se succed în funcție de greutățile lor atomice, cu excepția A [Ar], Co și Te, unde această ordine nu se potrivește cu ordinea proprietăților chimice. Am lăsat o linie goală pentru fiecare element necunoscut până acum între Mo și Ru, Nd și Sa [Sm] și W și Os, în timp ce Tm, care Welsbach separate în două componente, date două linii. Acest aranjament corespunde cu atribuirea de numere întregi consecutive elementelor specifice elementelor succesive. Pe baza acestui principiu, numărul întreg N pentru al treisprezecelea element, Al, a fost luat ca 13. Valorile N presupuse pentru celelalte elemente sunt prezentate în partea stângă a Figura 3. Legitimitatea procedurii este confirmată de faptul că spectrele de raze X pot fi astfel clasificate într-o ordine perfect regulată. Examinarea din Figura 3 arată că pentru toate liniile măsurate atât în seria K, cât și în L, valorile n 1/2 cad pe o curbă care poate fi aproximată printr-o linie dreaptă regulată. Același lucru poate fi văzut și mai clar atunci când se compară valorile N din tabelul 1 cu valorile QK:

unde n este frecvența liniei și n o este frecvența Rydberg fundamentală. Este clar că, cu o aproximare foarte bună, QK = N - 1, cu excepția lungimilor de undă foarte scurte, care se abat treptat de la această relație. Dacă valorile N din tabelul 2 sunt comparate cu valorile QL,

unde n este frecvența liniei L a, obținem aproximativ QL = N - 7.4, deși deviația sistematică arată că, în acest caz, relația nu este exact liniară.

Dacă aceste numere întregi nu sunt caracteristice elementelor, sau aspectul ales sau numărul de omisiuni ale elementelor necunoscute sunt incorecte, aceste regularități dispar imediat. Prin urmare, numai pe baza dovezilor spectrelor de raze X - fără utilizarea teoriilor structurii atomice - putem concluziona că aceste numere întregi sunt într-adevăr caracteristice elementelor. Mai mult, deoarece este puțin probabil ca două elemente stabile diferite să aibă același număr întreg, există trei - și doar trei - elemente suplimentare între Al și Au. Deoarece spectrul de raze X al acestor elemente poate fi prezis în mod fiabil, elementele nu sunt probabil greu de găsit. Examinarea keltiului ar fi excepțional de interesantă, deoarece nu am atribuit spațiu acestui element.

Rutherford a dovedit că cea mai importantă parte a atomului este nucleul mediu încărcat pozitiv; van den Broek a sugerat că sarcina de pe nuclee este în toate cazurile un multiplu întreg al sarcinii de pe nucleul de hidrogen. Avem toate motivele să presupunem că numărul întreg care este valid în spectrele de raze X este același cu numărul de unități electrice din nucleu. Prin urmare, aceste experimente susțin ipoteza lui van den Broek cât mai aproape posibil. Soddy a arătat că proprietățile chimice ale elementelor radio demonstrează cu tărie că această ipoteză este adevărată de la taliu la uraniu. Se pare că am stabilit validitatea generală a ipotezei.