모즐리의 법칙

요약 음극선을 물질에 조사했을 때 나오는 x-선 진동수의 제곱근이 원자번호에 비례하는 법칙이다. H.G.J.모즐리가 1913년 발견한 법칙이다. 이를 통해 원소의 화학적 성격을 결정하는 것이 원자핵의 전하임을 알 수 있었으며, 이 법칙은 원자핵물리의 발전에 큰 영향을 끼쳤다.

가속된 전자를 물질에 충돌시키면 X-선이 나온다. 이 원자에서 나오는 특성 X-선에 관하여 영국의 모즐리가 실험적으로 발견한 법칙이다. 역사적으로 원자번호라는 개념을 확인시켰다. X-선 스펙트럼의 가장 세기가 큰 단파선인 K-알파선의 진동수 ν와 원자번호 Z사이에 다음의 관계가 있음을 알아냈다.
√ν = a ( Z - b)
여기서 a와 b는 X-선 스펙트럼 각 계열의 특유한 상수이다. 이 관계는 각 원소의 원자번호와 특성 X-선 파장 사이에 각 계열(K계열 ·L계열 ·M계열)마다 일정한 규칙성이 나타난다.

이 법칙의 발견은, 원소의 화학적 성격을 결정하는 것은 원자량(양성자수+중성자수)이 아니고 원자번호(양성자수), 즉 원자핵의 전하(電荷)임을 실증적(實證的)으로 밝혀낸 것으로서, 원자물리학 발전에 결정적 기여를 하였다. 더욱이 이 관계를 바탕으로 하여 원소의 정확한 원자번호의 결정, 미측정(未測定)스펙트럼선의 파장 예측, 주기율표 중의 미발견원소의 확인 등 중요한 성과를 거두었으며, 1923년 발견된 하프늄도 이 법칙을 적용함으로써 그 존재가 확인되었다.

이 실험식은 당시 보어의 원자모형으로 설명될 수 있음이 밝혀졌으며, 역으로 (+)전하로 구성된 핵이 원자 중심에 있는 보어의 원자모형의 타당성을 입증하였다.