Laboratorio IV
Verifica della legge di
Moseley
Prof. G.Paternoster
Henry Gwyn Jeffreys Moseley (23 November 1887–10 August 1915)
http://www.chemistry.co.nz/
henry_moseley_article.htm
Henry GwynJeffreysMoseley (Weymouth, 23 novembre 1887 – Gallipoli
(Turchia), 10 agosto 1915).
Si laurea in fisica ad Oxford nel 1910. Lavora a Manchester con Rutherford
fino al 1913. Dopo un breve soggiorno in Australia ritorna in patria allo
scoppio della Prima Guerra Mondiale ed è subito arruolato, nonostante
Rutherford sia contrario. Viene ucciso nella Battaglia di Gallipoli nel 1915.
Attraverso sperimentazioni nel campo della spettroscopia a raggi X, nel 1914
pubblica i risultati delle sue ricerche dove giunge alla conclusione che le
frequenze dei raggi emessi da ciascun elemento variano
proporzionalmente al numero d'ordine (atomico) dell'elemento stesso
(legge di Moseley).
Non sono in pochi a pensare che, se Moseley fosse sopravvissuto alla guerra,
avrebbe certamente ricevuto il Premio Nobel, considerando l’importanza
del suo lavoro svolto nell’arco di tempo di soli 40 mesi.
È interessante notare che dopo il 1911 NielsBorh si trasferisce a Manchester
per lavorare, anch’egli, con Rutherford e qui pubblica la sua teoria sul
modello atomico.
L’emissione dei raggi X da parte degli atomi è
dovuta alle transizioni elettroniche tra i livelli
energetici. Quindi i fotoni (raggi X) emessi
hanno un’energia (frequenza) che dipende
dalla differenza di energia dei livelli coinvolti.
Esiste una semplice relazione tra frequenza ed
energia:
La legge di Moseley mette in relazione l’energia
dell’emissione X caratteristica di ciascuna serie
con il numero atomico dell’elemento
ionizzato. Essa si può scrivere come:
Strumentazione (nel laboratorio di Archeometria con Fluorescenza X)
Gli studenti avranno a disposizione un apparato per fluorescenza X costituito da:
• generatore di raggi X
• rivelatore a semiconduttore (SiPIN)
• catena elettronica e computer
Il generatore di raggi X è composto da un tubo con anodo di palladio, in cui un fascio
di elettroni viene accelerato ad un’energia di circa 30 keV prima di colpire l’anodo.
Nel processo di frenamento gli elettroni emettono raggi X secondo il processo
detto di breemsstrahlung. Questi fotoni escono dal tubo attraverso una sottile
lamina di berillio e sono collimati sino ad una dimensione trasversale del fascio di
qualche millimetro.
Il fascio viaggia in aria per pochi centimetri prima di colpire il campione. Molto vicino
alla sua superficie è posto il rivelatore, che raccoglie i fotoni emessi per
fluorescenza.
Il segnale proveniente dal rivelatore è amplificato e digitalizzato (ADC); il valore
ottenuto è linearmente proporzionale all’energia del fotone raccolto. Tali valori
vengono raggruppati e contati (multicanale), in modo che il canale i-esimo riporti il
numero dei fotoni raccolti con un’energia compresa tra Ei ed Ei+∆E.
La calibrazione consiste nel determinare E0 e ∆E.
Analisi dei dati
L’analisi dei dati comprende:
• calibrazione dell’apparato per determinare
l’energia dei fotoni;
• deconvoluzionedegli spettri con un software
commerciale per il riconoscimento delle serie
spettrali dei vari elementi e la determinazione
dell’energia con il suo errore per i vari picchi;
• un fit per ogni serie (K ed L1) per la verifica
della legge di Moseley e per la determinazione
delle costanti K e.
Come Niels Bohr disseunavoltanel 1962:
"You see actually the Rutherford work [the nuclear
atom] was not taken seriously. We cannot
understand today, but it was not taken seriously at
all. There was no mention of it any place. The great
change came from Moseley.”
Notate cheillavorodi Rutherford non fu
realmentepresoseriamente. Non lo
possiamocapireoggi, ma non fu per
nientepresoseriamente. Non
c'eramenzionedanessuna parte. Il
grandecambiamentoèvenutoda Moseley.