Зако́н Мо́зли, эмпирическая закономерность, связывающая длины волн характеристических спектральных линий в рентгеновских спектрах химических элементов с зарядом ядра соответствующего элемента. Открыт Г. Мозли в 1913 г.

Систематические исследования длин волн линии $K_{\alpha}$ в характеристических спектрах ряда химических элементов от $Al$ до $Ag$, проведённые Мозли, показали, что для них с довольно хорошей точностью выполняется соотношение: $(1/\lambda)^{1/2} = 289,5(Z – 1,13)$, где $\lambda$ – длина волны спектральной линии в сантиметрах, $Z$ – заряд ядра элемента в единицах элементарного электрического заряда. Аналогичное соотношение было найдено для линий $L$-серии, измеренных для ряда химических элементов от $Zr$ до $Au$.

Рис. 1. Диаграммы Мозли для линий 𝐾-серии характеристического спектра.Рис. 1. Диаграммы Мозли для линий 𝐾-серии характеристического спектра.Графики зависимостей $E^{1/2}$ от $Z$, где $E$ – энергия кванта характеристической линии, называются диаграммами Мозли. На рис. 1 приведены диаграммы Мозли для $K$-линий характеристического спектра вместе с аппроксимационной прямой (красная линия). График даёт представление о точности закона Мозли. Видно, что в области $Z > 50$ экспериментальные данные начинают отклоняться от аппроксимационной прямой.

На основании измеренных длин волн спектральных линий можно найти энергии соответствующих рентгеновских спектральных термов. Зависимости $Т^{1/2}$ от $Z$, где $T$ – энергия терма, называют диаграммами Мозли для уровней энергии атомов (рис. 2).

Здесь также можно видеть,

Рис. 2. Диаграммы Мозли для рентгеновских термов.Рис. 2. Диаграммы Мозли для рентгеновских термов.что для $M$- и $N$-термов, соответствующих образованию вакансий в оболочках с главным квантовым числом $n = 3$ и $n = 4$, аппроксимация линейной функцией слабо соответствует диаграммам.

Закон Мозли не принадлежит к числу фундаментальных законов физики. Особое отношение к этому закону связано с его исторической ролью в развитии физики. Открытие закона Мозли окончательно утвердило интерпретацию атомного номера химического элемента как заряда ядра. Наличие скачков на диаграммах Мозли для спектральных линий позволило предсказать существование последних неизвестных на тот момент химических элементов с атомными номерами 43 $(Tc)$, 61 ($Pm$), 72 ($Hf$), 75 ($Re$), 85 ($At$), 87 ($Fr$), 91 ($Pa$). Номера никеля и кобальта в таблице Менделеева были переставлены вопреки измеренным значениям атомной массы $A$: для никеля $A = 58,69$, $Z = 28$, для кобальта $A = 58,93$, $Z = 28$ (средняя атомная масса зависит от изотопного состава химического элемента в природе, а длины волн характеристических рентгеновских линий определяются зарядом ядра).

Линейный вид диаграмм Мозли имеет место для линий и уровней водородоподобных ионов (с точностью до релятивистских поправок), для которых справедлива формула: $E = -Z^2 R/n^2,$ где $R = 13,6$ эВ – постоянная Ридберга, $n$ – целые числа. Физический смысл закона Мозли состоит в том, что действие заряда ядра на электроны внутренних оболочек гораздо сильнее межэлектронного взаимодействия. В результате энергии рентгеновских термов, возникающих при удалении электрона из внутренней оболочки, близки к уровням водородоподобных атомов, а влияние остальных электронов сводится к экранировке заряда ядра. Последнее обстоятельство видно в приведённой выше аппроксимационной формуле, где вместо заряда ядра $Z$ стоит величина $(Z – 1,13)$. Соответственно, нелинейность диаграмм Мозли для $M$- и $N$-термов, которые можно видеть на рис. 2, связана с влиянием внешних достраивающихся оболочек.

На сегодняшний день рентгеновские характеристические спектры практически всех химических элементов хорошо исследованы и относительная точность измерения длин волн спектральных линий достигает величины $10^{–7}$ (отношение погрешности измеренной длины волны к самой длине волны). Построение диаграмм Мозли для них может быть только удобной формой представления данных. Своё развитие метод Мозли получил в исследованиях изоэлектронных последовательностей ионов (рядов ионов с одинаковым количеством электронов и разным зарядом ядра). Выделение основной зависимости энергий соответствующих уровней ионов от $Z^2$ вдоль такой последовательности помогает идентифицировать сложные спектры.