Фон Лауэ и Брэгги. Рентгеновские лучи и кристаллы
В 1912 году фон Лауэ открыл, что рентегеновские лучи могут дифрагироваться кристаллами, что было весьма похоже на дифракцию обычного света любой структурой с тонкими бороздками, как, например, перо, тонкая ткань или граммофонная пластинка, где бороздки имеют величины, приближающиеся к длинам световых волн (258). Оказалось, что рентгеновские лучи дифрагируются объектами того же порядка величины, что и сами атомы, и поэтому имеют соответственно более короткие волны, чем свет. Это открытие фон Лауэ было столь же важным по своим последствиям, как и первоначальное открытие самих рентгеновских лучей. Первыми его подхватили Уильям и Лоренс Брэгги, отец и сын, показавшие возможность измерения длины волн рентгеновских лучей, а одновременно также и определения структуры кристаллов с точки зрения расположения составляющих их атомов.
Атом Резерфорда — Бора
Вскоре после этого, в 1913 году, исключительно талантливый молодой физик Мозли (1887 — 1915) (впоследствии убитый под Галлиполи), работая в лаборатории Резерфорда в Манчестере, измерил длину волн рентгеновских лучей ряда различных элементов и показал, что они подчиняются весьма простому закону, находясь в точной зависимости от порядкового номера атома пли от числа электронов в каждом виде атома. Между тем лаборатория Резерфорда в силу авторитета самого ученого уже привлекла к себе внимание некоторых самых блестящих умов, когда - либо совместно работавших в области физики. Среди них был молодой датчанин Нильс Бор, сумевший объединить все четыре изолированных момента: тяжелое ядро, обнаруженное в опыте с альфа - частицами, элементарные законы, открытые задолго до этого Бальмером (1825 — 1898) в отношении частот в спектре водорода, закономерность для длин волн рентгеновских лучей различных элементов и квантовую теорию Планка, послужившую основой для объединения всех этих моментов. Подобно новому Кеплеру, он показал, что атом мог быть представлен как солнечная система, в которой каждый электрон имеет свою собственную орбиту, и что свет или рентгеновские лучи возникали только тогда, когда электрон перемещался с орбиты высокой энергии на другую, более низкой энергии.
Атом Резерфорда — Бора, атом XX века, теперь прочно занял свое место в том смысле, что, как это было с ньютоновой астрономией, он мог быть использован для предсказания свойств атомов, исходя из простого знания содержащегося в них числа электронов. Это объясняло, почему атомы могли излучать нлн поглощать свет только определенной частоты. Могли быть объяснены и сложные спектры, а также найдены уровни энергии электронов в различных атомах. Сама концепция уровня энергии является квантовой. Она означает, что каждая атомная или молекулярная структура может существовать в большом количестве состояний с различными характеристиками колебаний, подобно обертонам музыкального инструмента, и что разности энергий между состояниями могут быть найдены путем измерения частот излучаемого или поглощаемого света.