L’expérience Rutherford gold foil experiment ou alpha particles scattering experiment reste une expérience célèbre dans l’histoire de la science. Entre 1908 et 1913, une série d’expériences ont été réalisées par Hans Geiger et Ernest Marsden sous la direction D’Ernest Rutherford.,
Parce que des expériences ont été réalisées par Geiger et Marsden, il est aussi appelé le Geiger-Marsden expériences. Les expériences ont conduit à la découverte du noyau et a donné naissance au modèle nucléaire de l’atome., Les résultats des expériences ont démystifié l’idée que la charge positive était uniformément répartie dans l’atome et ont démontré la présence d’un noyau central, où toute sa charge positive est concentrée.
L’expérience Gold foil de Rutherford
l’expérience n’était pas une expérience unique mais une série d’expériences. Toutes les expériences peuvent être résumées à l’aide de l’illustration ci-dessous.,
lorsque Rutherford et son collègue ont tiré des particules alpha, les noyaux d’hélium chargés positivement, sur une feuille d’or très mince, diffusion inattendue des particules a été observé. L’illustration ci-dessus représente une source radioactive enfermée dans un bloc de plomb libère des particules alpha. Le bloc de plomb agit comme un bouclier et aiguise le faisceau. Le faisceau se déplace dans l’espace et frappe la feuille d’or de quelques milliers d’atomes d’épaisseur., Un écran fluorescent circulaire au sulfure de zinc entoure la feuille. Les particules qui quittent la feuille après la frappe font de minuscules éclairs lumineux sur l’écran appelés scintillations, qui peuvent être mesurés à l’aide d’un microscope.
comme on peut le voir sur la figure, la plupart des particules restent non détectées, c’est-à-dire qu’elles continuent à parcourir un chemin rectiligne comme si la feuille d’or était absente. La plupart des particules dispersées ont une déviation inférieure à 90° tandis que peu de particules traversent 90°.
avant de procéder à l’analyse des résultats de l’expérience, examinons rapidement le modèle atomique de Thomson.,
le point de vue de Thomson sur les atomes
dans les années 1900, le modèle atomique de Thomson était dominant. Il a expliqué un atome comme une mer de charge positive avec des électrons chargés négativement. Selon lui, la charge positive était uniforme dans tout l’atome et sa magnitude était égale aux charges négatives.
contraste entre l’expérience et le modèle de Thomson
Les résultats de l’expérience obtenus à partir de l’expérience de diffusion des particules alpha contredisent le modèle de Thomson. Rutherford en fut étonné. Selon le modèle de Thomson, la charge positive est uniformément répartie dans tout l’atome, ce qui crée un champ électrique faible. Lorsque des particules alpha, qui sont de lourds rayonnements énergétiques, ont été bombardées sur la feuille d’or, on s’attendait à ce que le faisceau pénètre dans la feuille avec une légère divergence et une réduction de la vitesse., La déviation du faisceau serait faible. Aucun rebond des particules n’était prévu. Cependant, les observations étaient différentes. Ils sont résumés en trois points principaux.
- La plupart des particules α ont passé la feuille sans trop de déviation.
- Un petit nombre de particules ont été déviées par la feuille, et cette déviation était très faible.
- Une très petite fraction des particules ont été déviées par de grands angles (supérieurs à 90°); un nombre infime de particules ont été déviées par des angles supérieurs à 150°.,
conclusions de Rutherford
sur la base des observations ci-dessus, Rutherford a fait valoir les points suivants:
- comme la plupart des particules n’étaient pas déviées, l’atome devait surtout être vide.
- Une petite fraction des particules a été déviée par de grands angles. Ainsi, il devrait y avoir une forte force répulsive dans un atome. Rutherford a proposé la présence d’un noyau central chargé positivement. En outre, il a estimé que la taille du noyau de l’atome d’or était très petite par rapport à l’atome.,
à partir de ces conclusions, il a conceptualisé une nouvelle théorie atomique, que nous appelons maintenant le modèle atomique de Rutherford. Il dit que l’atome a un noyau central chargé positivement qui est entouré d’électrons. Ce modèle a remplacé le modèle de Thomson.
la figure ci-dessous montre que les particules α peuvent facilement pénétrer la feuille d’or sans trop d’entraves et que peu d’entre elles rebondissent.,
Histoire
J. J. Thomson théorie atomique a été importante avant la découverte du noyau. Cependant, Thomson lui-même ne s’est jamais entièrement satisfait de sa théorie. Quelques critiques existaient à cette époque qui s’opposaient au modèle de Thomson. L’un d’eux était Hantaro Nagaoka, un physicien Japonais. Il a dénoncé le modèle de Thomson en 1904 et prédit un modèle planétaire dans lequel le noyau chargé positivement est entouré d’électrons., Une analogie entre le système planétaire et la structure de l’atome a été proposée par lui. Nagaoka a fait valoir que la charge positive et négative ne peut pas s’incarner. Ses pensées n’ont pas été reconnues jusqu’à ce que Rutherford prouve la présence du noyau.
Ernest Rutherford était un physicien extraordinaire et également connu comme le père de la physique nucléaire. Il est également crédité pour la découverte des rayons alpha, bêta et gamma. Avec ses vastes connaissances en radiation, lui et Hans Geiger, qui était un scientifique allemand, ont décidé d’étudier les particules alpha. Au départ, ils ont fait quelques expériences., Mais après peu de succès, Rutherford a transmis le travail à Geiger et Ernest Marsden, qui était un élève de Geiger. Par conséquent, Geiger et Marsden ont fait de nombreuses expériences sous la direction de Rutherford. Ils ont utilisé une feuille d’or en raison de sa grande malléabilité et du radon comme source radioactive. Après plusieurs heures passées dans une pièce sombre, les observations des expériences étaient définitivement stupéfiantes. En 1913, Rutherford a confirmé la présence du noyau. Il a apporté une nouvelle ère dans le monde atomique.,
il a été submergé et a prononcé:
c’était tout à fait l’événement le plus incroyable qui m’est jamais arrivé dans ma vie. C’était presque aussi incroyable que si vous tiriez une coquille de 15 pouces sur un morceau de papier de soie et qu’elle revenait et vous frappait.
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