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Expérience de la feuille d'or de Rutherford

Transcription de la vidéo

ernest rutherford était un physicien du début du xxème siècle un très grand physicien qui travaille notamment sur la radioactivité et voici ce qu'il a dit comme observation suite à l'une de ces expériences les plus connus l'expérience qu'on appelle de la feuille d'or de réseau ford il a dit que c'était la chose la plus incroyable qui me soit jamais arrivée imaginez que vous tiré un obus de 15 pouces donc qu'en formation 15 pouces ça fait environ 40 cm sur un mouchoir en papier tant du milieu de la pièce et que l'obus rebondi et reviennent vers vous décrivons un petit peu plus en détails maintenant cette fameuse expérience de la feuille d'or donc rude parfois de travailler beaucoup sur la radioactivité et y étaient amis notamment avec pierre et marie curie il s'intéressait beaucoup à l'époque à la réactivité de ce qu'on appelle les particules alpha les particules alpha ce sont en fait des noyaux d'hélium donc l'hélium auquel on a arraché les deux électrons donc ça fait à cheveux deux plus sec de charges plus s'agit donc ici d'une noyaux d'hélium si ça qu'on appelle la particules alpha même si ressort ford ne savait pas encore à l'époque que la particules alpha était un noyau d'hélium donc ce noyau d'hélium il contient deux protons chargés positivement et de neutrons caisse curseur ford a fait lorsqu'il étudiait ces particules alpha en fait il a pris un morceau de métal radioactif du radium que je représente comme ceci ici voilà donc ça c'est du radium radioactifs qui va émettre des particules alpha il l'a placé dans une grande boîte en plomb clan n'imagine qu'on ait vu de dessus pour l'expérience peut-être quand doit-on plomb qui a un tout petit trot ici sur l'un des côtés ce qui se passe c'est que ce radium va émettre des particules alpha la grande majorité de ces particules alpha vont être absorbées par la boîte en plomb mais une partie va pouvoir s'échapper de la boîte part minuscule trou ici pour prendre une direction bien précise comme ce site et on va envoyer en fait ce faisceau de particules alpha sur une feuille dans une feuille d'or très très fine tu as donc être frappées par ces particules alpha donc je suis représenté la feuille d'or comme ceci voilà avec les particules alpha ils vont du coup pouvoir frapper cette feuille d'or est ce que ressort fin d'année fait c'est qu'il a placés tout autour de cette feuille d'or un écran de détection que je veux représenter comme ceux ci qui émet de la lumière en cas de contact avec une particule alpha donc ici on a le faisceau de particules alpha mais pourquoi est-ce que ressort ford a réalisé cette expérience est bien fait il voulait savoir ce que ce type d'expérience pourrait lui apprendre sur la structure de l'atome lorsqu'à l'époque on ne savait pas encore grand chose de la structure de l'atome ce qu'on savait je représente un atom comme ceux ci c'est que l'atome était neutre passe était sûr et quelques années auparavant jj thompson venait de découvrir l'existence de l'électron donc on savait que un des composants de l'atome c'est l électron qui était quelque chose qui avait une masse très très faibles qui représentait moins de 1 % de la masse totale de l'atome et qui étaient chargés négativement on savait que cet atome comportait des électrons puis-je noter ici e - avec une masse très faible et on savait que l'atome était neutre dont il y avait forcément également une charge positive quelque part dans cet atome pour compenser la charge de négatif du ou des électrons donc avec ces deux données ce que jj thompson avait proposé comme modèle c'est le modèle ce qu'on appelle le modèle du pudding au raisin ou plum pudding en anglais en quoi ça consiste eh bien on à l'atome ici que présentée ici et puis dans cet atome on a en fait les électrons qui sont répartis un peu comme justement les morceaux de raisin dans un peu nu pour réserve donc des morceaux de raisins secs où on peut voir aussi ça comme les pépites de chocolat dans un cookies au chocolat et ses électrons particules chargées négativement baigne dans une mer que si je vais représenter en coloriant un peu envers une soupe ou une mère chargée positivement tout ce que je colorie envers ici c'est en fait le reste du gâteau ou du cookie qui est chargée positivement donc en fait dans ce modèle l'atome il est plein il est plein et on a une soupe ou une mère chargée positivement et des électrons chargées négativement donc ce modèle du pudding au raisin du plein footing permettait d'expliquer le fait que l'atome était neutre et qu'il contenait électron qui avait des matchs très faible qui étaient chargés négativement donc leur forte ces demandes et bien si je mets un faisceau de particules alpha sur une feuille d'or qui contient donc des atomes d'or donc la feuille d'or a pour intérêt d'être très très fine et d'avoir un nombre d'atomes très petit sur la largeur l'épaisseur de la feuille bien re surfacé dit si j'ai des particules alpha qui frappe cette feuille d'or et bien elle devrait en fait si je les représente en jaune ces particules alpha devrait en fait traverser ma feuille d'or traverser les atomes d'or comme ceci parce que si on fait de la physique pour étudier le champ électrique induits par cette sous positive en fait c'est ce qui devrait se passer pour ces particules alpha elle devrait traverser ce champ électrique ici provoqué par sa soupe positive sans être déviés certaines particules d'oeuvre est légèrement dévié de la trajectoire mais vraiment de je représente ici de 1° donc avec un angle de déviation qui est très faible qu'on devrait à peine observé voilà donc voilà ce à quoi s'attendait à trouver rue sur ford lors de son expérience laourou sur ford a été génial c'est que il s'attendait à trouver ça donc il aurait très bien pu se dire ah ben je mets un écran simplement derrière ma feuille d'or ici juste ici je les maths ici en bleu par exemple je mets un écran ici pour recueillir les particules alpha qui vont traverser ma feuille d'or et puis voilà je regarderai un peu ce que j'obtiens dit j'observe la déviation de 1° ici c'est parce qu'il a fait il a eu l'intuition de mettre un écran un système de détection tout autour de la feuille d'or en laissant simplement un peu d espace pour que le faisceau de particules alpha puisse passer et ce qu'il a observé c'est en grande majorité effectivement les particules alpha qui ont traversé la feuille d'or sans être dévié pour frapper l'écran comme ceux ci certaines qui ont été légèrement déviée et puis surtout ce qu'il a observé ce qui était complètement imprévue pour lui c'est que à peu près une particule sur d'un mille je la représenter en rose pour bien qu'on la voit à frapper la feuille d'or et a rebondi elle a été tellement dévié elle a rebondi et elle est venue frapper l'écran comme ceux ci vers lui à peu près 1 sur 20 milles particules alpha ont été déviés plus de 90 degrés et sont revenus en fait on rebondit quand elles sont frappées la feuille d'or sont revenus dans sa direction et c'est ça à quoi il fait allusion dans cette citation ici avec le fait que un obus de 15 pouces soit tirée vers un mouchoir en papier donc le but de 15 pouces ici c'est en fait les particules alpha et le mouchoir en papier est représentée par la feuille d'or et que cette obole de traverser évidemment le papier comment s'y attendre et bien rebondi et revient vers nous donc il a dû être vraiment très surpris de ce résultat certainement qu'il a dû vérifier ses résultats de nombreuses fois et même refaire plusieurs fois l'expérience pour être sûr qu'on aurait vraiment eu des particules alpha qui avait été renvoyé dans cette direction parce que ce résultat est complètement incompatible avec le modèle qu'on avait pour l'atome à cette époque et s'arme était donc complètement en cause ce modèle du pudding au raisin donc qu'est-ce que russe orford a conclu de cette expérience mais il a conclu que effectivement dans l'atome qu'est ce qu'on a on a des électrons qui sont chargées négativement qui ont une masse très faible par rapport à la totalité de l'atome et qu'on a également une charge positive dans l'atome mais qui est concentré dans un tout petit volume et ce petit volume contient aussi la plupart de la masse de l'atome et ceci s'explique ce qu'il a observé c'est à dire que la plupart des particules vont traverser parce que tout le reste de l'atome en dehors de cette charge positive très concentré cette masse dans tout petits volumes et des électrons tout le reste de l'atome c'est vide donc quand les particules alpha traverse le vide évidemment elles ne sont pas dévié mais un tout petit nombre de particules alpha est rentré en collision avec cette masse chargée positivement ce qui a provoqué le fait que ces particules on était complètement dévier leurs trajectoires et ont rebondi donc si on fait un schéma pour symboliser ce si ça veut dire que le modèle de l'atome cursor valeur proposée selon prendre comme ceci est bien dans ce modèle de l'atome on a au centre ce tout petit volume ici qui contient la charge positive et la quasi-totalité de la masse de l'atome et puis ailleurs autour dans l'atome s'est pas exactement comment il ya le ou les électrons et tout le reste c'est vite donc on a les électrons qui sont donc des particules tout petit avec une masse très très faible par rapport à la masse totale de l'atome on a ici la charge positive concentré dans ce petit volume qui contient la quasi-totalité de la masse de l'atome et tout le reste cette vidéo donc qu'est ce qui se passe lorsque les particules alpha arrive sur ces atomes dans la feuille d'or et bien évidemment la plupart des particules vont traverser sans rentrer en collision avec cette masse ici une partie va être légèrement déviée lorsqu'elle va être proche de cette masse positive on avoir une légère déviation on peut observer ici comme ceux ci une légère déviation voilà et lorsque la particules alpha va rentrer en collision avec cette masse eh bien elle va avoir une déviation de trajectoire telle qu'elle va rebondir et revenir vers la boîte en plomb donc c'est ce modèle que ressort ford a pu proposer suite à cette expérience ici là on a quasiment toute la masse va-t-on concentré c'est ce qu'on appelle maintenant le noyau il a même pu calculer que le volume était d'à peu près 1 10 millièmes du volume total de la toque donc le noyau qui concentrent quasiment toute la masse et la charge positive représente un volume d'à peu près 1 10 millièmes du volume total de l'atome et au tour doit donc les électrons et tout le reste c'est du vide et on appelle ce modèle le modèle nucléaire de l'atome et ça commence à ressembler à ce qu'on connaît aujourd'hui et restait encore beaucoup de questions en suspens pour les physiciens à savoir notamment mais où sont les électrons que font les électrons et grâce aux nouveaux modèles que d'autres scientifiques ont pu développer suite à cette expérience du resort ford à ce premier modèle nucléaire eh bien on a pu avoir des expériences qui ont été proposées et on a pu avancer sur les connaissances de la structure de la matière à l'échelle de l'atome