U1 TP1 : Le caractère lacunaire de la matière I. L’expérience de Rutherford
En 1909, E. Rutherford, E. Mardsen et H. Geiger ont proposé de bombarder une fine feuille d’or par un faisceau de particules α. Une particule α est un noyau d’hélium. Un écran était disposé autour de la feuille d’or. Le tout était placé dans une enceinte vide.
Document 1 : Dispositif expérimental
Les taches sur l’écran représentent les impacts de particules α.
Questions :
Pourquoi doit-on placé le dispositif dans une enceinte vide ?
Qu’observez-vous sur l’écran ?
Rutherford et son équipe ont observé les résultats suivant :
La tâche la plus intense sur l’écran se trouve dans le trajet du faisceau, elle est presque aussi intense avec ou sans feuille d’or. Quelques particules sont déviées et une infime minorité est renvoyée en arrière.
Questions :
Quelle est la charge d’une particule α ?
De quoi est composée la feuille d’or au niveau microscopique ?
Faire un schéma de la feuille d’or et du trajet de quelques particules α illustrant les résultats obtenus par Ruherford.
Pourquoi certaines particules sont déviées ?
Avant l’expérience de Rutherford, on pensait que a matière était constituée de sphères pleines. Quel aurait été le résultat de cette expérience si tel avait été le cas ?
II. Les dimensions dans l’Univers
Un atome d’or fait 144 pm de rayon, alors que son noyau fait 7 fm de rayon.
Exprimer ces longueurs en mètre et calculer le rapport entre le rayon du noyau et celui de l’atome :
Le rayon d’un noyau d’hydrogène est de rn = 1,0·10-15 m et son unique électron se trouve à une distance de d = 5,3·10-11 m du centre du noyau. Si on représente le noyau d’hydrogène par une balle de ping-pong de rayon R = 2 cm, à quelle distance se trouverait l’électron ?
Le rayon du Soleil est de rS = 696 000 km et Mercure, la planète la plus proche du Soleil, se trouve à une distance d = 57 909 175 km du centre du Soleil. A quelle distance se trouverait Mercure si on représente le Soleil par une balle de ping-pong ?
Quelle conclusion peut-on tirer de ces calculs ?
