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Chapitre 1 • Introduction
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d'électrons) d'une lampe à vide par un champ magnétique. L'expérience fournit une
mesure du rapport de la charge par la masse qe/me. La mesure de la charge de l'électron q e ~ - 1. 6 x 1019 C, sera réalisée en 1910 par Robert Andrews Millikan (18681953, prix Nobel 1923).
• La structure de /'atome
Au début du xxe siècle, deux modèles d'atome sont proposés. D'une part un modèle planétaire, proposé par Perrin en 1901, d'électrons interagissant avec un noyau
chargé positivement via l'interaction coulombienne, d'autre part un modèle globulaire, proposé par Thomson en 1903, d'électrons se mouvant sur un fond continu
chargé positivement assurant la neutralité électrique de l'atome (figure 1.2) [24]. La
question sera tranchée par une série d 'expériences dues à deux étudiants d ' Ernest
Rutherford (1871-1937, prix Nobel 1908), Hans Geiger (1882-1945) et Ernest
Marsden (1889-1970) en 1909, et leur interprétation par Rutherford en 1911. Un
faisceau de particules œ (des noyaux d'hélium) est envoyé sur une mince ( ~ 100 µm)
feuille d'or. Si la plupart des particules œ ne sont pas déviées, certaines sont diffusées
avec de grands angles. L'observation de rétrodiffusion avait particulièrement frappé
Rutherford et invalide le modèle de J. J. Thomson : la rétrodiffusion des particules œ
fortement énergétiques (u ~ 1.8 x 10
7 m/s, i.e. Ec ~ 7 MeV) ne peut s'expliquer
que parce qu'elles rencontrent une concentration extrêmement forte de charges, le
noyau atomique. Rutherford va plus loin et explique les données expérimentales à
l'aide de son modèle théorique de diffusion d'une charge ponctuelle dans un champ
coulombien (la particule œ dans le champ du noyau d'or).
-
• e
-
• e
• e
-
• e
Modèle globulaire
(J.J.Thomson)
Modèle planétaire
(J.Perrin)
Figure l .2 - La structure de l'atome .
À gauche : Deux modèles d'atomes. À droite : Principe des expériences de Geiger,
Marsden et Rutherford : bombardement d'une feuille d' or (épaisseur - l OO µm) par de s
particules a émises par une source radioactive de radium.
• Les ions et les isotopes
Francis William Aston (1877-1945, prix Nobel 1922) met au point en 1919 la technique de spectroscopie de masse consistant à dévier un faisceau d' atomes ionisés (des
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Chapitre 1 • Introduction
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d'électrons) d'une lampe à vide par un champ magnétique. L'expérience fournit une
mesure du rapport de la charge par la masse qe/me. La mesure de la charge de l'électron q e ~ - 1. 6 x 1019 C, sera réalisée en 1910 par Robert Andrews Millikan (18681953, prix Nobel 1923).
• La structure de /'atome
Au début du xxe siècle, deux modèles d'atome sont proposés. D'une part un modèle planétaire, proposé par Perrin en 1901, d'électrons interagissant avec un noyau
chargé positivement via l'interaction coulombienne, d'autre part un modèle globulaire, proposé par Thomson en 1903, d'électrons se mouvant sur un fond continu
chargé positivement assurant la neutralité électrique de l'atome (figure 1.2) [24]. La
question sera tranchée par une série d 'expériences dues à deux étudiants d ' Ernest
Rutherford (1871-1937, prix Nobel 1908), Hans Geiger (1882-1945) et Ernest
Marsden (1889-1970) en 1909, et leur interprétation par Rutherford en 1911. Un
faisceau de particules œ (des noyaux d'hélium) est envoyé sur une mince ( ~ 100 µm)
feuille d'or. Si la plupart des particules œ ne sont pas déviées, certaines sont diffusées
avec de grands angles. L'observation de rétrodiffusion avait particulièrement frappé
Rutherford et invalide le modèle de J. J. Thomson : la rétrodiffusion des particules œ
fortement énergétiques (u ~ 1.8 x 10
7 m/s, i.e. Ec ~ 7 MeV) ne peut s'expliquer
que parce qu'elles rencontrent une concentration extrêmement forte de charges, le
noyau atomique. Rutherford va plus loin et explique les données expérimentales à
l'aide de son modèle théorique de diffusion d'une charge ponctuelle dans un champ
coulombien (la particule œ dans le champ du noyau d'or).
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Modèle globulaire
(J.J.Thomson)
Modèle planétaire
(J.Perrin)
Figure l .2 - La structure de l'atome .
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Marsden et Rutherford : bombardement d'une feuille d' or (épaisseur - l OO µm) par de s
particules a émises par une source radioactive de radium.
• Les ions et les isotopes
Francis William Aston (1877-1945, prix Nobel 1922) met au point en 1919 la technique de spectroscopie de masse consistant à dévier un faisceau d' atomes ionisés (des