1. L'expérience en feuille d'or de Rutherford (1911)
* Configuration: Les particules alpha (noyaux d'hélium chargés positivement) ont été tirées sur une fine feuille de papier d'or.
* Observations:
* La plupart des particules alpha passaient directement à travers le papier d'aluminium, indiquant que les atomes étaient principalement des espaces vides.
* Un petit pourcentage de particules alpha a été dévié à de grands angles, certains rebondissant même dans la direction d'où ils provenaient. Cela suggérait une région concentrée et chargée positivement dans l'atome.
* Conclusions: Cette expérience a conduit Rutherford à proposer le modèle nucléaire de l'atome, où réside un petit noyau dense et positivement chargé au centre, entouré d'un nuage beaucoup plus grand d'électrons chargés négativement.
2. Diffraction des électrons
* Configuration: Des faisceaux d'électrons sont dirigés vers des couches minces de matériau, comme le graphite.
* Observations: Les électrons présentent un comportement en forme d'onde et produisent des motifs d'interférence sur un écran derrière le film. Les modèles montrent que les électrons interagissent avec la structure atomique, révélant la taille et la forme des atomes et la disposition de leurs électrons.
* Conclusions: Les modèles de diffraction confirment que les électrons dans un atome occupent un volume beaucoup plus grand que le noyau.
3. Spectres atomiques
* Configuration: Les atomes sont excités (chauffés ou sous tension) et émettent de la lumière. Cette lumière est ensuite passé à travers un prisme ou un réseau de diffraction pour le séparer en longueurs d'onde de composants.
* Observations: La lumière émise se compose de longueurs d'onde spécifiques et discrètes, formant un spectre de ligne. Chaque élément a un spectre de ligne unique.
* Conclusions: La nature discrète des longueurs d'onde émises indique que les électrons dans les atomes ne peuvent exister que dans des niveaux d'énergie spécifiques. Cela soutient l'idée que les électrons orbitent le noyau dans les niveaux d'énergie quantifiés, renforçant davantage l'idée d'un petit noyau entouré d'un plus grand nuage d'électrons.
4. Densité nucléaire
* Calculs: La densité du noyau peut être calculée en divisant la masse du noyau par son volume.
* Résultats: La densité nucléaire est incroyablement élevée, de l'ordre de 10 ^ 17 kg / m ^ 3, par rapport à la densité de la matière ordinaire (par exemple, l'eau est d'environ 10 ^ 3 kg / m ^ 3). Cette densité extrême confirme que le noyau est incroyablement compact.
5. Réactions nucléaires
* Observations: Les réactions nucléaires (fission et fusion) impliquent la libération d'énormes quantités d'énergie. Cette énergie provient de la forte force nucléaire qui lie les protons et les neutrons dans le noyau.
* Conclusions: L'immense énergie libérée dans les réactions nucléaires démontre les immenses forces en jeu dans le noyau, soulignant davantage sa nature compacte et dense.
En substance, ces expériences, observations et calculs convergent pour soutenir la conclusion que le noyau occupe une minuscule fraction du volume de l'atome, tandis que les électrons, se propagent dans une région beaucoup plus grande, contribuent de manière significative à la taille globale de l'atome.
