Expériences

Le canon à électrons et le rapport e/m

L’appareil utilisé permet de mesurer simplement le rapport e/m entre la charge et la masse de l’électron. Il est constitué d’un tube sphérique rempli d’hélium et de deux grandes bobines de Helmholtz. À l’intérieur du tube, on retrouve un canon à électrons et des plaques de déflexion afin de produire un faisceau d’électrons. Puisqu’on peut connaître le potentiel accélérateur des électrons, on peut aussi déterminer leur vitesse. En même temps, les bobines de Helmholtz produisent un champ magnétique uniforme et mesurable à angle droit par rapport au faisceau d’électrons. Ce champ permet de dévier la trajectoire des électrons en une courbe circulaire.

Puisque le tube sphérique est rempli d’atomes d’hélium, certains électrons entrent en collision avec ces atomes et leur transfèrent un peu d’énergie. Ces atomes d’hélium excités produisent ensuite une trace visible lorsqu’ils émettent l’énergie absorbée sous forme de lumière visible. Ainsi, en mesurant le rayon r de la trajectoire circulaire des électrons, ainsi que le potentiel accélérateur V et le courant I dans les bobines de Helmholtz, on peut calculer le rapport e/m de l’électron :

e/m = 3,293×10⁶ V / (r² I²).

Ressources

Protocole (PDF)
Rapport (PDF)

Autres ressources :

Canon à électrons, images et couleurs
Canon à électrons - Composent électrique
Canon à électrons sur Wikipédia