Détermination du rapport e/m pour l'électron |
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Antilles 2013 - Exercice 3 - 5 points |
Document 1 : La deuxième expérience de Thomson
Le physicien anglais Joseph John Thomson utilisa un tube à vide, dans lequel une cathode émet des électrons. Ceux-ci sont accélérés dans un champ électrostatique créé par des anodes de collimation. À la sortie de ces anodes, les électrons forment un faisceau très étroit. Ce faisceau passe ensuite entre deux plaques métalliques de charges opposées. Les électrons, soumis à un nouveau champ électrostatique, sont alors déviés de leur trajectoire et viennent frapper un écran constitué d'une couche de peinture phosphorescente. Tube utilisé par Thomson pour montrer la déviation de particules chargées par un champ électrostatique :
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Document 2 : Création d'un champ électrostatique
Deux plaques métalliques horizontales portant des charges opposées possèdent entre elles un champ électrostatique uniforme E caractérisé par :
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Document 3 : Force électrostatique subie par une particule chargée dans champ électrique E
$$\mathrm{ \overrightarrow{F} = q \ \overrightarrow{E} } $$ Pour un électron : q = - e ; e étant la charge élémentaire. |
Document 4 : Interactions entre particules chargées
Deux particules de charges de même signe se repoussent ; deux particules de charges opposées s'attirent. |
Document 5 : Expérience de laboratoire ; détermination du rapport e/m pour l'électron
Le montage ci-dessous reprend le principe de la deuxième expérience de Thomson. Il comporte un tube à vide dans lequel un faisceau d'électrons est dévié entre deux plaques de charges opposées. On mesure la déviation verticale du faisceau d'électrons lors de la traversée des plaques sur une longueur L, afin de déterminer la valeur du rapport e/m.
Données de l'expérience :
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1. Détermination du caractère négatif de la charge de l'électron par J.J. Thomson
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Annexe | |
L’intensité du champ électrique entre les deux plaques est E = 15,0 kV·m−1.
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