Loi ou phénomène : Effet mécanique des faisceaux d’électrons (anciennement rayons cathodiques).

Description : Il s’agit d’un tube cylindrique scellé en verre surmonté par deux tubulures. Chacune d’entre elles communique avec une électrode. Dans ce tube, deux rails parallèles en verre supportent l’axe d’un moulinet à quatre, six ou huit palettes en mica. Les deux électrodes sont disposées à un niveau tel que leur axe rencontre le bord supérieur des palettes.
Un vide très poussé de l’ordre du millième de millimètre de mercure, a été réalisé à l’intérieur de ce tube. Ce tube est posé horizontalement sur un support en bois ou en plastique, les tubulures pointant le plus souvent vers le haut.

Expérience : On relie une électrode à la borne négative et l’autre électrode à la borne positive d’une bobine d’induction de Ruhmkorff. On constate que le moulinet se déplace en tournant, de la droite vers la gauche. Si on inverse les branchements, on observe que le sens de rotation du moulinet est lui aussi inversé et que son axe se déplace de gauche à droite.
On explique ces observations par le fait que des électrons sont émis à très grande vitesse de la cathode (électrode reliée à la borne négative de la bobine). Ils percutent la palette qui est sur leur trajet et font tourner le moulinet, ce qui entraîne la rotation de l’axe.

Remarque :

– Les premiers tubes à décharge, tel celui-ci, furent étudiés dans les années 1870. Le modèle qui expliquait cette expérience, mettait en jeu des « rayons cathodiques ». En 1897, Joseph John Thomson montra que ces rayons étaient en fait des faisceaux de particules chargées négativement, particules nommées « électrons » qui furent étudiées par les plus grands physiciens de cette époque, tels que Becquerel, Rutherford, Millikan, Bohr.
– D’autres modèles de tube de Crookes ont été construits, comme celui avec roue phosphorescente, à croix de Malte, avec moulinet sur rails, avec miroir concave, avec miroir concave et feuille de platine, bianodique ou encore à quatre électrodes.