Loi ou phénomène : Effet lumineux obtenu par décharge électrique (ou par des rayons cathodiques) sur la matière fluorescente. Déviation des électrons (ou rayons cathodiques) par un champ magnétique ou un champ électrique.

Description : Il s’agit d’un tube cylindrique clos en verre à l’intérieur duquel un écran a été disposé. Dans le tube règne un vide poussé jusqu’à environ un millième de millimètre de mercure. Deux fils de platine soudés dans le verre et pénétrant de 1 à 2 cm aux extrémités du tube, servent d’électrodes (anode et cathode). Devant la cathode plane à rayonnement cylindrique est placé un disque métallique percé d’une fente horizontale à bords nets. Un écran de mica, vertical, recouvert d’une substance fluorescente et tangent au faisceau des électrons, permet de le visualiser. A l’autre extrémité du tube se trouve l’anode. En son milieu, le tube est doté d’une tubulure latérale qui peut être encastrée dans un pied en bois afin de maintenir le tube horizontal.

Expérience :

Effet lumineux :

On relie la cathode et l’anode aux pôles d’une bobine d’induction de Ruhmkorff. Le faisceau d’électrons est rendu visible car il illumine la plaque fluorescente à son passage. Sa trajectoire est rectiligne. Cette expérience est très visible lorsqu’elle est menée dans l’obscurité.
La lumière émise s’expliquerait par le fait que les électrons émis par la cathode circulent à très grande vitesse dans le tube. En percutant les molécules de l’air qui sont sur leur passage, ils les excitent. Elles reviennent dans leur état fondamental en libérant de l’énergie sous forme lumineuse. La longueur d’onde de la lumière ainsi émise, excite ensuite les molécules de la substance fluorescente avoisinante ; celles-ci retrouvent leur état fondamental en émettant rapidement de la lumière visible.

Déviation d’un faisceau d’électrons :
On approche un aimant, par exemple en forme de fer à cheval, par le bas du tube. On constate que la trajectoire des électrons se courbe immédiatement. On en déduit que les électrons sont sensibles à ce champ magnétique.

On place le tube entre les plateaux d’un condensateur. On constate que la trajectoire des électrons est une courbe telle que les électrons sont attirés par le plateau positif et repoussés par le plateau négatif. Cette observation corrobore les lois d’attraction et de répulsion des charges électriques.

Remarque : Le tube à vide de Braun a les mêmes fonctions mais ne permet pas de voir la trajectoire des électrons.