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Etablissement : Lycée Saint-Sernin (31)
Ville : Toulouse
Discipline : Electricité dynamique
Typologie : Didactique
TUBE DE CROOKES AVEC ROUE PHOSPHORESCENTE

Loi ou Phénomène : Effets mécanique et lumineux des faisceaux d’électrons (anciennement rayons cathodiques).

Description : Il s'agit d'un appareil scellé en verre dont la partie centrale est bombée et présente deux tubulures « diamétralement » opposés. Dans chacune d’elles est placée une électrode circulaire.
Autour d’un axe central vertical, un moulinet muni de quatre ailettes peut tourner. Son axe de rotation est calé grâce à deux cônes en verre. Sur une des faces des ailettes, a été déposée de la matière phosphorescente selon un motif évoquant un cristal de neige.
L’appareil est surmonté d’une sphère en verre et sa partie inférieure est encastrée dans pied en bois ou en verre.
Dans cet appareil, un vide modéré a été réalisé.

Expérience :
Constructeur : non signé
On relie les deux électrodes aux bornes d'une bobine d'induction de Ruhmkorff (voir la fiche correspondante) qui délivre une tension très forte. On constate que le moulinet se met en rotation. On inverse les branchements et on observe que le sens de rotation change. En outre, on observe que la face phosphorescente des ailettes s'illumine chaque fois qu'elle passe devant la cathode.
On explique ces observations par le fait que des électrons sont émis à très grande vitesse de la cathode. Ils percutent l’ailette qui est sur leur trajet et font tourner l’ensemble puis entretiennent ce mouvement de rotation. Lorsque les branchements changent, la cathode est alors l’électrode de l’autre tubulure ; le tourniquet est donc entraîné dans l’autre sens. En outre, du fait des chocs entre électrons et atomes de la matière phosphorescente, ces derniers sont excités ; ils recouvrent lentement leur état fondamental en émettant de l’énergie sous forme de lumière phosphorescente.

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 à croix de Malte, avec moulinet sur rails, avec miroir concave, avec miroir concave et feuille de platine, bianodique ou encore à quatre électrodes (voir les fiches correspondantes).

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