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Ralentir les électrons



  1. #1
    fdeck

    Ralentir les électrons


    ------

    Bonjour,

    Comment est-il possible de ralentir des électrons, mais à une échelle de laboratoire, pas à l'échelle d'un centre de recherche!

    Je pense que l'on doit pouvoir agir sur eux par des champs magnétiques, mais de quelle puissance?

    Bref, une petite expérience concrète sans moyens extravaguants est-elle possible?

    Merci.

    -----

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  4. #2
    Karibou Blanc

    Re : Ralentir les électrons

    Salut,

    Un champ magnétique ne peut en rien changer l'énergie cinétique d'un électron et ne peut par conséquent pas le ralentir. En effet, l'énergie cinétique dépend seulement de la norme du vecteur vitesse et l'effet d'un champ magnétique modifie uniquement l'orientation de ce vecteur.
    Pour s'en convaincre, rappelons que la force magnétique est proportionnelle au produit vectoriel v x B, elle est donc en permanence perpendiculaire à v, si bien que la force magnétique ne travaille pas le long d'une trajectoire donnée, et l'énergie cinétique est conservée.
    Seul le champ électrique permet de modifier l'énergie cinétique des électrons.

    Maintenant pour ralentir des électrons, il faut aussi présicer de quelle vitesse on parle et dans quelle contexte.
    Dans un métal par exemple, où baignent un très grand nombre d'électrons libres, il existe deux vitesses distinctes. La première correspond à la vitesse moyenne associée à chaque électron, et la seconde est ce qu'on appelle la vitesse de dérive, elle représente le déplacement de l'ensemble des électrons dans une direction donnée. Le fameux courant électrique.
    On peut le voir un peu comme un nuage de moustiques soumis à coup de vent. Chaque moustique possède un vitesse propre, mais sous l'action du vent, l'ensemble du nuage va se déplacer dans le sens du vent à une vitesse différente.
    Pour les électrons dans un métal, c'est le champ électrique appliqué qui joue le rôle de coup de vent.

    Bonne journée !

  5. #3
    lyonnais

    Re : Ralentir les électrons

    Salut,

    Il faudrait peut etre preciser ta question et surtout ton systeme.
    Dans le vide rien de plus simple que de freiner ou d'accélerer un petit electron par un champ electrique comme indiquer par Charibou blanc. Mais meme un electron de 1 eV c'est quand meme plutot rapide. Ensuite si c'est pour pieger des électrons à un endroit ca devient tout de suite plus coton.

  6. #4
    ced00

    Re : Ralentir les électrons

    A l'échelle du labo, il existe un petit appareil appellé cyclotron, sorte de petite sphère en verre rempli d'un gaz, avec un canon a electrons, le gaz s'ionise et fait de la lumière au passage des electrons, d'une part c'est joli, et d'autre part, tu peux faire varier les champs E et B qui regnent à l'intérieur de la sphère pour observer leur action sur les charges.

    Mais ça ne répond peut etre pas à ta question
    Site et forum dédié à la physique

    www.physique-chimie.tk

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #5
    invite76

    Re : Ralentir les électrons

    Bonjour,

    On peut ralentir des particules (voir les histoires de décélérateur d'antiprotons sur le forum TPE).
    Pour des électrons, il faut d'abord les fabriquer, avec une cathode et quelques électrodes de focalisation.
    On peut les piéger dans une bouteille magnétique (il sont alors confinés par le champ), ce qui n'est pas les ralentir.
    On peut les ralentir à l'aide d'un champ électrique (le système de fabrication, à l'envers, avec un champ magnétique pour éviter qu'il ne partent dans tous les sens.

    Mais je ne comprends pas votre problème réel: que voulez vous faire et dans quel cadre? Ce que j'ai indiqué n'est qu'une réponse de principe, facile à réaliser avec des moyens de laboratoire, hors de portée de l'amateur.

    amicalement

    jm

  9. #6
    protee

    Re : Ralentir les électrons

    Pour ralentir des éléctrons (ou des positrons, enfin toute particule chargée légère) il faut d'abord savoir de quelle énergie et donc de quelle vitesse on parle, en effet les électrons des faibles énergie ne subissent quasiment jamais de ralentissement dans la matière mais plutôt une rétrodiffusion, ils tapent et ils repartent...
    Pour ralentir il faut plutôt des matériaux lourds car les gaz (cf. cyclotron) mettent bien en évidence le phénomène d'ionisation/excitation mais freinent peu ces petites particules, avec des liquides comme l'eau ou l'eau lourde on freine un peu plus mais ça reste limité.
    La seule solution pour ralentir des un faisceau d'électrons d'énergie supérieure au keV voire de plusieurs MeV reste d'utiliser le rayonnement de freinage ou Bremsstrahlung (...), qui est une décélération de la particule au voisinage d'un noyau massique. Cette perte d'énergie est conséquente mais se fait aussi avec un modification de trajectoire. Une expérience possible est de bombarder une feuille de cuivre avec un faisceau d'électrons mais on s'expose alors à d'autres phénomènes comme la diffusion du faisceau.
    En fait d'habitude on ne cherche pas spécialement à ralentir les électrons, leur passage dans la matière s'en charge. Pour mettre en évidence un faisceau faiblement ralenti, le meilleur moyen est une chambre de gaz comme le cyclotron ou un aquarium d'eau distillée pour essayer d'utiliser l'effet Cerenkov, les électrons étant émis avec une vitesse supérieure à celle de la lumière dans l'eau (v>c/n avec n l'indice de réfraction) on observe un halo bleu à l'entrée du faisceau puis plus rien dès que les électrons sont à v<c/n.

    Je ne suis pas sûr de répondre à la question en particulier pour ce qui est d'une mise en oeuvre facile et surtout dans quel but ?

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  11. #7
    invite76

    Re : Ralentir les électrons

    Bonjour
    Si l'on cherche à ralentir les électrons pour les étudier ou les piéger, la matière ne me semble pas le meilleur système, et le champ électrique est le meilleur. Si vous utilisez un milieu matériel, vous ne pourrez simplement pas les récupérer.
    Je ne vous suis pas sur le cyclotron, qui n'a rien à voir avec une "chambre de gaz". C'est un bon vieil accélérateur. On pourrait le faire fonctionner à l'envers (je ne vois cependant pas comment l'on extrairait les particules), mais il faudrait que celles ci aient une structure temporelle (en paquet) synchrone de la radiofréquence de l'appareil. Ce n'est pas simple.
    Il faudrait que fdeck précise ce qu'il veut faire, comme vous le dites.

    Bien amicalement

    JM

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