Travaux pratiques de physique Section de physique / EPFL

Michael Tschumi et Gatien Cosendey 17/01/2005

Expérience de Millikan

Travaux pratiques de physique Section de physique / EPFL

Michael Tschumi et Gatien Cosendey 17/01/2005

Introduction :
Ce TP reprend l’expérience effectuée par Robert A. Millikan, qui lui valut le prix Nobel en 1923. Cette expérience a pour but de mettre en évidence le fait que la charge électrique apparaît sous forme d’un multiple entier d’un quantum fondamental de charge, qui est en fait la charge de l’électron, ainsi que celle du proton car la matière étant globalement neutre, ces deux particules subatomiques possèdent la même charge, mais de signe opposé. Cette expérience a permit à Millikan non seulement de mettre en évidence cette quantification de la charge, mais aussi de déterminer la valeur de ce quantum dont toutes les charges sont un multiple. Le principe de cette manipulation est de projeter de fines gouttelettes d’huile à l’aide d’un atomiseur au-dessus d’un petit orifice dans l’armature d’un condensateur plan parallèle. Quelques gouttes passent à travers le trou entre les armatures où l’on a établi un champ électrique. Eclairée latéralement, chaque gouttelette brille lorsqu’on l’observe à travers un microscope. En quittant l’atomiseur, la plupart des gouttelettes se chargent négativement en recevant par frottement un petit nombre inconnu de charges négatives (électrons). De plus, on ionise l’air entre les plaques du condensateur à l’aide des isotopes 226Ra et 228Ra radioactifs du radium, ce qui entraînera la charge de gouttelettes qui ne se seraient pas chargées lors de leur sortie de l’atomiseur suite à l’ionisation de l’air. Il suffit alors d’étudier leur mouvement, ascendant ou descendant suivant la polarisation du condensateur afin de déterminer leur charge. Ce mouvement peut soit être dû à un champ électrique constant, soit alternatif. Dans ce