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Dessins et plans | Tubes à rayons cathodiques | Électrons | Photoémission | Piles électriques | Émission photoélectrique | Effet photovoltaïque | Photons | Microscopes électroniques | Berne (Suisse) | Échelles de temps atomique | Horloges atomiques | Césium | Photographie | Électrons -- Diffraction | Temps -- Systèmes et normes | Temps, Mesure du | Temps (droit international) | Horloges à césium | Télévision -- Récepteurs et réception | ...
Diagramme de Feynman. Source : http://data.abuledu.org/URI/50b345e0-diagramme-de-feynman

Diagramme de Feynman

Diagramme de Feynman de l’échange d’un photon virtuel (symbolisé par la ligne ondulée et le gamma, gamma ,) entre un positron et un électron.

Énergie d'un atome d'hydrogène. Source : http://data.abuledu.org/URI/50b154af-energie-d-un-atome-d-hydrogene

Énergie d'un atome d'hydrogène

L'atome d'hydrogène est le plus simple de tous les atomes du tableau périodique, étant composé d'un proton et d'un électron. Il correspond au premier élément de la classification périodique.

Familles de particules. Source : http://data.abuledu.org/URI/50be70a3-familles-de-particules

Familles de particules

Tableau résumant les différentes familles de particules élementaires du modèle standard de la physique des particules.

Canon à électrons. Source : http://data.abuledu.org/URI/50b34cbd-canon-a-electrons

Canon à électrons

Un canon à électrons est un dispositif permettant de produire un faisceau d'électrons. C'est l'un des composants essentiels d'un tube cathodique ou d'un instrument tel que le microscope électronique.

Corrosion galvanique. Source : http://data.abuledu.org/URI/50c2652c-corrosion-galvanique

Corrosion galvanique

Corrosion galvanique, exemple d'un assemblage par rivet entre une tôle d'aluminium et de cuivre sans isolation. Une pile électrochimique est créée lorsque deux métaux de natures différentes sont mis en contact. Un des métaux s'oxyde et se dissout (anode), tandis que sur l'autre métal a lieu une réduction (cathode), et éventuellement formation d'une couche de produits de réaction (des espèces chimiques de la solution se réduisent et se déposent, notamment dépôt calco-magnésien). On parle de corrosion galvanique. Ce phénomène explique : le principe de la « protection cathodique par anode sacrificielle » : on crée une pile électrochimique qui impose un sens de parcours aux électrons pour empêcher la réaction de corrosion ; l'anode se dissout (elle est sacrifiée) et la cathode reste stable, elle est de plus parfois protégée par une couche de produits de réaction ; le principe de la « protection cathodique par courant imposé » : à la place de l'anode sacrificielle, on peut imposer le sens de parcours des électrons en établissant une différence de potentiel entre la pièce et le milieu avec un générateur de tension, par exemple alimenté par des panneaux solaires ; ce phénomène explique aussi pourquoi lorsque l'on met deux métaux différents en contact, l'un se corrode très rapidement. C'est exactement le même type de réactions chimiques qui ont lieu dans une pile d'alimentation électrique, une batterie ou un accumulateur.

Diagramme potentiel pH du fer. Source : http://data.abuledu.org/URI/50c263d8-diagramme-potentiel-ph-du-fer

Diagramme potentiel pH du fer

Diagamme potentiel-pH (diagramme de Pourbaix) de l'élément fer à 25°C en milieu aqueux (simplifié). La stabilité du fer dans l'eau dépend : du pH, qui détermine la concentration d'ions H3O+ dans l'eau ; du potentiel électrique de la pièce en fer par rapport à la solution, qui détermine la capacité des électrons à quitter le fer. On peut ainsi tracer un diagramme potentiel-pH (E, pH), en indiquant les zones de stabilité du fer (Fe), les zones de stabilité de l'ion Fe2+ (ou « ion fer II »), les zones de stabilité de l'ion Fe3+ (ou « ion fer III ») et les zones de passivation. Il s'agit donc d'une sorte de « carte », les zones délimitées par des frontières indiquant les couples de valeurs (E, pH) pour lesquelles une espèce est stable. Ce diagramme porte le nom de diagramme de Pourbaix, et peut être tracé pour tous les métaux. Pour savoir si un matériau est adapté à un milieu, il suffit de regarder le diagramme de Pourbaix de ce matériau. Si le couple (E, pH) se situe dans une zone de stabilité, le matériau est protégé contre la corrosion généralisée.

Faisceau électronique. Source : http://data.abuledu.org/URI/50a8ec9c-faisceau-electronique

Faisceau électronique

Schéma des rayons dans le faisceau électronique du MET : rayon incident, échantillon, lentilles, figure de diffraction, image.

Horloge atomique. Source : http://data.abuledu.org/URI/50b096dd-focs-1-jpg

Horloge atomique

Horloge atomique FOCS-1 en Suisse (Bureau fédéral suisse de métrologie METAS à Berne). La seconde est la durée de 9 192 631 770 périodes de la radiation correspondant à la transition entre les niveaux hyperfins F=3 et F=4 de l’état fondamental 6S½ de l’atome de césium 133. La seconde, étalon de mesure du temps, est ainsi un multiple de la période de l’onde émise par un atome de césium 133 lorsqu’un de ses électrons change de niveau d’énergie. On est ainsi passé de définitions, en quelque sorte descendantes, dans lesquelles la seconde résultait de la division d’un intervalle de durée connue en plus petits intervalles, à une définition ascendante où la seconde est multiple d'un intervalle plus petit. Lors de sa session de 1997, le Comité international a confirmé que Cette définition se réfère à un atome de césium au repos, à une température de 0 K. Cette dernière précision souligne le fait qu’à 300 K, la transition en question subit, par rapport à sa valeur théorique, un déplacement en fréquence dû aux effets de rayonnement du corps noir. Cette correction a été apportée aux étalons primaires de fréquence et donc au TAI à partir de 1997, quand elle a cessé d’être négligeable par rapport aux autres sources d’incertitude. On dispose aujourd’hui d’une exactitude allant jusqu’à la 14e décimale (10-14). L’exactitude et la stabilité de l’échelle dite du Temps atomique international (TAI) obtenue principalement à partir d’horloges atomiques à jet de césium sont environ 100 000 fois supérieures à celles du temps des éphémérides. C’est d’ailleurs l’unité du SI la plus précisément connue.

L'effet photoélectrique. Source : http://data.abuledu.org/URI/50b24689-l-effet-photoelectrique

L'effet photoélectrique

L'effet photoélectrique : schéma montrant l'émission d'électrons depuis une plaque métallique. L'émission de chaque électron (ligne bleue) requiert une quantité minimale d'énergie, laquelle est apportée par un photon (ligne rouge). En physique, l'effet photoélectrique (EPE) désigne en premier lieu l'émission d'électrons par un matériau soumis à l'action de la lumière. Par extension, il regroupe parfois l'ensemble des phénomènes électriques d'un matériau provoqués par l'action de la lumière. On distinguera alors deux effets : des électrons sont éjectés du matériau (émission photoélectrique) et une modification de la conductivité du matériau (photoconductivité, effet photovoltaïque lorsqu'il est en œuvre au sein d'une cellule photovoltaïque, effet photoélectrochimique, effet photorésistif).

L'effet photoélectrique. Source : http://data.abuledu.org/URI/50b2468a-l-effet-photoelectrique

L'effet photoélectrique

L'effet photoélectrique : schéma montrant l'émission d'électrons depuis une plaque métallique. L'émission de chaque électron (ligne bleue) requiert une quantité minimale d'énergie, laquelle est apportée par un photon (ligne rouge). En physique, l'effet photoélectrique (EPE) désigne en premier lieu l'émission d'électrons par un matériau soumis à l'action de la lumière. Par extension, il regroupe parfois l'ensemble des phénomènes électriques d'un matériau provoqués par l'action de la lumière. On distinguera alors deux effets : des électrons sont éjectés du matériau (émission photoélectrique) et une modification de la conductivité du matériau (photoconductivité, effet photovoltaïque lorsqu'il est en œuvre au sein d'une cellule photovoltaïque, effet photoélectrochimique, effet photorésistif).

Luminophores d'un tube cathodique de téléviseur. Source : http://data.abuledu.org/URI/50b3522b-luminophores-d-un-tube-cathodique-de-televiseur

Luminophores d'un tube cathodique de téléviseur

Luminophores fortement grossis d'un tube cathodique de téléviseur 70 cm. Chaque point lumineux (encore appelé luminophore) d’un écran couleur est constitué de trois matières, autrefois trois disques disposés en triangle équilatéral, aujourd’hui trois rectangles juxtaposés horizontalement, la face du tube est donc recouverte de triples points minuscules (triplets). Chacune de ces matières produit une couleur si elle est soumise à un flux d’électrons, les couleurs sont le rouge, le vert et le bleu. Il y a trois canons à électrons, un par couleur, et chaque canon ne peut allumer que les points d’une couleur, un masque (plaque métallique percée de trous : un par point est disposé dans le tube juste avant la face pour éviter qu’un canon ne déborde sur l’autre.

Microscope électronique. Source : http://data.abuledu.org/URI/50a8dd82-microscope-electronique

Microscope électronique

Schéma du faisceau d'électrons dans un MET : 1 : colonne, 2 : source d'électrons, 3 : électrons, 4 : cathode, 5 : anode, 6 : lentilles condenseur, 7 : échantillon, 8 : lentilles diffraction, 9 : lentilles projection, 10 : détecteur. La microscopie électronique en transmission (MET ou TEM en anglais pour "Transmission Electron Microscopy") est une technique de microscopie où un faisceau d'électrons est « transmis » à travers un échantillon très mince. Les effets d'interaction entre les électrons et l'échantillon donnent naissance à une image, dont la résolution peut atteindre 0,08 nanomètre. Les images obtenues ne sont généralement pas explicites, et doivent être interprétées à l'aide d'un support théorique. L'intérêt principal de ce microscope est de pouvoir combiner cette grande résolution avec les informations de l'espace de Fourier, c'est-à-dire la diffraction. Il est aussi possible d'étudier la composition chimique de l'échantillon en étudiant le rayonnement X provoqué par le faisceau électronique. Contrairement aux microscopes optiques, la résolution n'est pas limitée par la longueur d'onde des électrons, mais par les aberrations dues aux lentilles magnétiques.

Relativité restreinte, choc élastique. Source : http://data.abuledu.org/URI/50b222ee-relativite-restreinte-choc-elastique

Relativité restreinte, choc élastique

Collision élastique entre deux particules de même masse. Dans un accélérateur de particules il arrive qu'une particule de très haute énergie heurte une particule au repos et communique à cette dernière une partie de son énergie cinétique. Si les seuls échanges d'énergie concernent précisément cette énergie cinétique (conservation de la quantité de mouvement du système), on dit que le choc est élastique. Les formules traduisant la conservation du quadrivecteur du système formé par ces deux particules permet d'analyser la collision. En mécanique newtonienne la direction des deux particules après un choc forme un angle droit. Ce qui n'est pas le cas dans le cas des chocs entre particules relativistes où leurs directions forment un angle aigu. Ce phénomène est parfaitement visible sur les enregistrements de collisions effectués dans des chambres à bulles. Considérons un électron de masse m et d'énergie très élevée frappant un autre électron intialement au repos. Les vecteurs impulsions des deux particules sont tracés sur la figure ci-contre. Avant le choc l'impulsion de l'électron incident est vec{p}. Après le choc, les impulsions des deux électrons sont vec{p}_1 et vec{p}_2.

Schéma de la pile Volta. Source : http://data.abuledu.org/URI/50c26934-schema-de-la-pile-volta

Schéma de la pile Volta

Schéma résumant le principe de fonctionnement de la pile Volta : disque de cuivre, disque de zinc, solution aqueuse. Oxydation du zinc : libération de deux électrons. Réduction de deux molécules d'eau, dégagement gazeux d'hydrogène. Il se produit au niveau de chaque couche, qu'on appellera désormais une superposition d'un disque de cuivre et d'un disque de zinc, séparés par un tissu retenant la solution, une réaction d'oxydo-réduction. Il ne se passe rien au niveau du disque de cuivre. Les éléments participant à l'oxydation et à la réduction sont les éléments zinc et eau. Au niveau atomique, l'oxydation d'un atome de zinc, selon la réaction Zn → Zn2+ + 2 e- produit deux électrons qui vont transiter dans le circuit électrique, pour atteindre le disque de cuivre. Les électrons vont alors rencontrer deux molécules d'eau, et une autre réaction de réduction va se produire, selon la réaction 2 H2O + 2 e- → 2 OH- + H2. On constate ainsi que le disque de zinc est petit à petit consommé et qu'il y a production de dihydrogène.

Symbole de circuit électrique. Source : http://data.abuledu.org/URI/53a96b9a-symbole-de-circuit-electrique

Symbole de circuit électrique

Symbole électronique d'une pile qui se réfère à la structure de la pile voltaïque. Chaque élément du couple oxydant/réducteur est relié à une électrode. Ces électrodes, lorsqu'elles sont reliées à un consommateur électrique, provoquent la circulation d'un courant électrique ; la réaction chimique provoque une circulation de charges (électrons, ions). Une pile fournit donc du courant continu. La borne (-) d'une pile correspond à l'anode où se produit la réaction d'oxydation qui va fournir les électrons. La borne (+) d'une pile correspond à la cathode où se produit la réaction de réduction qui va consommer les électrons. Source : http://fr.wikipedia.org/wiki/Pile_%C3%A9lectrique

Tube cathodique à balayage couleur. Source : http://data.abuledu.org/URI/50b3508c-tube-cathodique-a-balayage-couleur

Tube cathodique à balayage couleur

Tube à balayage couleur : 1-Canons à électrons, 2-Faisceaux d'électrons, 3-Bobine de focalisation, 4-Bobine de déviation,(balayage), 5-Connexion de l'anode, 6-Masque pour séparer les faisceaux pour le rouge, bleu et vert de l'image affichée, 7-Couche phosphorescente avec des zones réceptrices pour chaque couleur, 8-Gros plan sur la face intérieure de l'écran recouverte de luminophores pour chaque couleur. Dans le cas des téléviseurs et des écrans d’ordinateurs, toute la face du tube est parcourue selon un trajet bien défini, et l’image est créée en faisant varier l’intensité du flux d’électrons (le faisceau), et donc l’intensité lumineuse du spot, au long de son parcours. Le flux dans tous les téléviseurs modernes est dévié par un champ magnétique appliqué sur le col du tube par un « joug magnétique » (magnetic yoke en anglais), qui est composé de bobines (souvent deux) enroulées sur du ferrite et contrôlées par un circuit électronique. C’est un balayage par déflexion magnétique. Au cours du balayage, le faisceau parcourt de gauche à droite des lignes qui se succèdent de haut en bas (comme les lignes d’un livre), le retour à la ligne suivante et en début de page se fait à faisceau éteint.

Tube cathodique d'oscilloscope. Source : http://data.abuledu.org/URI/50b35166-tube-cathodique-d-oscilloscope

Tube cathodique d'oscilloscope

Tube d’oscilloscope. 1 : électrodes déviant le faisceau, 2 : canon à électrons, 3 : faisceaux d’électrons, 4 : bobine pour faire converger le faisceau, 5 : face intérieure de l’écran recouverte de phosphore. Dans le cas d’un oscilloscope, l’intensité du faisceau est maintenue constante, et l’image est dessinée par le chemin que parcourt le faisceau. Normalement, la déflexion horizontale est proportionnelle au temps et la déflexion verticale est proportionnelle au signal. Les tubes pour ce genre d’utilisation sont longs et étroits. De plus, la déflexion est assurée par l’application d’un champ électrostatique dans le tube à l’aide de plaques (de déflexion) situées au col du tube. Ce type de déflexion est plus rapide qu’une déflexion magnétique, car dans le cas d’une déflexion magnétique, l’inductance de la bobine empêche les variations rapides du champ magnétique (car elle empêche la variation rapide du courant qui crée le champ magnétique).