10.9 Détermination de la charge de l'électron

            Nous avons juste affirmé dans notre section précédente que sir Joseph John Thomson a mesuré approximativement en 1899 la charge élémentaire négative. Sa méthode a été améliorée par la suite et a abouti à celle utilisée entre 1909 et 1913 par Robert Andrews Millikan (1868-1953).

            Millikan utilise un vaporisateur V pour produire dans un enclos E de fines gouttelettes d'huile. Cet enclos comprend deux disques métalliques D1 et D2 parallèles horizontaux, séparés par une distance d , dont il peut varier à volonté la différence de potentiel V et ainsi le champ électrique E constant dans l'espace qui les sépare, champ donné par le rapport de la différence de potentiel V sur la distance d . La région en question est éclairée de telle sorte que les fines gouttelettes soient bien visibles à l'aide d'une petite lunette d'approche. Il électrise légèrement l'air entre les plaques. Les gouttelettes ont alors une chance de s'adjoindre un ou plusieurs des ions produits lors de l'électrisation de l'air. Ces gouttelettes d'huile ont chacune une masse m différente. Certaines ont maintenant une charge q positive, d'autres, une charge négative.

            Puisque le potentiel de la plaque conductrice supérieure est positive, seules les gouttelettes chargées négativement subissent une force électrique F_e vers le haut, force qui peut, si ajustée correctement, égaler en grandeur le poids P de la gouttelette d'huile.

La valeur de la charge q qui se trouve sur la gouttelette peut maintenant être évaluée une fois le diamètre de la gouttelette trouvé à l'aide de la lunette d'approche, puisque la densité de l'huile utilisée est connue.

            Cette méthode ne devient précise qu'après un grand nombre de mesures; mesures incluant le cas où la gouttelette est en mouvement; et en tenant compte de la poussée d'Archimède et de la viscosité de l'air. Les charges trouvées sont alors toutes des multiples d'une charge élémentaire. La valeur alors obtenue pour cette dernière, soit celle de l'électron de Stoney, que nous notons e , est de 1,602⋅10^-19 C. La charge élémentaire est positive.