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Rôles et utilisations des électrons

Les électrons interviennent dans un grand nombre de phénomènes et d’applications. Tout d’abord, un électron qui tourne autour d'un noyau atomique est équivalent à un courant électrique ; il crée ainsi, perpendiculairement à son orbite, un champ magnétique. De manière plus générale, le magnétisme, et en particulier l’aimantation de la matière, est la conséquence d’arrangements de spins des électrons.

Par ailleurs, les électrons et leurs propriétés sont à la base de l’électronique. C’est le déplacement des électrons libres dans un conducteur qui est à l'origine du passage du courant électrique. Dans les tubes à vide, une cathode chauffée émet un faisceau d'électrons, appelé faisceau (ou rayon) cathodique, qui peut être utilisé pour amplifier ou redresser un courant électrique. De plus, les rayons cathodiques dirigés sur certaines cibles permettent de générer des rayons X ; par exemple, sur l'écran fluorescent d'un tube de télévision, les rayons cathodiques sont à l'origine des images visibles.

D’autre part, les électrons, qui occupent des niveaux d’énergie discrets dans les atomes, peuvent absorber et réémettre des photons ; ils sont donc à l’origine des phénomènes de couleur, fluorescence, phosphorescence, incandescence, ainsi qu’à la base des techniques de spectroscopie.

De son côté, la physique des particules utilise son quota d’électrons dans ses gigantesques accélérateurs de particules. On notera également que les particules bêta, négativement chargées et émises par certains composés radioactifs, sont des électrons.

Autre utilisation fondamentale des électrons, et non des moindres : la microscopie électronique. Fondée sur les propriétés ondulatoires des électrons, cette technique d’exploration de la matière est extrêmement puissante et permet d’observer des objets trop petits pour les microscopes optiques classiques.

Enfin, les électrons interviennent dans l’ensemble des phénomènes chimiques, de la simple liaison chimique covalente, qui correspond à la mise en commun de deux électrons par deux atomes, aux réactions chimiques les plus complexes.