SUR LE RALENTISSEMENT DES RAYONS 2 PAR LA MATIÈRE

INTRODUCTION

À. — Le ralentissement des rayons £ par la matière a déjà été étudié par plusieurs auteurs.

Danysz a principalement examiné ce ralentissement pour les rayons 8 du spectre naturel de RaB + C (!). Il a admis que, pour un métal donné servant d'écran ralentisseur, la diminution du produit HR relatif à un groupe de rayons £ était proportionnelle à l'épaisseur de l'écran, pour les épaisseurs faibles qu’il employait. Il a trouvé également, en opérant avec des écrans d'aluminium, de cuivre, d’argent, d’étain et d’or, que la nature de l'écran n’intervenait pas pour les valeurs du ralentissement. La masse superficielle de l'écran intervient seule.

Plus récemment, Thibaud a étudié le ralentissement des rayons 6 de la raie HR — 3620, due à la conversion des rayons y de 610000 volts du RaC dans le niveau K du platine (?). Il a trouvé que la loi de diminution du produit HR était une fonction sensiblement linéaire de l'épaisseur x d'aluminium traversée jusque vers æ—0,08 mm., épaisseur au delà de laquelle la courbe semblait se relever plus rapidement.

(‘) Thèse de doctorat, Annales de Chimie physique, s. vin, t.30, 1913, p. 189.

(?) Journal de Physique, t.,6 (octobre 1925), p. 334.

Le Professeur von Bayer a également étudié cette question et a obtenu des résultats analogues à ceux de Danysz ().

J'ai moi-même examiné le ralentissement des rayons Ê pour quelques-unes des raies fortes de Ra B et de ThB.

Avec la raie très forte de Ra B (HR — 1 938), j'ai trouvé que la courbe qui représente la diminution de HR en fonction de l'épaisseur de l'écran est une droite, dans les limites de précision des mesures.

De même, la diminution de HR pour les raies fortes de ThB, HR — 1398 et HR — 1 764, se répartit linéairement en fonction des épaisseurs croissantes d'écran.

Si l’on construit la courbe qui représente, en fonction de l'épaisseur, la perte d'énergie subie par le rayon B lors desa traversée de l'écran, on trouve également une droite, pour le début du phénomène.

2. Dispositif expérimental. — J'ai opéré suivant la méthode habituelle du spectre magnétique des rayons et j'ai employé deux spectrographes : l'appareil à déviation directe et l'appareil à focalisation, en aluminium, déjà décrits précédemment.

On place sur une des moitiés des sources linéaires un mince écran ralentisseur en forme de gouttière, s'appliquant aussi exactement que possible sur la source. Une cloison verticale en aluminium placée au milieu de chaque appareil sépare la trajectoire des rayons ralentis de celle des rayons non ralentis qui inscrivent sur la plaque des raies témoins.

L'appareil à foyer donne plus de dispersion que l'appareil à déviation directe, mais les rayons £ traversant la matière sont, en même temps que ralentis, diffusés si énergiquement que la raie ralentie devient rapidement floue et difficilement mesurable. La raie elle-même s'étale notablement. L'appa-

L4 (1) Pour cause de maladie, il ne-m’a pas été possible de me procurer ce travail.

reil à déviation directe donne beaucoup moins de dispersion, mais, du fait même de sa forme géométrique, la tête de la raie ralentie reste beaucoup plus nette, de sorte qu'on peut suivre le ralentissement des raies jusqu'à des épaisseurs d'écran plus grandes qu'avec l’appareil à foyer.

Lors de l'emploi d'ampoules de radon, comme sources de rayonnement, l'épaisseur des parois des ampoules était estimée par le parcours restant des rayons « de Ra C dans l'air, comme le faisait Danysz.

J'estime que la précision de ces résultats est de l’ordre de 10 o/o environ. Il peut paraître surprenant, au premier abord, que l’on n’ait pas plus d’exactitude dans ces mesures. Cela tient à ce que l'erreur porte, non sur les déviations absolues des rayons, mais sur la différence de déviations très voisines. De plus, comme je l'ai déjà dit, la diffusion subie par les rayons 6 gêne beaucoup les mesures en rendant peu nettes les impressions photographiques.

3. Rèsultats expérimentaux. — J'ai résumé dans le tableau 1 les résultats principaux de ralentissements obte-

TaBzeau Î

Valeurs des points expérimentaux.

À (HR) LR RP pour AUGRE CROP E 0,01 g : cm? ‘ HR 1908 OBS EC AEUN 114 d'Espine (J.) 0,0815 L'ATO LR AB MER EME En 12/4 Danysz. 0,0879 1077 RAD ANSE" AE CPR (0) Danysz. 0,0566 1504 PNB" MR ETES 7I d'Espine (J.). 0,0402 DATMARQD pe EN EE : 90 Danysz. 0,0507 EU ER ONE à: 71 d'Espine (J.). 0,0390 BRUN IE NT 72 d'Espine (J.). 0,0371 LOS RAD NOR UN ES 66 Danysz. 0,0340 2256 RAD ARTE MENU 52 d'Espine (J.). 0,0230 225 00 a DM MEME 57 Danysz. 0,02526 2 OSOLR a CRE NS INR 37 Danysz. 0,0124 3020 RaG secondaire. . 58,6 Thibaud. 0,01943 ODA RAC PAUL Ur En TRE h4 Thibaud. 0,00745 HO RRAC MEN ORNE" 32 Danysz. ‘0,0054

nus par Danysz, par Thibaud et par moi-même, J'ai mis dans une colonne la valeur de la diminution du produit HR, soit A(HR), de chaque raie, rapportée à un écran de

0,01 g : cm°?. Dans une autre colonne, J'ai formé les rapports

A(HR) je. AL 2 ir Les expériences d’après lesquelles j'ai calculé les

valeurs que je donne pour le ralentissement de quelques raies fortes de Ra B et Th B ont été toutes effectuées avec des écrans d'aluminium. Pour la raie très forte HR — 1 938 de Ra B, j'ai aussi employé des écrans de cuivre, d'argent et d'or. D’après les résultats obtenus, il semble que seule compte la masse superficielle de l'écran sans qu’intervienne sa nature. Toutefois, les expériences sur ce premier point seraient à compléter. Je dois signaler également que c’est avec les écrans ralentisseurs en aluminium que j'ai obtenu les plus beaux clichés.

Si l’on construit, d’après les différents points obtenus dans

le tableau I, la courbe de .

une courbe assez régulière (fig. 8), purement expérimentale,

en fonction de HR, on obtient

qui permet une interpolation de la valeur de ralentissement pour tous les HR.

J'ai construit celte courbe d’interpolation de la manière qui me paraissait la plus rationnelle, d'après le degré d'exactitude des différentes valeurs de ralentissement. C’est ainsi que j'ai fait passer cette courbe tout prèsdu pointobtenu pour la raie HR — 1398 de Th B, pour laquelle j'ai pu obtenir quelques clichés de ralentissement particulièrement nets per- ‘mettant de bonnes lectures pour les différences de déviation. De même, la courbe passe tout près du point calculé par J. Thibaud pour la raie secondaire HR = 3020 de Ra C. Ce point doit être considéré comme très exact, car M. Thibaud a-pu opérer avec un spectrographe à foyer permettant des mesures précises. Par contre, les valeurs de ralentissement correspondant à HR = 2256 et HR — 2 480 sont beaucoup

, .. + moins exactes que les autres, c'est pourquoi la courbe d’in-

terpolation passe assez en dehors de ces points.

Ralenfissement des rayons @ par la matiere.

Courbe théorique de Bohr == Courbe expérimentale d'interpolation.

o M.Danysz © M.Thibaud | Points expérimentaux:

e M.d'Espine

Fig. 8. — Courbe expérimentale d’interpolation.

Les valeurs les plus probables pour le ralentissement des différents rayons £ sont portées, d’après cette courbe d’interpolation, dans le tableau II.

CONTRIBUTION À L'ÉTUDE DES RAYONS Ë 07 TagLeau Il

Valeurs expérimentales les plus probables d'après la courbe d'interpolation.

HR A (HR) A (HR) du groupe étudié pour 0 01 g : cm? YLHRS DODOMDDIBE SR VON 116 0,0830 MROMR APRES AU NE III 0,0787 RON AIR EN CT MEN à Le A 86 0,012 NOT HBE Sen r LR: 78 0,0442 LERTAS ER AE NE fe ie anse TS 78 0,0440 LORON TL DB RENNES RTE TES ee 75 0,0414 OS Sn Re D EE QUE Eee UT 70 o,0361 SOUL D AA R M AE E à. 65 0,0288 2O80HR A CE PRET NET ÉRTE 57 0,01Q1 40 0 Ra GER NE RCUeE 57 0,0189 S300PR AG RÉ T MNE TE 53 0,0162 D'OOALR A CET SRE Er hr 0,0069 Remarque. — Ces nombres sont légèrement différents de

ceux que j'avais publiés précédemment (!}. Cela tient à ce que depuis cette première publication, j'ai pu refaire quelques bonnes mesures de ralentissement qui ont amené de légères modifications pour certains chiffres. |

J'ai procédé à une vérification de la courbe d’interpolation en prenant plusieurs spectres magnétiques avec une ampoule fine de radon sans employer d'écrans ralentisseurs. En effet, ces rayons £ sont ralentis par les parois de verre de l'ampoule dont l'épaisseur peut être mesurée par le parcours restant des rayons + de RaC dans l'air. En assimilant le verre de l’ampoule à l’aluminium comme le faisait Danysz, on pourra donc calculer, d’après le tableau II, quels devront être les nouveaux HR des différents groupes de rayons.

J'ai pu constater ainsi le bon accord de ces nombres du

tableau Il avec ceux obtenus directement par l'expérience.

(!) G. R., séance de février 1926. T. CLXXXII, p. 458-460.

J'ai pu vérifier notamment la forme et la pente de la courbe d’interpolation.

Nota. — J'ai reproduit sur la planche IT un cliché de spectre magnétique montrant le ralentissement des rayons f lents de Th B par un écran d'aluminium de 3,50 mg. : cm?. On peut voir sur ce cliché la diffusion et l’élargissement subis par les raies ralenties.

4. Accord des résultats expérimentaux avec la théorie de Bohr. — La théorie de Bohr permet une interprétation du ralentissement des rayons $ par la matière. En partant d'hypothèses simples, Bohbr a calculé le ralentissement conséculif à la perte d'énergie subie par un électron traversant la matière lors de ses chocs avec les autres électrons des atomes (!). Il a obtenu la formule suivante pour la diminution de HR d'un électron :

nm otre NA k?c NnAx 1 — (?

Sr mp de deu ea on

Ü 1 U où m est la masse de l'électron ; e sa charge ; 8 — — sa

vitesse ; Vle nombre d’atomes par unité de volume; Ax, l'épaisseur de la matière traversée par l’électron ; v, la fréquence de vibration des électrons de l'atome d’après la loi de Planck; n, le nombre d’électrons contenus dans chaque atome ; k, une constante = 1,123.

Bohr a fait le calcul du ralentissement donné par cette formule.dans le cas de l'aluminium en posant n = 13 et pre-

nant la valeur — E log v — 39,0.

Ia obtenu les valeurs suivantes du produit £ X A(HR)

en fonction de la vitesse 8 rapportées à un écran de

0,01 g:cm°E=

(!) Bour, Phil, Mag., t. 30, octobre 1915, p. 602, n° 178.

Planche I (Mémoire D'ESPINE)

Rayons & lents du radium B + C.

Cliché 1 Rayons $ de Ra B + C.

(Grand appareil à déviation directe)

(Agrandissement).

a, raie centrale.

db, — forte de Ra CG. . . HR = 2980 €, — — deRaB. . |. HR= 2256 d, — très forte de Ra B. . HR = 1 938 e, — — deRaB "HR — 7677 S, — — deRAaB CN HR — 71/10

Clichés 2 et 3 Rayons & lents du radium B (appareil à foyer).

Notes : Cliché 2. — Spectre photo-électrique avec radiateur de plomb avec les deux raies secondaires du plomb de HR = 1 655 et HR =ÿ1 942.

a b c d Cliché 3. — Spectre naturel du radium B.

GAME LONC Re Ce CHR — TO DATAeNTES MOMIE = 11077 Caie tres Ont ne Ce ITR —"1"030

d, raie forte