IT. — DESCRIPTION DES PHÉNOMÈNES

Les environs immédiats de la cathode sont le siège de la chute cathodique. J'ai mentionné à propos de l’arc classique les chiffres de Mme Avrrox [14], 8 à 9 V, de MAsoN [15] environ 10 V, relatifs à des arcs de faible puissance. HEATLEY et SOANES [37] ont déduit

de leurs expérences sur un arc non minéralisé de 300 À de la chute cathodique de UV avec un gradient de 1 V : mm dans la colonne, ENGEL et STEENBECK admettent d’ après LœB [38] (p. 612) le chiffre de 15,8 V. PRESTON R. BASSETT [19], opérant sur un arc intensif de 150 A/75 V, a trouvé à l’aide d’une sonde en carbone la valeur de 9 V. Pour SEELIGER [27] (p. 283] la chute nn est fonction de l'intensité, et peut être

exprimée par la formule V= 7,6 pe S (y en volts, I en ampères). Les valeurs données

par cette formule sont comparables à sure de Mme AYRTON.

La profondeur de la zone de chute cathodique a été estimée par Compron égale au libre parcours moyen des électrons, en supposant qu'il existe une charge spatiale causée autour de la cathode par les ions affluents. D’après la théorie de LANGMUIR, cette zone serait inférieure au libre parcours, il s’agit en tous cas d’un ordre de grandeur inaccescessible aux mesures directes.

Aux intensités de quelques dizaines d’ampères, l'aspect de l’arc des abords de l’anode

Fig. 26.

à la cathode est homogène et de couleur violette. Si l’on élève progressivement l’intensité, l’arc ne change pas sensiblement d’aspect, on constate seulement que si son volume augmente, ses contours deviennent moins divergents et qu’il devient plus rigide. À 80 A l'aspect change. La presque totalité de l’arc, en partant de la cathode, se contracte, et il apparaît au centre une zone que nous appelons dard, lequel semble jaillir, tel un jet de liquide, de la pointe du charbon cathodique en direction du cratère (voir fig. 6, photo 7, planche). En même temps qu’il se pince, l’arc devient plus conducteur (par exemple pour une longueur d’arc de 34 mm, les caractéristiques passent brusquement de 60 V/75 À à 65 V/05 A) et plus rigide, ce dont on s'aperçoit par sa plus + résistance aux courants d'air.

Le dard semble séparé du plasma qui l’entoure par une zone sombre très ténue. Les contours se précisent au fur et à mesure que l'intensité croît. Trois zones concentriques enveloppent le dard : la première, sombre de teinte orange, la seconde d’un beau violet, et la troisième, mince et en contact avec l'air, de teinte rougeâtre. C’est seulement au-dessus de 100 À, et particulièrement à partir de 130 À, que ces zones apparaissent très nettement, mais elles existent dès l’origine du phénomène. Le diamètre de la veine FANS E double environ de 90 à 150 À, puis change peu. Son aspect reste le même jusqu’à 900 À, puis, il apparaît dans le centre, une veine brillante d’un blanc bleuté que GuizzerY et Zizz [88] ont observée entre 900 et 1 000 A.

Les travaux les plus intéressants qui ont été faits sur la flamme cathodique sont de

RSS FINKELNBURG ct ScuLuGE [35] et de RonLorr [36]. Ils établissent que le dard est un flux d'électrons qui transportent la totalité du courant. Leur vitesse est, d’après RouLorr [36], de l’ordre de 108em:s. Il a calculé cette valeur d’une part, à partir de l'énergie cinétique du dard mesurée expérimentalement, d'autre part, à partir de mesures faites dans un champ magnétique. L'ensemble des vapeurs se déplace à une vitesse de 30 m:s, mesurée avec un appareil à lentilles multiples (Zeitlupenapparatur). L’impulsion serait liée à l'existence de la chute cathodique. La température du dard doit être très élevée, Hæœcker et FINKELNBURG l'ont estimée par le calcul à environ 11 0000 K [32]. Le dard a un spectre continu de l’infrarouge à l’ultraviolet, qui contient seulement les raies très élargies des atomes de C, O, N. Vu lä haute température, les atomes s’y trouvent très raréfiés, mais il y a une forte densité d'électrons, puisque la densité de courant y est de l’ordre de 3 000 A : em? [35]. FINKELNBURG croit que le spectre continu est un spectre de freinage des électrons dans le champ des ions, suivant les idées qu’il a développées [39], l'élargissement des raies étant provoqué par des chocs d’électrons dus à la forte densité de ces derniers.

Le plasma qui enveloppe le dard est à température moins élevée, sauf aux environs immédiats de ce dernier, où FINKELNBURG et SCHLUGE ont relevé des raies des atomes ionisés de calcium et de baryum; dans le reste de l’enveloppe, ces auteurs ne signalent que des raies des atomes excités et les bandes intenses des molécules C, et CN. On ne trouve pas dans la partie cathodique des raies appartenant aux éléments contenus dans l’anode, alors qu'aux intensités inférieures à 80 À, lorsque le dard n'existe pas, le spectre de ces éléments se manifeste dans l’ensemble de l’arc. Lorsque le dard est formé, les parties cathodiques et anodiques de l’arc sont bien séparées, ce qui conduit souvent à parler de flamme négative et de flamme positive semblant lutter entre elles.

Il semble que l’aspect particulier de la partie cathodique de la décharge au delà de 80 A soit dû à un effet de pincement sous l’action du champ magnétique propre, suivant les vues de Tonxs [40]. Le seuil de l’apparition du dard, situé à 80 A, à 2 ou 3 A près, pour un arc brûlant librement dans l’air, ne semble influencé ni par la matière du charbon négatif, ni par la densité de courant. J’ai fait par hasard une observation qui m’a conduit à chercher à provoquer artificiellement la formation du dard à des intensités inférieures à 80 A.