II

9fi /r \ C ell- \ 2 / cH

Pour avoir l'expression de la constante A, considérons une particule électrisée au moment où elle s'échappe du plateau EF. Désignons par v^^ la valeur de la vitesse quelle possède alors et que nous avons déjà admise, normale à la surface du plateau, c^est-à-dire parallèle à Taxe des Y. Comptons le temps à partir du moment où celte

particule s'échappe du plateau EF; nous avons alors ( -j- ) -— i», et / — J = o; d'où.

Pour déterminer le quotient - dans le phénomène de Hertz,

M. Lenard a employé la méthode de M. Kaufmann que nous avons indiquée à propos des rayons cathodiques. Ses expériences sont venues

confirmer celles de M. J.-J. Thomson : le nombre trouvé pour — est

le même que celui qui correspond aux particules des rayons cathodiques.

14. Transformations des particules du phénomène de Hertz en ions négatifs. — Corpuscules. — Comme nous l'avons vu (n" â) . si la plaque métallique dans le phénomène de Hertz se trouve dans un gaz voisin de la pression atmosphérique, on obtient autour de celle-ci des ions négatifs, en tout semblables à ceux fournis par l'action sur le gaz des rayons Rônlgen : ils condensent la vapeur d'eau pour le même degré de détente i,25 (Wilson); ils ont même coefficient de ditl'usion (Townsend); leur mobilité dans un champ électrique est la même (Rutherford); enfin la valeur de la charge électrique qu'ils portent est la même (J.-J. Thomson).

11 paraît donc bien évident que la particule négative produite sur le métal par l'action des rayons ultra-violets, et qui resterait isolée dans

d'après (7) et (5) :

(12) Acosa = Tî ^0» Asina=-ï~»

d'où, en élevaal au carré et ajoutant membre à membre :

D'après ce que nous verrons plus loin (n* 16, note), la valeur de t^^ est de Tordre de 10" ces. Or, le champ 9 employé par M. J.-J. Thomson était assez fort et le

champ H assez faible pour que le quotient ^ fût au moins de Tordre de 10*; dans ces

conditions v\ était négligeable devant •^; on a alors

la cycloïde déformée se réduit à une cycloïde ordinaire, dont la hauteur, égale au

diiimètre a S de la circonférence roulante, a pour valeur — ny' comme nous l'indiquons dans le texte.

un gaz très raréfié, s'entoure ici d'un cortège de molécules neutres, par suite de Tattraclion électrique de ce centre chargé, pour constituer l'ion négatif. 11 résulte de là cette conséquence très importante que chacune des particules qui s'échappent dans le vide de la plaque, ou qui constituent les rayons cathodiques, puisqu'elles sont identiques, formant le noyau éleetrisé de l'ion, a même charge électrique que celui-ci, par conséquent, même charge en valeurabsolue que la charge e portée par un atome d'hydrogène pendant l'électrolyse.

Cela va nous permettre de comparer la masse [x d'une des particules qui constituent les rayons cathodiques à la masse a d'un atome d'hydrogène. En remplaçant £ par e, nous avons en unités électromagnétiques C.G.S. (n** 12)

(1) - =i,865.io7.

D'autre part, en désignant par K le nombre d'atomes qui se trouvent dans I* d'hydrogène (Ka = i), et en nous rappelant que

Ke = 9618 unités électromagnétiques C.G.S.

(Chap. 11, n" 4-), on a

^ Ktf ,, ^ ^

(a) — = 7?— = Ktf = q6i8.

a Ka

En divisant membre à membre (i) par (2), il vient

^ fi 9618 ^

Ainsi la masse d'un atome d'hydrogène est environ 2000 fois plus grande que celle d'une des particules qui constituent les rayons cathodiques. Ces remarquables expériences de M. J.-J. Thomson ont ainsi mis en évidence l'existence d'un état de la matière considérablement plus petit que l'atome d'hydrogène qu'on croyait être la plus petite masse matérielle pouvant être isolée. C'est pour rappeler cette extrême petitesse que M. J.-J. Thomson a appelé corpuscules ces particules qui constituent les rayons cathodiques. C'est le nom que nous leur donnerons dorénavant.

15. Autres circonstances dans lesquelles se produisent les corpuscules. — Outre la production des corpuscules dans les ampoules de P. — III. 16

Crookes et dans le phénomène de Hertz, il y a d'autres causes de production; nous en signalerons encore deux.

i" Un filament de carbone, rendu incandescent par le passage d'un courant, laisse échapper en abondance dans le vide des particules négativement électrisées, comme Tont reconnu MM. Elster et Geitel. M. J.-J. Thomson a appliqué à ces particules la même méthode que celle qu'il avait appliquée aux particules émises par le

phénomène de Hertz dans le vide (n" 13), et a trouvé pour le quotient —

le même nombre que dans les cas précédents : ce sont donc des corpuscules qui sont émis par le filament de carbone incandescent (*). 2" Parmi les radiations émises par les corps radioactifs, tels que l'uranium, le radium, etc., il en est de négativement électrisées déviables par le champ magnétique. Les expériences de M. Becquerel, ainsi que les expériences postérieures de M. Kaufmann, ont donné

pour le quotient-» relatif aux particules qui les composent, des va-

leurs de même ordre que pour les corpuscules des rayons cathodiques. Nous reviendrons un peu plus loin sur ce phénomène (n**20). En résumé, quelle que soit leur origine, les corpuscules paraissent tous identiques entre eux.

(*) On doit à M. Rdison une jolie expérience à ce sujet, qui s'interprète aisémeo par la découverte de MM. Elster et Geitel.

Dans l'ampoule à filament de charbon on place, à i** ou 2*'* de celui-ci, uoi^ petite plaque métallique P communiquant par un fil soudé dans le verre avec Tex rieur. Le courant passant dans le filament, si Ton réunit métalliquement la plaque avec l'extrémité A du filament de charbon qui est au plus haut potentiel, et qn' place un galvanomètre dans ce circuit PA, celui-ci indique un courant de plusieuu,.^ j milliampères allant de A vers P; si au contraire P est relié à l'extrémité B du fî^ft ^ ment de charbon qui est au plus bas potentiel, il ne se produit aucun courant dans St circuit PB.

Remarquons, en effet, que, dans le premier cas, la plaque P est, par sa commusm/cation avec A, portée à un potentiel plus élevé que la partie médiane du filament de charbon dont elle est voisine. Un champ électrique, dont le sens va de P ao ff/ament, se produit donc dans l'ampoule. Les corpuscules émis, chargés négativementy remontant le sens de ce champ, par suite de la force électrique qu'il produit sur eux, se précipitent sur la plaque et lui apportent leur électricité négative, d'où le courant électrique dans PA suivant le sens AP. Si, au contraire, la plaque P communique avec B, elle se trouve portée par là à un potentiel inférieur à celui de U partie médiane du filament de charbon; le champ qui en résulte est dirigé rers II plaque P; la force électrique agissant sur les corpuscules les éloigne alors de U plaque. Celle-ci ne recevant aucune charge électrique, il n'y a aucun courant dans PB.

IONISATION DES GAZ. — CORPISCI'LES. 343

16. Ionisation en général. — L'ionisation des gaz semble dans tous les cas avoir une même origine : la cause d'ionisation détache de la molécule un corpuscule, centre négatif, et le reste de la molécule constitue un centre positif, possédant en valeur absolue une charge électrique égale à celle du corpuscule, puisque avant cette séparation la molécule était neutre.

Si ces centres chargés se produisent en présence d'un gaz sous une pression assez grande, et ne sont pas animés de vitesses considérables, ils s'entourent d'un cortège de molécules neutres par l'attraction électrique qu'ils exercent sur elles : les ions se constituent.

Mais, si ces centres chargés primitifs sont produits au milieu d'un gaz très raréfié, ou encore s'ils sont animés dès leur formation de vitesses considérables, ils ne s'entourent pas de molécules neutres et subsistent dans leur premier état.

Toutes les fois que des corpuscules, quelle que soit leur provenance, sont animés de vitesses considérables, par exemple par l'action d'un champ électrique intense, ils constituent un faisceau jouissant de toutes les propriétés des rayons cathodiques.

C'est le cas, en particulier, pour les corpuscules émis par les corps radioactifs : leur énorme vitesse d'émission (ii" 20) les empêche de devenir des ions, même dans l'air à la pression atmosphérique, et ils constituent un véritable faisceau de rayons cathodiques.

Les corpuscules produits par l'action de la lumière ultra-violette sur une plaque de métal, au contraire, s'échappent de cette plaque avec une vitesse relativement faible (*); aussi se transforment-ils en ions négatifs dans un gaz sous une pression voisine de la pression atmosphérique.

(*) On a constalc qu'en élevant le poteniiel de la plaque frappée par les rayons ultra-violets de 2 volts au-dessus du potentiel du milieu environnant, rémission des corpuscules est arrêtée : le champ électrique créé ainsi autour de la plaque tend à ramener le corpuscule vers la plaque, et lui fait perdre la force-vive dont il est animé au sortir de celle-ci. Soit {jlvJ cette force-vive initiale et V cet excès de potentiel de la plaque sur le milieu ambiant, on a

— ji.i;} = — aVe,

d'où

'0= 1/2V - = v/4.io>.i,87.io^ = 0,86. 10».

C'est là une vitesse faible vis-à-vis de celle des corpuscules émis par les corps radioactifs qui atteignent des vitesses plus de 3oo fois plus grandes (n* 20).

Paiir ^bré^er Le lan^gp» aoa& «iiroii^ «{d'iiii corpc» est ionisé quand queicpies-fiae» 'le ^4^ ootileciiie:» âe ^»iit 3€iiiiiéeâ> ainâi en un coiposcnle et na oeatre positif, ifoek cpie soi t Le iort ultérieur de ces centres cliârzés primiûfr.

n aV a pa» que Les ;piz «pii peuvent être ionisés de ia sorte. Curie a coQstatê que «ies Uifuiiie^^ i!!«>iants peuvent être aussi ionisés à la tèçna «ies ^ar D jutre part, nous verrons que. pour expliquer les phénomènes de •iet'hanre. il âiut «admettre que les corps S4>lîde>, condui:teurs ou isolants. peuv*^at ^ussi être ionisés quand ils sont frappés par «ies «rentres changes «ie zrande vitesse.

17. KqpôeîeBccs d» X. làto iMtû. sar Jbb i ■ j wm caaifco d i qi ies . — On doit «iu physicien ^emand Lenanl travoir étudié les rajons cathodiques, et par conséquent lr»s pn>priétés »Jes corpuscules, en dehors de ramp«3uie de Crvjokes ou ils se produisent. M. Lenard a trouvé qu'une niiace feuille d'^duminium se laissait traverser par les rajons cathodiques. 'ïoik Le «iispositif suivant imaginé par lui pour faire sortir les nèvons cathodiques de l'amp>ule de Crookes.

Celles! i est constituée par un tube ovlindrique en %erre ElE yjig- 72 )

bus. ~i.

S la pompe

T^Scf

contenant une cathode K. formée par un petit plateau en aluminium porté a l'extrémité d'un tube de verre I entourant jusqu^au plateau K. le fil raéLjllique «lui le fait communiquer au pôle négatif de la bobine. L anode est un tube de laiton A\ s appliquant contre la paroi

IONISATION DES GAZ.