CHAPITRE IV

COMP\RAISON DES RAYONS DE RÜNTGEN ET DES RAYONS SECONDAIRES AVEC LES RAYONS ULTRA-VIOLETS ET AVEC LES RAYONS CATHO— DIQUES.

1. Dissymétrie dans la décharge par les rayons de Rüntgen et par les rayons secondaires. — 2. Généralisation de la notion de rayons cathodiques. — 3. Analogie de la décharge par les rayons de Rüntgen et par les rayons secondaires avec la décharge par les rayons ultraviolets de Lenard. — 4. Analogie des rayons de Rüntgen et des rayons secondaires avec les rayons ultra-violets. — 5, Analogie des rayons secondaires et des rayons cathodiques. Électrisation négative des rayons secondaires des métaux lourds.

1. Dissymétrie dans la décharge par les rayons de Rôntgen et par les rayons secondaires. — La décharge par les rayons ultra-violets ne s'exerce sensiblement que sur les conducteurs électrisés négativement, frappés par les rayons; elle est d’essence dissymétriçue. La décharge par les rayons de Rüntgen et par les rayons secondaires a son siège dans le gaz soumis au champ électrique des conducteurs ; elle est d’essence symétrique, en ce sens que les rayons libèrent dans le gaz d’égales quantités d'électricité positive et d'électricité négative; il importe de rechercher si, dans certains cas, la vitesse de décharge peut être différente suivant que le conducteur étudié est électrisé négativement ou positivement. Je n’ai pu reconnaître nettement une dissymétiie de ce genre permettant de rapprocher la décharge, dans l'atmosphère, par les rayons de Rünigen ou par les rayons secondaires de la décharge par les rayons ultra-violets. J'ai déjà insisté sur les circonstances qui peuvent donner à la décharge d’un condensateur frappé par les rayons de Rüntgen l'apparence d’une action localisée à la surface des armatures (voir Chap. IT, $ 4). D'autre part, le fait que le champ élec-

trique tenil à se localiser (!) auprès de l’armature négalive d'un condensateur plus encore qu’auprès de l’armature positive peut faire paraître l’action de décharge inégalement localisée ou inégalement intense suivant le signe de la charge du conducteur; cette influence est négligeable si la différence de potentiel des armatures du condensateur étudié est suffisante pour qu’on puisse négliger relativement les variations de potentiel dues à la présence des charges électriques libérées dans le gaz par les rayons; J'ai déjà dit que la dissymétrie de Paltération du gradient du champ électrique peut s'expliquer par une vitesse de translation plus grande pour les charges négatives que pour les charges positives.

Voici une autre cause de dissymétrie dans la décharge, qui est particulièrement importante et qui paraît tenir à une inertie dynamique de particules électrisées (ions) libérées dans le gaz par les rayons et lancées par la force du champ électrique. Jai toujours observé que les rayons X ou Îles rayons secondaires dissipent avec la même vitesse, à 5 près environ, l’électrisation positive ou lélectrisaüon négative d’un métal placé dans l'air à la pression atmosphérique, si ce métal reçoit les rayons à travers des orifices percés dans une enveloppe métallique C qui est soigneusement reliée au sol et qui ne laisse pas sortir de lignes de forces issues du métal électrisé, sous la condition expresse qu'aucun champ électrique ne règne à l’extérieur de la cage C sur Le trajet des rayons. Maïs une notable inégalité entre les vitesses de dissipation des deux électricités apparaît si la cage métallique C est électrisée, ou si un corps électrisé est placé à l'extérieur de la cage C.

Un faisceau de rayons X (fig. 27) passe, dans l’air, près d'une fine toile métallique, ou d’un écran métal-

(1) J'ai fait remarquer (Loc. cit.) que la nature du métal frappé par les rayons de Rüntgen influe sur la localisation du champ au voisinage du métal.

lique percé d’orifices, qui ferme électriquement en pp le champ imérieur F; d’un électroscope. Il y a toujours une légère action de décharge « de la feuille d'or fen l'absence de tout champ extérieur; elle est due à l’action

des rayons secondaires disséminés par l’air atmosphérique. Quand il existe un champ extérieur F,, on vérifie dans tous les cas la loi suivante :

Si le champ extérieur F, et le champ intérieur F; sont de mème sens, à l’action de décharge primitive 4, mesurée par l'inverse du temps de décharge quand F4 est nul, s'ajoute une action accélératrice À souvent très supérieure à 4. Si Fe et F; sont de sens contraires, la présence du champ F, entraine une action supplémentaire a r'etarda-

trice (qui s’est toujours montrée inférieure à à ei généra- . d AP lement comparable à 2): Voici quelques exemples: 1° Cage électrisée négativement (en communication permanente avec une bouteille de Leyde) et fermée par une fine toile métallique pp ; feuille d’or f négative, chute de f, de 90" à 100%% d’une échelle placée derrière, observée dans un viseur, en 18 secondes; feuille f positive, chute de f de

go"® à g2"%, 5 seulement, en 75 secondes.

>° Même dispositif; mais la toile pp est remplacée par une plaque de plomb percée de plusieurs orifices circuaires de 1°" de diamètre. Cage au sol et pas de champ extérieur ; f positive ou négative Lombe de 66" à 98", 5 en 25 secondes. Cage électrisée négativement; f négative tombe de 90"" à 100" en 13 secondes; f positive tombe de 90,5 à 93"" seulement en 75 secondes.

3° Même dispositif qu’en 2°; maison maintient la cage C au sol et l’on électrise une lame L d’aluminium placée devant la cage dans le faisceau de rayons X. Si L est au sol, comme C, f positive ou négative tombe de 907" à g""en 66 secondes. Si L est négative, f tombe de la même quantité en 18 secondes seulement si son électrisation est positive et en 175 secondes si son électrisation est négalive.

L'action retardatrice a, qui s'observe si bien quand l’électroscope est fermé par la plaque percée d'ouvertures (expérienres 2° et 3°), ne s’observe plus sensiblement quand il est fermé par la fine toile métallique; l’action accélératrice À subsiste alors seule (expérience 1°): elle subsiste sans s’aflaiblir beaucoup quand on place la plaque percée d’orifices à 3*® devant ou derrière la toile métallique et en communication électrique avec cette toile; elie disparaît à son tour si, au lieu de la plaque, on place devant la toile métallique une seconde toile fine en communication électrique avec la première; elle disparait aussi, et les deux électricités fuient sensiblement avec la même vitesse, si l'entrée de l’électroscope est fermée par une feuille métallique mème mince, telle qu'une feuille d'aluminium battu de 2 ou 3 microns d'épaisseur, dépourvue de déchirures et de trous visibles à l’œil nu.

2. Généralisation de la notion de rayons cathodiques. — Les phénomènes précédents se présentent dès qu’il existe à l'extérieur de la cage C un champ électrique F, de quelques volts par centimètre, encore bien inférieur au

champ F;, de l’ordre de 100 volts par centimètre, qui règne dans la cage C. En aucun cas, même quand F, est très énergique, la feuille d'or électrisée f ne se déplace quand on excite le champ extérieur TS Il ne me paraît pas possible d'expliquer les phénomènes signalés en admettant qu'une petite partie des lignes de forces du champ F; viennent, lorsqu'on excite F,, se raccorder directement avec des lignes de forces du champ F,. Je pense que les charges électriques libérées par les rayons dans l’air soumis au champ électrique extérieur F, suivent à peu près les lignes de forces de ce champ avec une certaine vitesse. Mais quand la ligne de force du champ F4 se recourbe rapidement (fig. 28) pour aboutir à un bord ce d’une ou-

verture de la paroi pp de l’électroscope, on comprend que, si la charge électrique possèle une force vive suflisante, elle puisse quitter la ligne de force du champ Fe et bondir suivaut un certain chemin ab jusqu’à une ligne de force du champ F;. Si F;est de même sens que F,, les charges ainsi projetées dans le champ intérieur y forment un flux électrique qui accroît le flux de décharge normal parce qu'il est de méme sens ; d’où une augmentation de la rapidité de décharge de la feuille d’or. Dans le cas contraire, les flux sont opposés evil y a retard; maïs, dans ce cac, le flux supplémentaire dû à la projection électrique du champ Fest rapidement ramené vers p par le champ F;,

avant même d'avoir pu prendre une direction voisine de celle du flux normal; on comprend alors que l’action retardatrice & n’apparaisse nettement que si les charges issues de l’extérieur pénètrent assez avant dans l’intérieur de la cage C (1). Cela sera réalisé si les ouvertures de la cage C sont assez larges (expériences 2° et 3°), et passensiblement si elles sont assez étroites (expérience 1° faite avec une toile métallique dont la maille a environ un cinquième de millimètre de côté). On prévoit aussi et l’expérience confirme que le retard (expériences 2° et 3°) augmente avec le champ extérieur Fe; les lignes de force entrent alors, en effet, plus avant dans la cage Cet s’y recourbent plus complètement; d’autre part, les charges électriques amenées par le champ extérieur F, sont sans doute animées d’une plus grande vitesse.

Ainsi les phénomènes que j'ai signalés paraïssent dus à un flux de charges électriques qui, animées de certaines vitesses, refusent de recourber très rapidement leur trajectoire suivant les lignes de forces aboutissant aux bords des ouvertures de la cage de l’électroscope; elles pénètrent ainsi comme un bombardement dans l’intérieur de la cage, sans toutefois que leur force vive suffise à leur faire traverser une épaisseur notable d’air à la pression atmosphérique, où ne règne aucun champ électrique (entre deux toiles métalliques identiques, voir $ 1), ni une épaisseur d'aluminium de l’ordre du micron.

On peut se proposer de dévier ce bombardement par l'action de l'aimant et, en opérant dans des gaz raréfiés, lui faire atteindre des vitesses de plus en plus grandes,

(*) La flux supplémentaire retardateur ne vient donc pas jusqu’à la feuille électrisée f; mais, avant d’être repoussé jusqu’à la surface des parois pp, où il vient se perdre, il neutralise en partie les charges de signe contraire du flux primitif dù à l’action primitive de décharge «&, qui cheminent en sens inverse et arrivent ainsi affaiblies sur la feuille f, d’où l’affaiblissement de la décharge de ia

surtout si le champ extérieur est produit par de très grandes différences de potentiel. Sans doute le bombardement traversera-t-il alors une mince feuille d'aluminium et deviendra-t-il progressivement comparable aux rayons cathodiques. Déjà l’on peut remarquer que, d’après les expériences dues à M. Child (voir Chap. IL, $ 4), les rayons X qui passent entre les deux armatures d’un condensateur chargé localisent la chute du potentiel au voisinage des armatures et un peu plus auprés de l’armature négative qu’auprès de l’armature positive. Je pense que, la pression des gaz diminuant, la chute de potentiel se localiserait de plus en plus auprès de l’armature négative, grâce à une augmentation de plus en plus grande de la vitesse du flux d'électricité négative par rapport au flux d'électricité positive; le flux négatif formerait alors les rayons cathodiques que nous connaissons, capables de parcourir de grandes distances dans le vide de Crookes, de se diffuser au travers de minces feuilles d'aluminium (Lenard) pour se propager, en dehors du tube où ils ont pris naïssance, sur des mètres de longueur dans un gaz très raréfié, sur quelques centimètres seulement dans l'atmosphère qui les absorbe et les diffuse (1).

On aurait ainsi toute une série de flux anodiques et cathodiques depuis le bombardement vraisemblablement très lent et très diflusable que j'ai produit et étudié dans l’atmosphère, jusqu'aux rayons cathodiques considérablement plus rapides et mieux définis excités dans le vide de Crookes sous l'influence de différences de potentiel relativement considérables. Depuis que j'ai fait ces observations et ces rapprochements (?), le professeur J.-J. Thomson et ses élèves ont établi que les charges électriques ou cons

(:) P. Lenar», Wied. Annalen d. Physik, t. LI, p. 223; 1894; t. LIT, p- 23; 1894; et t. LVI, p. 255; 1895.

(2) Pli cacheté déposé à l’Académie des Sciences le 18 juillet 1898, ouvert dans la séance du 5 février 1909.

libérées dans les gaz par les divers agents (rayons X, uliraviolets ou des corps radio-actifs, flamn'es) (!) se propagent dans l’air atmosphérique avec des vitesses de quelques centimètres par seconde sous l’influence de champs électriques de quelques volts par centimètre, tandis que les rayons cathodiques ordinaires paraissent, d’après la comparaison de leur déviation magnétique avec leur déviation électrique, se propager avec des vitesses alteignant jusqu’à 1ou 000% par seconde. Enfin il n’est pas douteux qu'à l’intérieur d’un tube de Crookes les rayons de Rüntgen excités par les rayons cathodiques n’augmentent l'émission cathodique elle-même; ils doivent libérer dans le gaz raréfié des charges électriques que le champ électrique dirige et divise en deux flux inverses, l’un négatif, relativement rapide, qui s'éloigne de la cathode (rayons cathodiques), l’autre positif, relativement lent et ramené par le champ électrique sur la cathode (?).

3. Analogie de la décharge par les rayons de Rüntgen et par les rayons secondaires avec la décharge par les rayons ultra-violets de Lenard. — Il résulte des expériences décrites dans le présent travail que la décharge d’un conducteur soit positif, soit négatif, est provoquée par les rayons de Rôüntgen ou les rayons secondaires :

1° Quand le conducteur reçoit directement les rayons;

2° Quand un corps voisin lui envoie des rayons disséminés (rayons secondaires ou Lertiaires);

3° Quand le gaz soumis au champ électrique du conducteur est traversé par un faisceau de rayons, même si ce

(1) M. P. Villard a réalisé avec les ions produits par les flammes l'expérience analogue à celle que le dispositif de la /£g. 27 m'a permis de réaliser avec les ions produits par les rayons de Rüntgen (P. VILLARD, Socicté française de Physique, séance du 16 mars 1900).

(?) Ce flux positif pourrait constituer, en partie, du moins, l’afflux cathodique de M. P. Villard (cf. P. Vizar», Journal de Physique, t. VII, p.5 et 140; 1809).

OPIIQUE DES RAYONS DE ROÔNTGEN. 141

faisceau ne frappe aucun des conducteurs électrisés, ni directement, ni après dissémination ;

4° Quand un faisceau de rayons traverse le gaz soumis à un champ électrique Fe extérieur au champ électrique F; du conducteur, mais de même sens que F;et séparé du champ F; par un écran conducteur discontinu (et mème sans doute par un écran continu suffisamment mince, si le gaz étudié est suffisamment raréfié et le champ F suffisamment intense).

Ces quatre principaux modes de décharge se groupent d’ailleurs autour du troisième ; ils résultent donc tous plus ou moins érdirectement d’un effet qui a son siège dans la masse du gaz soumis à la fois à l’action du champ électrique et à celle des rayons. Il semble ainsi y avoir opposition complète entre le mode d'action des rayons de Rüntgen ou des rayons secondaires et l’action de décharge que les rayons ultra-violets exercent nniquement quand ils frappent un corps négatif. La différence semble d'autant plus profonde qu'il ne paraît pas y avoir dans le mode de décharge par les rayons de Rüntgen, ni par les rayons secondaires, agissant dans l’atmosphère, de dissymétrie partielle annonçant la dissymétrie profonde de la décharge par les rayons lumineux. Mais s’il n’y a pas de rayons de Rôünigen ni de rayons secondaires qui se rapprochent, à ce point de vue, des rayons Inmineux jusqu'ici étudiés, on peut se demander si, inversement, il n’y a pas d’autres rayons lumineux se rapprochant à ce point de vue des rayons de Rünigen et des rayons secondaires. C’est justement le cas des rayons lumineux ultra-violets récemment découverts et étudiés par le professeur Lenard (1). En

voici le mode de production er les principales propriétés :

(!) P. Lenaro, Ueber Wirkungen des ultravioletten Lichtes auf gasfôrmige Kôrper (Drude’s Annalen d. Physik, 1. A, p. 486-507; 1900). Ueber die Elektricitätsserstreuung in ultra-violett durchstrahlter Luft (loc. cit, t. IX, p. 298-319; 1900).

Les étincelles électriques produites par un gros inducteur, actionné par un interrupteur de Wehnelt et relié à une bouteille de Leyde, éclatent entre deux pointes de métal (AI, Cd, Sn, Pb, Zn ou Mg). Elles sont le siège d’une émission de rayons ulira-violets qui se propagent en ligne droite, se réfractent à travers le spath fluor, le sel gemme, le quartz suivant des indices de réfraction correspoudant, d’après les formules de dispersion extrapolées, à des longueurs d’onde allant de 04,19 à oW,14 et sans doute en deçà.

Ces rayons sont capables de provoquer, comme les rayons de Rünigen, les rayons cathodiques, les rayons émis par les corps radio-actifs et les rayons ultra-violets déjà connus, la formation d’un brouillard dans un jet de vapeur d’eau sursaturée. Or, tandis que les rayons ultraviolets antérieurement étudiés ne produisent une décharge qu’en frappaut (directement où après diffusion) un corps négatif et n'ont aucune action tant qu'ils rencontrent seulement un conducteur positif (!) ou un gaz soumis au champ électrique des conducteurs, les rayons ultraviolets de Lenard agissent sensiblement à la manière des rayons de Rôntgen et des rayons secondaires : ils peuvent décharger non seulement les conducteurs électrisés négaüvement, mais encore les conducteurs électrisés positivement, dans certains cas avec la mème vitesse, et cela même quand ils ne frappent point de conducteurs négatifs, soit directement, soit après diffusion ; 1/s agissent surtout en rendant le gaz qu'ils traversent conducteur de l'électricité; la nature de la surface qu’ils frappent est sensiblement indifférente. Cette action des rayons ultra-

(1) Toutefois, M. Branly avait déjà observé, au cours de ses recherches (Journal de Physique, 3° série, t. II, p. 300; 1893) que l’étincelle de décharge d’un condeasateur émet une lumière très active sur les corps négatifs et active aussi, très faiblement il est vrai, sur Les corps positifs.

violets de Lenard sur la masse méme du gaz, sans intervention nécessaire d'un corps solide ou liquide, est nouvelle. Les anciennes expériences de Hertz et de Hallwachs, ainsi que celles qui ont suivi, étudiaient seulement les actions électro-optiques qui ont leur siège sur la surface des corps solides ou liquides.

4. Analogie des rayons de Rünigen et des rayons secondaires avec les rayons ultra-violets. — Les rayons ultra-violets de Lenard traversent très bien le spath fluor, le gypse, le sel gemme, le quartz, mais non quand ces corps sont pulvérisés ; ils sont arrêtés par quelques millimètres de spath d'Islande ou d’aragonite, par quelques centièmes de millimètre de papier, de gélatine, de celluloïd. L'eau transparente en couche mince est opaque sous une épaisseur de 1"*,3. Ces rayons se propagent bien dans le vide, mais Pair, l’oxygène, le gaz carbonique et surtout le gaz d'éclairage les arrètent, d'autant plus énergiquement d'ailleurs que la longueur d'onde des rayons est plus petite. Ainsi l’étincelle entre deux pointes d’aluminium émet un faisceau hétérogène quicomprendles rayons de longueurs d'onde un peu supérieures ou un peu inférieures à Oo, 19 déjà étudiés par M. A. Cornu (t), lesquels sont arrêtés par quelques mètres d’air atmosphérique, puis des rayons de longueurs d’onde plus faibles étudiés par le professeur Lenaiïd, lesquels sont arrêtés par quelques décimètres d’air, ou par quelques centimètres seulement pour ceux dont la longueur d'onde descend à of, 14; ces derniers traversent encore très bien l'hydrogène; mais le faisceau émis par une éüincelle d'aluminium ou de cadmium placée

(1) A. Cornu, Sur l'absorption par l’atmosphère des radiations ultra-violettes (Comptes rendus, t. LXXXVII, p. 1285; t. LXXXVIIT, p. 1101; t. LXXXIX, p. 808; t. XC, p. 943). M. A. Cornu a démontré que le spectre de la lumière solaire filtrée par l'atmosphère terrestre s'arrête à o#, 293, par suite de l’absorption des radiations ultra-violettes extrêmes. Encore faut-il observer à une certaine altitude pour prolonger le spectre solaire jusqu’à cette limite.

à 1 d’une paroi de quartz, el transmis au delà de cette paroi dans un récipient où règne le vide, est affaibli à son tour, quand on fait entrer de l'hydrogène dans le récipient à paroi de quartz; l'hydrogène, dans ces conditions, devient conducteur de l'électricité; cela semble indiquer, à défaut d'expériences de réfraction spéciale, qu'il y a encore dans les faisceaux émis par les étincelles, éclatant entre deux pointes d'aluminium ou de cadmium, desrayons ultraviolets arrêtés par quelques millimètres d’air et absorbés sensiblement par l'hydrogène même. Comme les autres, ces rayons éminemment absorbables par les gaz sont arrêtés par le mica, mais traversent le spath fluor, le gypse, le sel gemme; ils rejoignent sans doute les rayons ultraviolets extièmes de M. V. Schumann (!)} (À = ok, 1), qui sont arrêtés par 5 de millimètre d’air atmosphérique et ne peuvent être étudiés que dans l'hydrogène raréfié.

Les considérations théoriques qui m'ont permis d’expliquer, dans lPhypothèse ondulatoire, 1a propagation rectiligne des rayons de Rünigen (?) sans réfracüon ni réflexion régulière, conduisent encore aux résultats suivants : dès que Ja longueur d'onde À n’est pas très considérab'e par rapport au double de la distance moyenne d des particules, le corps, si pur et si homogène soit-il d'ailleurs, doit diffuser en tous sens une partie de la lumicre qu'il reçoit, pendant qu'une autre partie traverse le milieu en ligne droite en se réfractant et se réfléchissant suivant les lois ordinaires.

(*) V. ScnumanN, Sitsungsber. d. K. Akademie d. Wissensch. zu Wien, 2° série, t. CII, p. 415-625; 1893. Eders Jarhrb.: 1806.

Tandis que le professeur Lenard a étudié les rayons ultra-violets au moyen de leur action sur un jet de vapeur sursaturée ou de la conductibilité qu’ils communiquent aux gaz, M. V, Schumann avait étudié spectroscopiquement au moyen de plaques photographiques spéciales à sel d'argent sensiblement non émulsionné, les radiations émises, à travers une paroi de spath fluor dans l'hydrogène raréfié, par un tube de Plücker renfermant de l'hydrogène pur.

(?) Journal de Physique, 3° série, t. IX, p. 188; 1900.

A mesure que le rapport ee augmente, l'importance de la diffusion mécanique et de l'absorption qui en résulte croit aussi; l'absorption proprement dite, qui dépend de fa résonance des particules pour les vibrations lumineuses, peut compliquer le phénomène et rendre tel ou tel corps plus spécialement opaque ; mais un corps assez transparent

sous l’état liquide ou solide doit le devenir bien moins

. AÎTE: 2d 2 3 quand il passe à l’état de vapeur (< devenant dix fois

plus grand, par exemple), la masse traversée étant suppo-

sée la même; par suite, on prévoit que la plupart des gaz diffuseront les rayons ultra-violets extrêmes et, pour une mème masse traversée, d'autant plus énergiquement que

la pression sera plus faible (c'est-à-dire e plus grand.

Il en résulte que les rayons bleus et surtout les rayons ultra-violets doivent être diffusés par l’atmosphère; la loi de la diffusion est telle que l'intensité de la lumière diffusée est en raison inverse de la quatrième puissance de la lon- 2 2 d , EE gueur d’onde, tant que 5 est suffisamment petil vis-à-vis de l'unité, loi déjà donnée par Lord Rayleigh; puis d augmentant ou À diminuant suffisamment, l'intensité de la diffusion croit de plus en plus vite que ne lindiquerait la loi précédente et arrive à son maximum, la longueur d’onde À étant supposée fixe, quand la valeur de 2 d devient comparable à À. Cela permet de comprendre l’origine du bleu du ciel ('), de prévoir que l’ultra-violet atmosphérique et, d’une manière générale, les parties les plus réfrangibles du bleu atmosphérique proviennent surtout des masses d'air raréfiées de l’atmosphère supérieure ou sont arrêtées par ces couches; cela explique l'absorption rapidement croissante quand À diminue, La limite ov,1 des longueurs

(‘) Cette explication du bleu du ciel est conforme à une ancienne hypothèse de Brewster.

d'onde de l’ultra-violet connu correspond à peu près à égal à — pour les gaz à la pression atmosphérique normale; on approche donc de l’absorption maximum et du cas où, l'influence de l’absorption élective due à la résonance étant laissée de côté, l’indice de réfraction doit commencer à diminuer en même temps que la longueur d'onde, contrairement à la loi de la dispersion normale. Si l’on imagine que l’on monte encore de quelques octaves dans Vultra-violet, on arrive à des rayons traversant les prismes en ligne droite sans se réfracter. On achève de rendre compte des faits relatifs aux rayons X en supposant que, pour des vibrations encore plus rapides, les particules matérielles absorbent et réfléchissent des quantités d'énergie rayonnante de plus en plus faibles à mesure que la période des vibrations incidentes continue à diminuer. Si, en particulier, on considère les rayons X comme formés de vibrations plus ou moins rapidement amorties (#1), se succédant irrégulièrement, telles que des vibrations pendulaires amorties du type

# Â | ANSE ra ; x Ke-tt sin2 TG il est évident que la résonance des parti-

cules sera moins énergique que pour des vibrations penà : < l dulaires non amorties du type Ksin2x-+; de même, pour

mettre en branle une cloche, il convient de la soumettre à des impulsions périodiques et non à une succession irrégulière d’impulsions. L’intensité de lPabsorption doit alors

(1) On peut faire rentrer les vibrations pendulaires amorties dans le cas des vibrations pendulaires simples. Une vibration pendulaire amortie du type 0 = Ke-“sin2r ë peut ètre décomposée d'après l’intégrale de Fourier en un spectre continu formé de vibrations. pendulaires simples dont les périodes sont d'autant plus inférieures à 8 que le coefficient « d'amortissement est plus faible (Cf. en particulier à ce sujet : C.-H. Winp, Wied. Annalen der Physik, t. LXVIIL, p. 884; 1899). Mais il faut se souvenir que, en dehors de la durée de la vibration Ÿ, les vibrations pendulaires simples n’ont pas d'existence physique indépendante; elles se détruisent alors mutuellement.

diminuer après avoir passé par un maximum qui n’est peut-être pas bien éloigné de l’absorption complète par 35 de millimètre d’air présentée par les rayons lumineux de longueur d'onde ot.,1. Les rayons ultra-violets de Lenard seraient, par rapport à ce maximum, du côté des grandes longueurs d’onde. Les rayons de Rüntgen seraient du côté opposé et d’autant plus rapprochés des rayons de Schumann qu'ils sont plus absorbables.

D’après cela, on pourrait, en assimilant les rayons secondaires à des rayons de Rüntgen particulièrement absorbables, les placer entre les rayons de Rüntgen généra-

teurs et les rayons de Schumann; la transformation des

g- 29 kr «| )

rayons de Rünigen présenterait une certaine analogie

Fi

avec la photoluminescence, et satisferait à la lot de Stokes, d’après laquelle la fluorescence et la phosphorescence transforment les radiations surtout en radiations de plus grandes longueurs d'onde. Cette conséquence serait d’accord avec l'hypothèse des vibrations amorties. Soit, en effet, une suite quelconque d’ébranlements amortis formant un faisceau de rayons X. Nous pouvons supposer qu’une particule matérielle pp' (fig. 29) diffracte en un point quelconque M les rayons X qu’elle reçoit comme un obstacle matériel diffracterait des rayons sonores formés d’une suite quelconque d’ébranlements aériens amortis. Or si l’ébranle-

ment qui a suivi le chemin pM est éteint en M par suite de son amortissement, le point M reçoit encore pendant un certain temps l’ébranlement diffracté suivant le chemin plus long p'M. L’ébranlement diffracté en M dure ainsi plus longtemps que l’ébranlement incident; il est moins amorti après diffraction qu'avant diffraction et, par suite. plus absorbable et plus diffusable.

Les mouvements pendulaires dans lesquels on peut décomposer l’ébranlement incident sont d'autant plus difractés que leurs périodes sont plus grandes; la diffraction par réflexion sur les particules agit dans le même sens, les vibrations les plus réfléchies étant justement les plus absorbables, d’après une loi générale de l'optique et de la mécanique des vibrations. La transformation des rayons de Rüntgen en rayons secondaires et tertiaires serait ainsi susceptible de fournir toute une série de radiations de plus en plus absorbables par l’air, qui relieraient les rayons de Rünigen aux rayons ultra-violets.

D. Analogie des ray ons secondaires avec Les rayons cathodiques. Électrisation négative des rayons secondaires des métaux lourds. — D'un autre côté, le faible pouvoir de pénétration des rayons secondaires des métaux lourds fait penser aux rayons cathodiques de Lenard, capables de parcourir seulement quelques centimètres à peine dans l'air atmosphérique qui les diffuse énergiquen.ent. Cette analogie conduit à rechercher si les rayons secondaires, très absorbables par l'air, transportent avec eux des charges électriques négatives, puisque tel est le caractère fondamental des rayons cathodiques:; la déviation des rayons par le champ magnétique (1) ou par le champ électrique sera une conséquence probable de leur électrisaion. Il n’y a pas de contradiction entre cette hypothèse et celles qui viennent d’être développées, puisque le

(*) Le professeur E. Dorn a annoncé que les rayons secondaires des métaux lourds sont déviés par le champ magnétique, et dans le même

faisceau émis spontanément par le radium de M. et de M®° Curie est un mélange de rayons électrisés négativement (1) analogues aux rayons cathodiques, déviables par le champ magnétique et par le champ électrique, avec des rayons non déviables analogues aux rayons X qui sont, on le sait, sensiblement dépourvus de charges électriques (?).

M. P. Curie et moi avons pu reconnaître l’électrisation négative des rayons secondaires des métaux lourds (*). À la pression atmosphérique, les rayons X et les rayons secondaires communiquent à l'air une conductibilité telle que le métal rayonnant n’est plus isolé; ilest alors impossible de recueillir l'électricité des rayons secondaires. Il fallait éviter en mème temps que Îles rayons secondaires des métaux lourds, souvent très peu pénétrants, ne fussent absorbés au voisinage immédiat du métal qui les émet. Nous avons été ainsi amenés à placer les métaux dans l’air raréfié et à opérer à des pressions de plus en plus faibles, jusqu’au vide de Crookes (0"®,001 de mercure), afin de rendre à l'air ses propriétés isolantes, malgré l’action des rayons de Rôntgen et des rayons secondaires qui le traversent. Nous avons réduit à 3% ou 4" seulement la couche d’air raréfié comprise entre le métal rayonnant et les paroïs métalliques voisines. Dans cette mince couche d'air très raréfié, la force électromotrice entre le métal rayonnant et les paroiïs qui

l'entourent produit seulement, sous l'influence des rayons,

sens que les rayons cathodiques (Abhand. d. Naturf. Gesell. zu Halle, Bd XXII, p. 40-42; 1900).

J'avais antérieurement émis l’opinion que les rayons secondaires très absorbables des metaux lourds peuvent renfermer des rayons analogues à ceux de Lenard et déviables comme eux par l'aimant [G.SaGnac, Recherches sur les transformations des rayons de Rôntgen, Chap. I, 3° paragraphe: ARayons secondaires, rayons X et rayons de Lenard (l’Éclairage électrique du 12 mars 1898 )).

(:) P. Curie et Mr° P. CuRIE, Sur la charge électrique des rayons déviables du radium (Comptes rendus, t. CXXX, p. 647; 1900).

(2) Voir la première Partie de ce Travail, Chap. I, $ 8.

(2) P. Curie et G. SAGNAC, Comptes rendus, t. CXXX, p. 1013; 1900,

La ?. 4 « A A un courant inférieur, par exemple, à + du courant dù à

l'électricité négative des rayons secondaires d’un métal tel que le platine, le plomb. Le dispositif est celui-ci :

Une feuille métallique mince M (fig. 30) reliée à un électromètre à quadrants et à un quartz piézo-électrique de M. P. Curie, est maintenue isolée au milieu et à 3°" seulement des parois d’une boîte métallique plate ABCD, qu'on peut mettre en relation avec la terre. La face inférieure CD de cette boîte est formée, comme la face supé-

ricure AB, d’une plaque épaisse d’un autre métal N, mais

à l’électrométre

Mans et au quartz

à laTerre

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percée de fenêtres f que recouvre une mince feuille du métal N. À 6% au-dessous de la face AB se trouve la lame focus /,sourcedes rayons de Rôüntgen.Lesystème producteur de ces rayons (tube focus R, bobine Ruhmkorff et interrupteur électrolytique de Wehnelt) est enfermé dans une grande caisse de plomb épais dont la paroi PP est mise à la terre. Les rayons de Rünigen sortent de la caisse PP par une ouverture circulaire de 10°" de diamètre recouverte seulement d'une mince feuille d'aluminium aa. On peut faire le vide de Crookes dans la boite étanche ABCD, reliée à la trompe à mercure.

Quand on opère à la pression atmosphérique, la conductibilité de l'air sous l'influence des rayons est considé-

rable, Lorsque le métal M de la feuille intérieure est différent du métal N des fenêtres f'et des faces internes de la boite ABCD, le système (M | N) fonctionne comme une pile dont la force électromotrice fait dévier l’électromètre. On peut, par la méthode d'opposition du quartz piézo-électrique de M. J. Curie, mesurer le courant électrique nécessaire pour maintenir l’électromètre au potentiel zéro; ou bien on peut, sans agir sur le quartz, ramener l’électromètre à demeurer au zéro en intercalant en E, entre la boîte ABCD et la terre, une force électromotrice convenable e,ç prise en dérivation sur le circuit d’un daniell.

Dans ces conditions, si l’on fait le vide dans l'appareil, l'équilibre de l’électromètre se maintient d’abord avec la même force électromotrice e, de compensation, tant que Ja pression ne s’est pas abaïissée jusqu’à l’ordre de grandeur du millimètre (seulement, le courant qui prend naïssance en l’absence de e, devient de plus en plus faible). Pour des pressions inférieures, la force électromotrice de compensation est modifiée. Elle dépasse bientôt celle d’un daniell, augmente constamment et semble croître au delà de toute limite à mesure qu'on se rapproche du vide de Crookes. Si l’on rétablit en E la force électromotrice primitive es qui compensait le phénomène à la pression atmosphérique, on peut, à l’aide du quartz, mesurer le courant nécessaire pour maintenir l’électromètre au zéro. Ce courant, qui apparait aux pressions de l’ordre du millimètre, augmente d’abord légèrement avec la raréfaction de l'atmosphère, puis devient sensiblement constant pour le vide de Crookes.

Si, par exemple, le métal intérieur M est du platine, et si le métal N des parois internes de la boîte ABCD est de l'aluminium, il faut maintenir l’aluminium à un potentiel négatif (inférieur en valeur absolue à 1 daniell) pour obtenir la compensation à la pression atmosphérique.

Dans le vide de Crookes, cette force électromotrice n’est

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plus suffisante, et il faudrait porter l’aluminium à un potentiel négatif de valeur absolue égale à 30 volts environ si l’on voulait obtenir la compensation. Si l’on maintient la force électromotrice e, qui compensait le phénomène à la pression atmosphérique, on constate que, dans le vide de Crookes, sous l’action des rayons de Rünigen, le platine se charge positivement. Le courant de charge, mesuré à l’aide du quartz, est de l’ordre de grandeur de 107'° ampère quand on utilise, à travers les fenêtres f recouvertes d'aluminium mince, une surface d'environ 30°" placée à 6°" de la source / des rayons de Rünigen.

Ce courant est assez faible pour qu'on puisse dire : Tant

Fig. 3%.

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qu'on n’opère pas dans un gaz raréfié, les rayons secondaires provoquent la conductibilité des gaz en y libérant d’égales quantités d'électricité positive et négative. Mais dans un gaz rarélié l’on voit que l'influence des charges négatives des rayons secondaires apparait; alors les rayons X déchargent les corps négatifs plus rapidement que les corps positifs, où mème ils augmentent la charge des corps positifs. Il est remarquable que cette dissymétrie de la décharge produite dans le vide par les rayons de Rünigeu

qui frappent un métal lourd, est de même sens que la dissymétrie de la décharge des conducteurs frappés par les rayons ultra-violets de Hertz et de Hallwachs.

Des résultats peu différents sont obtenus à l’aide de la disposition représentée par la Jig. 31: la feuille métallique mince M est alors enroulée en cylindre, et la boîte plateestremplacée par un second cylindre métallique ABCD de même axe que MM. On introduit le système M\ABCD dans le récipient V de verre relié à la trompe à mercure, puis on ferme le récipient V avec le couvercle de verre V! masliqué au golaz. Avec ce second dispositif, on évite les rentrées d’air plus facilement qu’avee le premier.

Ces faits pourraient, à la rigueur, s'expliquer par une variation continue de la force électromotrice de contact, qui croitrait dans d'énormes proportions avec le degré de vide. Cette manière de voir est peu vraisemblable (1). On explique, au contraire, nettement Îles phénomènes en admettant que les rayons secondaires émis par les métaux eu expérience emportent avec eux de l'électricité négative et libèrent, dans le métal, la quantité complémentaire d'élecuicité positive. Le platine transformant les rayons de Rüntgen considérablement plus que l’aluminium, son émission d'électricité négative est de beaucoup plus considérable que lémission opposée de l'aluminium, et Île platine se charge positivement.

Ou peut renverser le phénomène en mettant l’alumi-

nium en M à l’intérieur et le platine mince (> de milli-

mètre) autour de M en ABCDf (/ig. 30) ou ABCD

(‘) On a démontré que, si l’on fait le vide de Crookes dans un récipient renfermant un condensateur dont les armatures sont formées de deux métaux M et N, la force électromotrice du couple MN n'en est pas altérée; elle est même indépendante de la nature du gaz ambiant, raréfié ou non, tant que l’on ne chauffe pas les métaux M et N dans le vide de manière à en faire dégager les gaz inclus et à les remplacer par un autre gaz. (BuTromLey, B.-A. Report, 1885; Spiers, Phil. Mag. t. XLIX, particulièrement p. 70, janvier 1900.)

(fig. 31). On constate alors que l'aluminium intérieur M, soumis à l'émission secondaire du platine, recueille de l'électricité négative.

Nous avons fait varier la nature des métaux et constaté en particulier que le plomb et le platine sont parmi les métaux qui émettent le plus de charges négatives sous l’action des rayons X. Viennent ensuite l’étain et le zinc. Quant à l’aluminium, des expériences faites avec une enceinte de Faraday tapissée extérieurement d'aluminium et recevant des rayons de Rüntgen semblent montrer que les rayons secondaires assez pénétrants de ce corps sont, comme les rayons de Rüntgen générateurs, dont ils diffèrent peu, sensiblement dépourvus de charge électrique.

L'intensité des charges électriques négatives des rayons secondaires du métal M, étudiées avec la disposition de la fig. 31, ne s’affaiblit pas considérablement lorsqu'on compare un appareil dont l’enveloppe de verre V est relativement mince (+ millimètre) à un autre où elle est plus épaisse (3"*), Avec le dispositif de la fig. 30, les rayons X pénétrant dans la boîte ABCD par les fenêtres à travers une feuille d'aluminium d'épaisseur de -5 de millimètre, l’interposition d’une glace de verre de 5"" sur le trajet des rayons de Rünigen affaiblit le phénomène, mais en Île laissant comparable à ce qu’il était d’abord; l’interposition d’une lame d'aluminium d’un demi-millimètre sur le trajet des rayons de Rüntgen réduit à peine (moins de l'électrisation négative des rayons secondaires du platine. Les charges négatives des rayons secondaires proviennent donc surtout de l’action exercée sur le métal M par les rayons X les plus pénétrants du faisceau incident. Ce fait est analogue à celui qui a été signalé à propos de l’activité électrique des rayons secondaires (voir Chap. Il, $ 3 et T7, et Chap. IT, $ 2 et #), mais il est ici encore bien plus marqué.

Le rapprochement précédent est en accord avec celui

que l’on peut faire au sujet du pouvoir de pénétration des charges négatives lancées par le métal M. Quand, au lieu d'opérer dans le vide, nous avons opéré, M. P. Curie et moi, en plongeant le condensateur MN dans un diélectrique tel que la paraffine, l’ébonite, le phénomène de l'émission d'électricité négative de M en N disparaissait sensiblement. Dans le cas seulement où M et N n'étaient séparés que par une fraction de millimètre de paraffine, l'électromètre accusait encore une faible charge correspondant à des courants de l’ordre de 1071? ampère ; les variaüons de ces faibles courants avec la nature des métaux M et N s’accordaient à faire penser qu’ils étaient dus à l’émission par les métaux lourds de charges négatives rapidement absorbées par la paraffine au voisinage du métal.

Une expérience directe m’a d’ailleurs montré le faible pouvoir de transmission (*) de l'émission électrique du plomb, par exemple : une moitié longitudinale du cylindre de plomb épais MM (fig. 31) est recouverte d’une feuille d'aluminium battu dont l'épaisseur calculée d’après la surface, le poids et la densité 2,7 est de 0,46 micron. Les rayons X frappant le côté nu du cylindre, j'observe, à la pression o"%,001 de mercure, un courant de l’ordre de 10719 ampère dû au sombardement d'électricité négative issue du plomb nu MM; c’est-à-dire que le plomb MM se charge de la quantité complémentaire d'électricité positive et il faut, pour le maintenir au potentiel zéro pendant 32*,2, disposer sur le plateau du quartz piézo-électrique une masse de 500% en l’abandonnant progressivement à l’action de son poids. L'appareil VV', une fois retourné de 180 degrés autour de son axe, de manière que les rayons X frappent maintenant la face de plomb recouverte d'aluminium battu, l'émission d'électricité négative par le plomb à travers

(:) La transmission étudiée ici peut avoir lieu en partie ou en totalité par diffusion postérieure; lä même remarque s’applique d’ailleurs à la transmission de l’action électrique de décharge ou de l'action radiographique des rayons secondaires des métaux lourds telle qu’elle ést étudiée Chap. IT, $ 5 et 6.

cr

cette feuille d'aluminium correspond à un poids de 500$" pour 53°,5 c'est-à-dire n'est plus que les ? de celle du plomb nu. Ce coefficient de transmission des charges électriques est assez peu différent de celui que présenteraient les rayons cathodiques extérieurs à un tube à vide dans les expériences de Lenard. Il est aussi comparable à celui de l’action électrique de décharge des rayons secondaires, déjà étudié (Chap. IL, $ 5 et 6) et à celui de l'action radiographique (loc. cit.).

Il importe de remarquer que les mesures des courants d'électricité négative issue des métaux lourds frappés par les rayons X ont, pour des conditions expérimentales données, un sens absolu; la quantité d'électricité transportée par les rayons secondaires est, dans un vide suffisamment poussé, indépendante de la distance parcourue par les rayons secondaires: nous avons vu, au contraire, que les intensités des actions électriques radiographiques ou radioscopiques des rayons secondaires, et aussi des rayons X, dépendent du mode d'utilisation des rayons et, en particulier, de l'épaisseur d'air du condensateur électrique et de la couche photographique ou Inmineseente qui les reçoit (voir Chap. IE, fin du $ #). Il ne paraît d'ailleurs yavoiraueunliensimpleentre l'énergie des rayons secondaires telle qu’on pourrait la mesurer au moyen d’un bolomètre fondé sur l'échauffement d’un métal par ces rayons et la quantité d'électricité négative qu'ils transportent. L'ensemble des faits observés conduit à penser que l'émission électrique secondaire des métaux lourds possède des propriétés analogues à celles des rayons cathodiques et des rayons déviables du radium : les particules d'électricité négative des rayons sont capables de dissocier l'électricité neutre des particules des gaz en quantités d’électricités positive et négative considérablement supérieures à la quantité d'électricité négative des rayons, tant du moins que le gaz étudié n’est pas trop rarélié. Il ne faut pas confondre la production de ces rayons catho-

diques, qui, dans le vide et mème en l'absence de tout champ électrique, émanent du métal M frappé par les rayous X, avec la production déjà signalée ($ 1 et 2) d'un flux d'électricité soit positive, soit négative, dans un gaz soumis au champ électrique.

Nous avons vu que l’action des rayons X et des rayons secondaires sur les gaz n’est pas essentiellement différente de VPaction des rayons ultra-violets étudiés par Lenard. D'autre part, l’émission de rayons cathodiques par un métal Jourd que frappent les rayons X n'est pas plus étrange que le phénomène analogue produit par les rayons ulira-violets : le professeur Righi (!) et, plus récemment, le professeur P. Lenard (2) ont en effet trouvé qu'un métal frappé par les rayons ultra-violets émet un flux d’électricité négative, même lorsque la surface métallique frappe par les rayons n’est pas électrisée. Cette émission a les caractères de rayons cathodiques particulièrement absorbables et l'étude n’a pu en étre faite par le professeur Lenard que dans le vide de Crookes.

L'électrisation négative des rayons secondaires fournit donc une analogie nouvelle entre les rayons X et les rayons ultra-violets. 11 devient alors de plus en plus probable qu'il y a, dans les rayons secondaires, des rayons non électrisés de l’e-péce même des rayons X incidents qui les produisent en se diffusant ou se transformant (?).

(‘) A. Ricms, Atti d. R. Acc. d. Lincei, p. 81; 18go.

(2) P. LenanD, Erzeugung von Kathodenstrahlen durch ultraviolettes Licht (Drude's Annalen d. Physik, L. I, p. 359-370; 1900). Cette émission d'électricité négative permet au professeur Lenard d’expliquer la déperdition d'électricité négative sous l’action des rayons ultra-violets.

(2) Mes recherches me portent à penser qu'il existe de tels rayons neutres (non électrisés et non déviables). C’est aussi ce que le professeur Dorn indique dans la Note déjà citée (Abhand. d. Naturf. Gesell. zu Halle, t. XXII, p. 10-42: 1900). Il dit (p. 4o) que les rayons secondaires de l'aluminium ne sont pas déviés par le champ magnétique, et (p. 41) que le plomb, le platine, l'étain, le cuivre émettent à Ia fois des rayons déviables et des rayons non déviables.