CHAPITRE V

De la Lumière électrique.

079. Conditions générales pour que Péleclricité donne de la lumière. — Les plus grandes charges électriques accumulées sur les corps, soit directement, soit par dissimulation , ne donnent jamais aucune apparence lumineuse quand l’équilibre est établi et que le fluide est en repos. Ainsi, la première condition de la lumière électrique est le mouvement des fluides ou la rupture de leur équilibre. Celte condition, toujours nécessaire, n’est pas toujours suffisante ; il faut encore que la tension des fluides qui détermine leur mouvement soit une force assez considérable. Par exemple, l’électricité d’une machine ordinaire ne donne point de lumière sensible quand elle s’écoule dans le sol par un fil de métal; tandis qu’une machine puissante peut environner d’une auréole brillante un fil de fer de cinquante pieds de long, communiquant au sol aussi parfaitement qu’il soit possible (Van-Marum , Description de la grande machine du musée de Teylei). La tension nécessaire à la production de la lumière est tout -à-fait dépendante de l’état , de la forme et de la conductibilité du milieu dans lequel les fluides électriques doivent sc mouvoir ; quelquefois de faibles tensions donnent une lumière éclatante; d’autres fols , les plus fortes tensions que l’on puisse accumuler ne donnent pas la moindre apparence lumineuse.

38o. Lumière électrique dans Vuir et dans les gaz sons la pression de T atmosphère. — La distance à laquelle on

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peut tirer l’éilncelle d’un corps électrisé dépend surtout de la conduclibililé de sa substance , de l’étendue de sa surface et de l’épaisseur de la couche électrique dont il est chargé; car la seule condition pour que l’étincelle parte, est que la tension de l’électricité puisse vaincre la pression de l’air. Dans les corps h formes anguleuses, cette condition se trouve remplie , même pour des charges assez faibles (366). et le fluide se dissipe S|jpitanément , en formant des aigreltes de lumière, qui brillent dans les ténèbres, et dont les traits divergens ont quelquefois plusieurs pouces de longueur. Dans les corps à formes arrondies , il faut de trèspuissantes charges pour que l’étincelle parte d’elle-même; mais si on leur présente un conducteur communiquant au sol , il s’exerce h l’instant une action par influence : les fluides se déplacent en vertu de la conductibilité, s’accumulent en raison de l’étendue des surfaces , et l’étincelle jaillit dès que la pression de l’air est vaincue sur l’un ou l’autre des corps qui sont mis en présence. Une machine est très-forte quand elle peut , sans le secours des conducteurs secondaires, donner des étincelles h vingt ou trente pouces. A cette distance, la lumière électrique forme un sillon de feu dont les sinuosités sont tout h-iait analogues aux zigzags de l’éclair.

Pour multiplier les étincelles que donne une machine, il suffit de multiplier les solutions de continuité du conducteur, par lequel le fluide s’écoule dans le sol. C’est sur ce principe que reposent tous les jeux de la lumière électrique.

Avec des grains de métal , enfilés dans de la sole , et maintenus par des nœuds à quelques millimètres de distance , on peut composer des chaînes , des guirlandes ou des dessins qui paraissent resplendissans de feu pendant loutle temps que 1 on tourne la machine avec laquelle ils communiquent. Cntre le dernier grain et l’avant -dernier la lumière paraît au mêuie in‘'tant qu entre le premier et le second ,

tant est rapide la communication de l’électricité dans toute la longueur de la chaîne.

Les tubes éiincelans {Fig. 99) se composent avec de petits losanges de feuilles d’étain ( Fig. 98) , que l’on colle sur le verre , en approchant leurs pointes h de très-petites distances l’une de l’autre; l’étincelle jaillit au même instant, entre tous ces losanges , et le tube paraît illuminé dans toute sa longueur. %

Les carreaux étincelans offrent à l’œil des dessins plus fins et plus variés ; on les forme en collant sur un carreau de verre ordinaire de petites bandes de feuille d’étain , bh' , cc' , etc. {Fig. 107), qui forment un ruban continu , depuis A jusqu’en b; ensuite on enlève, avec une pointe, toutes les parties de ces bandes qui se trouvent sur les contours du dessin que l’on veut rendre visible. Chacune de ces solutions de continuité est marquée par une étincelle lorsqu’on fait passer le fluide de la machine de b en a , ou de a en B. On peut de cette manière représenter avec assez de vérité des figures de toute espèce; c’était le grand amusement des électriciens du siècle dernier.

Le carreau magique est autrement disposé; l’une de ses faces est recouverte d’une feuille d’étain , et l’autre d’une espèce de vernis contenant beaucoup aventurine ; l’électricité s’accumule par dissimulation; quand l’étincelle part, on volt sur la face aventurinée des traits de feu qui serpentent dans tous les sens.

C’est aussi dans l’obscurité qu’il faut étudier les phénomènes des pointes : alors , quand on les met en communication avec les conducteurs d’une forte machine, on aperçoit de brillantes aigrettes , comme celle qui est représentée dans \dL figure 106. A l’extrémité de la pointe on ne distingue qu’un seul trait de feu , qui se divise h une petite distance et se ramifie en une foule de petits filets étincelans.

L’électricité résineuse ne donne jamais des aigrettes aussi divergentes et aussi allongées que l’électricité vitrée;

DE l’eLECTRICITÉ. - CIIAP. V. 1 67

ce phénomène singulier est bien digne d’altenlion , puisqu’il semble offrir un caractère distinctif entre les deux fluides électriques.

Les pointes qui sont en communication avec le sol donnent aussi des aigrettes , même quand elles se trouvent à plusieurs pieds de distance des corps électrisés.

En tirant des étincelles un peu fortes sur un morceau de drap ou de soie couvert de poussière métallique , ou frotté avec des feuilles minces d’or ou d’argent , on observe des effets analogues à ceux du carreau magique. La lumière paraît en mille endroits à la fois, et se ramifie dans tous les sens sur l’étendue de sa surface.

Des pointes de corps conducteurs encore plus fines et plus rapprochées donnent une espèce de phosphorescence continue ; par exemple , les lames d’or très-minces , collées sur du verre, du cuir ou du bois, paraissent illuminées pendant tout le temps que l’électricité les traverse, et sur certains corps mauvais conducteurs, la phosphorescence se prolonge pendant plusieurs minutes après le passage du fluide.

Ces apparences lumineuses que nous offre l’électricité des machines sont une imitation très-faible, et cependant très-exacte de plusieurs phénomènes qu’on observe dans le ciel et sur la terre au moment des orages. Elles nous serviront de principes pour expliquer, dans la Météorologie, toutes les formes de la lumière électrique , telles que l’éclair, les langues de feu qui paraissent au sommet des mâts ou sur les flèches des tours élevées , et une foule d’autres météores qui étaient , pour les anciens , un sujet d’eft’roi et de superstition.

58 1 . Lumière éleclrique dans le vide , dans les vapeurs et dans les gaz raréjiés. — Un tube de huit ou dix pieds de longueur , dans lequel on a fait le vide, étant mis par l’une de ses extrémités en communication avec une machine ordinaire , et par l’autre en communication avec le

l6S LIVRE QUATHIKME.

sol , on aperçoit tout son volume intérieur éclairé d’une vive lumière. L’électricité , ne trouvant plus qu’une faible résistance dans l’air qui reste, se dissipe au large dans toute la capacité du tube, et s’écoule en marquant partout son passage par des traits de feu. Quand les communications sont bien établies , la lumière paraît fixe et uniforme ; mais si à l’extérieur du tube on approche un corps conducteur, elle se porte vers lui, et en même temps elle prend plus d’éclat. Il arrive presque toujours qu’un tube qui a servi h ces expériences donne encore des espèces d’éclairs longtemps après avoir été séparé de la machine.

Pour observer les diverses apparences de la lumière électrique suivant les différens degrés de raréfaction de l’air, on emploie l’appareil qui est représenté dans la figure 108 ; c’est un vase en verre de forme ellipsoïde que l’on appelait autrefois l œuf philosophique ; à l’une de ses extrémités il porte un tube à robinet, et h l’autre une tige à bouton, passant dans une boîte b cuir. Quand le vide est fait , aussi parfaitement qu’il soit possible, l’électricité passe librement en remplissant de lumière toute la capacité du vase; quand on laisse rentrer un peu d’air, la lumière devient moins diffuse, elle se resserre , et forme entre les deux boutons b et b' des arcs de couleur pourpre; une quantité d’a'r un peu plus grande donne encore moins de diffusion à la lumière , et ainsi de suite jusqu’au moment où le fluide ne peut plus s’écouler qu’en jaillissant d’un bouton à l’autre sous forme d’étincelles.

Comme avec les meilleures machines nous ne pouvons faire le vide qu’à deux millimètres , il reste encore dans les expériences précédentes , une quantité d’air qui peut avoir une grande influence et sur la formation de la lumière et sûr sa couleur. Le vide barométrique étant le plus parfait que nous puissions obtenir, il est curieux de voir si le passage de l’électricité au travers des vapeurs si rares du mercure produirait encore des phénomènes lumineux.

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Dès 1660, Picard avait remarqué qu’un baromètre devient lumineux lorsqu’on l’agite dans les ténèbres; plus tard on a constaté que ce phénomène est dû h l’électricilé qui se développe par le frottement du mercure contre les parois intérieures du tube; enfin Cavendish imagina de faire un double baromètre ^ de manière que l’électricité donnée à l’une des cuvettes fût obligée de traverser le vide pour aller sortir par l’autre cuvette, et s’écouler dans le sol. Dans ce vide , plus parfait que les précédens , la matière électrique offre encore les mêmes phénomènes : elle remplit de lumière tout l’espace qu’elle traverse , et l’on reconnaît que des tensions même très-faibles sont suffisantes pour la faire passer du sommet de la première colonne au sommet de la seconde.

Les couleurs de la lumière électrique sont très-changeantes , et les changemens qu’elle présente sont dépendans de la force de l’étincelle , et de la pression du gaz qu’elle traverse; cependant pour la même force et la même pression , il y a des gaz et des vapeurs qui semblent donner de préférence les teintes rougeâtres , tandis que d’autres donnent les teintes jaunes, bleues ou violacées.

382. Causes de la lumière électrique. — Quelques auteurs ont pensé que le fluide électrique , en s’ouvrant de force un passage au travers des corps , les comprimait au point de les rendre lumineux; ainsi, d’après cette hypothèse, les vapeurs de mercure dans le vide barométrique seraient elles-mêmes comprimées et refoulées avec tant de violence, qu’elles dégageraient delà chaleuret de la lumière. Il n’y a point de faits positifs pour démontrer la fausseté de cette opinion , ni même son insuffisance.

Cependant il y a une autre supposition qui est aujourd’hui plus généralement admise, et qui nous semble plus vraisemblable; elle paraît avoir été faite, pour la première fois , par Rilter, et elle a été depuis développée par un grand nombre de savans, surtout par MM. Davy, OErsted et

l']0 LINRE QUATRIÈME.

Berzt^.llus. Elle consiste h regarder tous les atomes de la ma.ticre pondérable comme les élémens entre lesquels s’accomplissent toutes les décompositions et toutes les recompositions électriques; les atomes posséderaient primitivement l’un des fluides; les uns, que l’on appelle électropositifs , posséderaient primitivement le fluide positif ou vitré; les autres, que l’on appelle électro-négatifs , posséderaient primitivement le fluide négatif ou résineux : les premiers , enveloppés de fluide neutre , auraient attiré du fluide négatif, taudis que les derniers , au contraire , auraient attiré du fluide positif, de telle sorte qu’ils seraient l’un et l’autre à l’état naturel. Cela posé. Imaginons une seule file d’atomes électro-positifs ou électro-négalifs , et l’un des fluides qui se présente pour la parcourir; il est évident qu’il se manifestera subitement autant de petites étincelles qu’il y a d’atomes , h peu près comme il arrive à la chaîne des grains de métal dont nous avons parlé; pour plusieurs files d’atomes , le phénomène serait le même , et dans le vide du double baromètre, les atomes dispersés de la vapeur de mercure seraient la vraie cause de la lumière qu’on observe. Enfin, dans le vide absolu, on ne sait ce qui arriverait , car le fluide neutre étant homogène et sans solutions de continuité, on ne peut rien dire des effets qu’il éprouve, puisqu’on ne sait rien sur le mode d’agrégation des deux fluides qui le constituent.

Bien que cette hypothèse semble appuyée par tous les faits connus , il est bon cependant de la mettre à de nouvelles épreuves , et de la regarder plutôt comme un moyen de chercher la vérité , que comme la vérité elle-même.

DE l’Électricité. — chap. v.