Palladium

Les huit premiers sont visibles dans Tatmosphère solaire, les quatre suivants (9, 10, 11, i^) paraissent y exister; les autres x ^^^^ invisibles.

Je renverrai pour la position des raies brillantes caractéristiques de ces corps simples aux planches des Mémoires de M. Kirchhoff {voir Y appendice).

Les spectres électriques sont beaucoup plus compliqués que les spectres obtenus par les méthodes précédemment décrites; ils présentent un bien plus grand nombre de raies brillantes, ce qui tient en grande partie à la température élevée à laquelle ils se produisent.

M. Kirchhoff a employé pour ses recherches une grande bobine de Ruhmkorff qui, alimentée par une pile suffisamment énergique, donnait des étincelles de o",3o de longueur. Mais on peut, si Ton n'a pas, comme cela est le cas général, un appareil de cette dimension, à sa disposition, se servir d'une bobine donnant une étincelle de i centimètre : elle suffira pour la plupart des cas (i).

En avant de la fente du collimateur {fig, i, P/. /) on place le support A (2) {Jig, 12, PL 11)^ qui consiste en un pied creux en cuivre P dans lequel entre à frottement une tige métallique qu'on peut arrêter dans sa course à l'aide de la vis V. Cette tige porte un cadre en caoutchouc durci c

(i) Voir la légende explicative de la Jig. 12, PL IL

(a) La disposition de ce support appartient à notre habile constructeur, M. Ruhmkorff.

OBSERVATIWS PHYSIQUES. 47

aux deux exirémilés duquel sont placées deux vis B, D dont la tête est également en caoutchouc et qui sont reliées aux vis a, d par une lame conductrice. La tige B peut s'élever ou s'abaisser à volonté, la vis h sert à l'arrêter dans une position donnée; à son extrémité comme à l'extrémité de la tige fixe D, on place les électrodes i, i, formés par un fil de o",ooi environ de diamètre du métal dont on veut étudier le spectre.

Les extrémités des fils i et 3 de la bobine M sont mises en communication en K et en O avec une bouteille de Leyde R, posée sur un plateau isolant T. Le fil inducteur se rend au support A; il y est fixé par les vis a, rf; il faut avoir soin, pour éviter de recevoir des commotions, de placer toujours les fijs i et 3 en communication avec la bouteille. L'écartement des électrodes i, i varie nécessairement avec la force de la bobine employée. En général, on peut adopter 2 millimètres pour la hauteur de l'étincelle. On place le spectroscope à 8 ou lo centimètres environ en avant des électrodes ; la lame de verre X empêche d'ailleurs le courant de se communiquer au spectroscope, ce qui arrive fréquemment lorsqu'on ne prend pas cette précaution.

Il faut employer une fente très-étroite, en raison du grand éclat de l'étincelle. Pour produire les spectres des corps que j'ai cités plus haut, on peut avoir recours à deux procédés distincts. Le premier consiste à employer comme électrodes des fils de chacun de ces corps amenés à l'état de pureté parfaite, ce qui est difficile pour la plupart d'entre eux. On a ainsi le spectre, de l'élément qui constitue l'électrode ; mais on peut, comme l'a souvent fait M. Kirchhoff, déterminer une fois pour toutes exactement le nombre et la position des raies brillantes d'un métal, du platine par exemple, puis, ces raies bien connues, imprégner les électrodes en platine des solutions salines des divers métaux que Ton se propose d'étudier.

Les spectres se superposent, celui du métal contenu en dissolution s'ajoutant au spectre du platine ; en comparant le spectre obtenu dans ces conditions au spectre du pla-

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line préalablement déterminé, on reconnaît quelles sont les raies qui appartiennent au corps que Ton étudie. Mais, je le répète, les caractères des spectres électriques sont beaucoup plus complexes que ceux des métaux alcalins volatilisés dans la lampe de Bunsen, et leur étude tire en grande partie son intérêt des remarquables conclusions auxquelles elle a conduit M. Kirchhoff, relativement à la constitution de l'atmosphère solaire.

Je n'entreprendrai pas d'énumérer ici, même sommairement, les caractères des spectres électriques des métaux ; Je rappellerai seulement, pour prouver ce qui vient d'être dit sur leur complexité, que le fer, par exemple, présente dans la seule région verte du spectre 70 raies brillantes.

La largeur des raies brillantes des métaux varie considérablement, comme on a déjà pu le remarquer pour les métaux alcalins; tandis que les unes, comme la double raie D qui correspond au sodium, sont tout à fait linéaires^ d'autres, comme les raies vertes du spectre du zinc, présentent l'aspect de véritables bandes.

L'étude détaillée des spectres des corps simples connus, que M. Kirchhoff et d'autres observateurs poursuivent, sera féconde en résultats intéressants, mais elle présente des difficultés dont la complication des spectres obtenus par l'étincelle n'est pas la moindre.

VL — Renversement des spectres des flammes.

M. Léon Foucault a le premier signalé la présence presque constante de la double raie D dans la lumière de l'arc voltaïque, et il a montré «que cette double raie est identique à celle que présente le spectre solaire, en observant simultanément avec le même prisme et à travers la même fente les deux sources de lumière. Ce mode d'observation, par superposition des spectres, lui a déplus montré que la matière de l'arc (î) qui émet les rayons D est en même temps

(1) Charbon. Nous savons aujourd'hui que c'est le sodium qui y fait nattre la raie D.

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capable de faire naître par absorption cette raie D dans le spectre continu d'une autre sotirce observée à travers Tare même. Ce phénomène, que M. Kirchhoff a désigné sous le nom de renversement et dont H a le premier donné T explication complète, est la base de la théorie proposée par cet éminent physicien pour expliquer la constitution physique et chimique du soleil.

On peut répéter facilement de' diverses manières celte expérience capitale. Les quelques extraits suivants du Mémoire de M. Kirchhoff indiqueront comment on doit s'y prendre :

« Pour prouver, par une expérience directe, la coïncidence à plusieures reprises indiquée des raies du sodium avec les raies D, je produisis un spectre d'une intensité moyenne, et je plaçai devant la fente de l'appareil une flamnîe chargée de sodium ; je vis les raies obscures D se transformer en raies brillantes. La lampe de Bunsen me donnait les raies du sodium sur le spectre solaire avec un éclat inattendu. Pour voir jusqu'à quel point on peut augmenter l'intensité de la lumière solaire, sans faire disparaître les raies du sodium, je fis passer un rayon solaire direct à travers la flamme du sodium placée en avant de la fente, et je vis, à mon grand étonnement, apparaître avec une intensité extraordinaire les raies D. Je remplaçai la lumière solaire par la lumière de Drummond, dont le spectre, comme celui de tout corps solide ou liquide, porté à l'incandescence, ne présente pas de raies obscures. En faisant passer cette lumière au travers d'une flamme convenable chargée de sel marin, les raies obscures se substituèrent immédiatement aux raies brillantes du sodium. En employant, au lieu d'un cylindre en chaux, un fil de platine rendu incandescent par une flamme et porté à une température voisine de son point de fusion par l'action d'un courant électrique, j'observai le même fait

» Vient-on à placer, en avant du fil de platine incandescent dont on observe le spectre, une flamme de sodium, l'éclat des parties voisines des raies du sodium ne change pas, ce qui doit être dans l'hypothèse précédente, mais les

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raies elles-mêmes changent, el cela pour deux motifs. D'abord la lumière émise par le fil de platine perd une certaine partie de son intensité primitive par l'absorption qu'exerce, sur une certaine étendue, la flamme de sodium. D'autre part, la lumière de la flamme de sodium s'ajoute à la lumière dû fil. 11 est évident que, lorsque le fil de platine n'émet qu'une lumière d'une intensité donnée, la perte de lumière causée par l'absorption de la flamme doit l'emporter sur l'accroissement de lumière dû à cetie même flamme ; les raies du sodium doivent alors paraître plus obscures que les parties du spectre qui les avoisineni, et peuvent, si l'absorption est assez considérable, paraître tout à fait noires par contraste avec leur voisinage, bien que leur intensité lumineuse dépasse nécessairement encore celle de la flamme de sodium considérée isolément. »' L'absorption de la flamme de sodium sera d'autant plus visible que son pouvoir éclairant sera plus faible, c'est-à-dire que sa température sera plus basse. En effet, on n'est pas arrivé à produire sur le spectre d'un fil de platine incandescent ou sur le spectre de la lumière de Drummond les raies obscures du sodium à l'aide d'une flamme de gaz contenant du sel marin; mais on y réussit parfaitement avec une flamme d'alcool aqueux et salé. Crookes ^ fait l'expérience suivante qui met également très-bien en évidence l'influence de la température. Si l'on brûle dans une pièce un petit fragment de sodium, et qu'on remplisse ainsi l'air de vapeurs de soude, toutes les flammes prennent dans cette chambre la couleur jaune bien connue. Vient-on alors à placer une petite flamme devant une grande, de telle sorte que l'œil de l'observateur voie la première se projeter sur la seconde, la petite flamme paraît bordée de noir. Cette bordure obscure est due aux vapeurs de sodium existant dans l'air, vapeurs plus froides que celles qui se trouvent dans les flammes elles-mêmes. Nous avons. Bunsen et moi, fait apparaître les raies obscures du sodium sur le spectre de la flamme d'une bougie en faisant passer les rayons de cette flamme au travers d'un verre à réactif dans le fond duquel on maintenait de l'amalgame de sodium en

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OBSERVATIONS PHYSIQUES. m

ébuUition. Dans^ceite expérience l'absorption était due aux vapeurs de sodium dont la température était bien inférieure à celle du rouge. L'amalgame couvre bientôt les parois du vase et les rend opaques, ce qui empêche de continuer Texpérience. Roscoë a imaginé un moyen qui donne un résultat plus beau encore: il remplace le verre à réactif contenant de l'amalgame de sodium par un tube en verre fermé à une* extrémité, rempli d'hydrogène et dans lequel on place un petit fragment de sodium que l'on chauffe au rouge faible. Avec cette disposition, Roscoë a montré que lorsqu'on chauffe le sodium, les vapeurs qui se produisent apparaissent comme une fumée noire, projetant une ombre , intense lorsqu'on l'éclairé à Taide d'une flamme d'alcool salé, et complètement invisible lorsqu'on l'observe à la lumière d'une flamme ordinaire.

» Enfin, à cet ordre de faits appartient un phénomène que j'ai observé avec le grand spectroscope décrit dans ce Mémoire. Le spectre d'une flamme de sodium d'intensité moyenne paraît, dans cet appareil, constitué. par deux raies brillantes jiettem en t limitées et d'une largeur sensiblement égale à la largeur correspondante de la fente. Si cependant l'intensité lumineuse de la flamme atteint celle qu'on peut produire en plaçant dans une lampe de Bunsen une perle de sel marin, les raies du sodium apparaissent sous forme de bamdes brillantes allant en s'étalant et dans la partie moyenne desquelles on aperçoit deux lignes noires étroites occupant exactement la place des raies brillantes produites par une faible flamme d'alcool salé. Ces raies obscures résultent de l'absorption exei'cée par les vapeurs dç sodium plus froides qui entourent la flamme (ce qui arrive également dans l'expérience de Crookes) sur une partie des rayons qu'émettent les vapeurs plus chaudes de sodium contenues dans la flamme.

» La flamme de sodium se distingue de toutes les autres flammes colorées par la grande intensité des raies de son spectre. Après elle, sous ce rapport, vient la flamme du lithium. La raie rouge de ce métal peut être presque aussi facilement renversée que les raies brillantes du sodium.

Si Ton fait arriver un rayon solaire au travers d'une flamme de lithium, on voit apparaître dans le spectre, à la place de la raie rouge, une raie obscure qui rivalise par sa netteté avec les raies de Fraûnhofer les plus caractéristiaues, et qui disparaît lorsqu'on enlève la flamme de lithium. Le renversement des raies brillantes des autres métaux s'obtient moins facilement; cependant ' nous avons été assez heureux, Bunsen et moi, pour renverser les raies les plus brillantes du potassium, du strontium, du calcium et du baryum en faisant détoner devant la fente du spectroscope, à travers laquelle passaient les rayons solaires, un mélange de chlorates de ces corps avec du sucre de lait.

» On peut tirer des faits qui précèdent la conclusion que chaque gaz incandescent affaiblit, par absorption, exclusivement les rayons doués de même réfrangibilité que ceux qu'il émet; en d'autres termes, que le spectre de chaque gaz incandescent doit être renversé, lorsque ce gaz est traversé par des rayons de même réfrangibilité émanés d'une source lumineuse suffisamment intense, et donnant par elle-même un spectre continu.

« Le spectre intermittent de l'étincelle électrique, dont je me suis servi dans le cours de ces recherches pour obtenir les raies brillantes d'un grand nombre de métaux, ne peut pas être renversé par la lumière solaire qu'on fait passer au travers, parce que la durée de chaque étincelle est trop courte, comparativement au temps qui s'écoule entre deux étincelles successives. »

J'ajouterai qu'on produit également bien le renversement en faisant brûler devant la fente du spectroscope un petit fragment de sodium placé sur une plaque de tôle qu'on chauffe avec précaution à l'aide d'une lampe à alcool. Dès que la plaque atteint une température suffisante pour que le sodium s'enflamme, on voit apparaître d'abord la raie jaune D très-intense, puis, quelques secondes après, une large raie noire qui se détache sur le fond fortement éclairé (i).

(i) Voir Chap. III, p. (jg.

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Enfin, MM. Wolf et Diacon ont proposé plusieurs dispositions ingénieuses, qui permettent d'observer aussi sans le secours d'une lampeà alcool sodé le renversement de la raie D.

Je me bornerai à rapporter ici Tune d'elles qui a conduit à des résultats très-intéressants ces habiles physiciens.

Si Ton fait passer un courant d'hydrogène sec dans un tube de fer légèrement recourbé près de son extrémité librfr et contenant dans la partie inférieure de sa courbure un corps volatil, le jet gazeux sort chargé de vapeurs de ce corps en quantité d'autant plus grande que le tube est plus fortement chauffé. En enflammant l'hydrogène, on obtient donc une flamme colorée qui, pour certains corps, devient éblouissante quand on active la combustion par un jet d'oxygène.

Quant à la disposition de l'appareil, dont MM. Wolf et Diacon doivent la première idée à M. Léon Foucault, elle est très-simple. Devant l'extrémité ouverte d'un tube de fer recourbé soutenu à une hauteur convenable on place verticalement le chalumeau à gaz oxygène dont la position peut être facilement modifiée pendant l'expérience; sous la courbure on met une lampe à air et à gaz alimentée par une trompe de laboratoire ou par un bon soufflet et capable de chauffer le tube au rouge intense. A l'aide des robinets dont cette lampe est munie on peut régler l'entrée de l'air et du gaz de manière à obtenir la chaleur convenable. Si l'on chauffe un globule de sodium placé dans la courbure du tube, on obtient un dard d'un jaune éblouissant qui, examiné au spectroscope, a montré à MM. Wolf et Diacon que la flamme du sodium, à cette température, n'est pas monochromatique; ces observateurs y ont en effet signalé l'existence, outre la raie D, de cinq raies brillantes. Si l'on chauffe plus fortement le tube de fer de manière à augmenter la quantité de vapeurs métalliques entraînées par l'hydrogène, on voit se produire d'une ntïinière remarquable le renversement de la raie D; alors apparaît très-nettement la ligne noire sur le champ jaune intense du spectre.

Les auteurs ont appliqué la même méthode à l'étude des spectres du potassium et du lithium, dans lesquels ils ont constaté la présence d'un certain nombre de raies brillâmes

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qu*on n'aperçoit pas, comme je Tai dit, à une température

plus basse.

La naéthode de volatilisation dans un courant d'hydrogène est susceptible de généralisation. Elle s'applique avec succès au chlorure de calcium ; pour les chlorures de strontium et de baryum, trop peu volatils, elle ne donne pas de résultats supérieurs à ceux de la méthode ordinaire; elle réussit très-bien avec les chlorures de cuivre et de zinc.