L'ARC ET L'ÉTINCELLE

Uarc électrique

% 29. — Phénomènes dont l'arc est le siège

Conducteurs de première et de deuxième classe. — L'arc est une forme particulière de la décharge dans les gaz, caractésée par un grand débit d'électricité. L'intensité du courant est de quelques ampères dans les petits foyers, et peut atteindre plusieurs centaines d'ampères dans les arcs puissants qui sont utilisés dans les fours électriques. La différence de potentiel entre les électrodes dépasse rarement une centaine de volts et varie le plus généralement entre 5o et 80.

Les arcs peuvent être alimentés, soit par du courant continu, soit par du courant alternatif. Les électrodes peuvent être des conducteurs quelconques. Elles sont généralement soit en charbon, soit en métal. Ces corps, qui conduisent à froid l'électricité, appartiennent à la catégorie des conducteurs de première classe ; ce sont les mieux connus et les plus employés; mais il existe toute une catégorie de corps sensiblement isolants à froid, qui deviennent à chaud bons conducteurs de Télectricité : ce sont les conducteurs de seconde classe. Les mélanges d'oxydes terreux appartiennent à cette catégorie. La magnésie, la zircone, la thorine, très peu conducteurs de l'électricité, même à chaud, deviennent bons conducteurs vers 600^ quand elles sont mélangées avec d'autres oxydes, parmi lesquels les terres rares sont les plus efficaces (Nernst). Ces conducteurs doivent être parfaitement homogènes et compacts. On forme avec les oxydes et

INTRODUCTION A L'ETUDE DE LA SPECTROCHIMIE i09

un agglomérant organique convenable une pâte plastique qui est filée à la presse. Les fils sont ensuite séchés et calcinés à très haute température en feu oxydant.

Lorsque Tare jaillit entre deux conducteurs de seconde classe, les extrémités des électrodes entrent en fusion, et la flamme de l*arc est d'une remarquable fixité. Ce genre d'arc n'a encore été Tobjet d'aucune étude spectroscopique systématique.

Transport de matière produit dans F arc. — Lorsque l'on fait jaillir Tare entre deux électrodes de charbon, on obtient une lumière éblouissante, principalement due à l'incandescence des extrémités des deux électrodes. En courant continu, le charbon positif est toujours plus lumineux que le charbon négatif. Il s'use deux fois plus vite lorsque l'arc jaillit à l'air libre. Dans l'air confiné, ou dans un gaz inerte, Tusure des charbons est peu sensible, parce que lescharbons ne peuvent brûler comme ils le font dans l'air. On observe alors qu'il y a transport de carbone du charbon positif au charbon négatif.

On peut mettre en évidence ce transport par l'expérience suivante. Entre les deux électrodes on place un petit creuset de charbon. Ce creuset joue ainsi le rôle d'électrode intermédiaire. Il se produit deux arcs de part et d'autre du creuset.

Pour diminuer les inconvénients dus à la combustion du carbone, l'ensemble est entouré de briques de charbon. Lorsque l'expérience a été d'une durée suffisante, on constate que la paroi du creuset, qui jouait le rôle d'anode pour Tun des arcs, est percée d'un trou circulaire, ayant à peu près le diamètre du charbon négatif, tandis que la paroi du creuset qui fonctionnait comme cathode a augmenté d'épaisseur d'une façon très régulière. II semblerait que la matière du creuset s'est exactement transportée d'une paroi sur l'autre. Le carbone transporté — en réalité du charbon positif au creuset — est formé de graphite extrêmement dur.

La différence de température des deux électrodes paraît

ilO INTRODUCTION A L'ETUDE DE LA SPECTROCHIMIE

être une conséquence du phénomène connu sous le nom d'effet Edison.

Cet effet Edison, observé pour la première fois dans les lampes à incandescence, est dû à une émission d'électrons. Il a été établi depuis, par J.-J. Thomson et son école, que tout corps porté à haute température est le siège d'un effet Edison. Les extrémités des électrodes de Tare sont nécessairement dans ce cas. Mais alors que l'électrode négative peut émettre sans difficulté des électrons apportés sans cesse par le courant, il n'en est pas de même de Tautre électrode dont la charge positive s'oppose dans une certaine mesure à l'émission d'ions de signe contraire.

A la cathode, le travail nécessaire à l'émission de corpuscules négatifs se fait avec absorption de chaleur, ce qui limite dans une certaine mesure la température de cette électrode. A l'anode, la température est moins limitée. C'est l'ébullition du carbone qui seule limite la température à cette électrode. Le cratère positif se trouve donc à la température de Tébullition du carbone. A cette électrode, le nombre des charges positives émises Remporte sur celui des charges négatives, et la vapeur de carbone sous forme d'ions positifs est projetée vers la cathode. Elle s'y condense dans une atmosphère confinée, tandis qu*elle brûle en majeure partie à l'air libre. Dans l'air, la vapeur de carbone forme, dans la flamme de l'arc, une zone centrale très lumineuse, gainée d'une zone de combustion. Aussi cette dernière zone donnet-elle le spectre des flammes quand on introduit dans l'arc des sels minéraux.

Spectre de Parc de charbon^ — Le spectre de la flamme de l'arc de charbon est un spectre de bandes.

A ce spectre se superpose le spectre des impuretés contenues dans le charbon. Ces impuretés consistent en fer, calcium, magnésium, aluminium, silicium et plus rarement cuivre. De tous ces corps, c'est le fer qui présente les raies les plus nombreuses. *

Les spectres de ces impuretés ont une grande analogie avec

les spectres que ces corps donnent dans les flammes. Le fait est particulièrement frappant pour les raies du fer. ' Expériences de M, de Waiteville. — M. de Watteville a pu mettre en évidence par une étude de Tare alimenté par du courant alternatif, que le spectre varie à chaque instant avec la phase du courant. Cet auteur pense qu'à une phase déterminée de la période, le spectre est le même que celui qui serait observé avec du courant continu de même intensité. C'est là une hypothèse (i) qui demanderait une vérification directe. Quoiqu'il en soit, le fait important est que le spectre de Tare en courant alternatif varie avec la phase.

Le dispositif expérimental de M. de Watteville difl'ère peu de celui qu'ont employé MM. Fleming et Petavel (a) pour étudier la quantité de lumière émise par l'arc aux diverses phases de la période.

Un disque porté par la machine à courant alternatif est percé de trois trous circulaires, de 3 à 4 mm. de diamètre et placés à des distances difl'érenles de son centre.

Les rayons du disque, correspondant à chacune des ouvertures, font entre eux des angles tels que Ton peut apercevoir Parc à des phases déterminées de la période. L'un des trous permet de voir l'arc au maximum de la période, un autre au minimum et le troisième aune phase intermédiaire. L'image agrandie de l'arc est projetée sur le disque de manière à couvrir les trois trous, à l'exclusion des charbons incandescents qui donneraient un spectre continu.

Lorsque le disque tourne, les trous passent devant la fente du spectroscope et l'on observe dans l'oculaire trois spectres nettement séparés et dont chacun correspond à une phase différente de l'arc.

On peut observer, dans ces trois spectres, des différences très sensibles. C'est ainsi qu'avec le calcium, la raie 4226, visible dans la flamme du bec Bunsen, reste identique dans les trois spectres, alors que les raies H et K (nota-

(i) II est probable que les variations spectrales sont dues, au moins eo partie, aux chutes de potentiel périodiquement variables, (a) PhiL Mag,.y avril 1896.

tion de Frauohofer), extrêmement fortes au maximum de la période^ deviennent très faible au voisinage du minimum.

Les raies 5i83^ 6172 et 6167 disparaissent entièrement. Il en est de même des bandes du carbone.

Le spectre de Svtrann demeure identique à lui-même.

Expériences de MM. Fabryet Buisson (1) sur Farc jaillissant entre électrodes métalliques. — Les expériences de MM. Fabry et Buisson se rapportent aii spectre de Tare jaillissant entre électrodes de fer, ou d'autres métaux, encourant continu.

Il existe toujours des différences considérables entre les spectres d'étincelle et les spectres d'aVc. Les premiers renferment en général un certain nombre de lignes fortes qui sont absentes ou très affaiblies dans les seconds. Ce sont les raies renforcées de Lokyer (Enhanced lines).

MM. Fabry et Buisson ont observé, qu'en réalité, Tare donne toutes les raies de l'étincelle, mais qu'elles n*apparaissent pour la plupart que dans des régions strictement limitées au voisinage des électrodes.

En courant continu, Tare jaillissant entre électrodes de fer se présente comme formé de deux flammes partant des deux électrodes. La flamme négative est de beaucoup la plus brillante, surtout pour les radiations de grande longueur d'onde. A travers un verre rouge, elle apparaît presque seule.

Dans Tultra-violet, les raies de la partie négative sont élargies et un grand nombre d'entre elles sont renversées, tandis que la partie positive ne donne pas de renversement.

Chacune des deux flammes semble avoir pour origine un point brillant situé sur la goutte de fer qui termine chaque électrode. Ces points émettent les raies de Tétincelle, alors que les flammes ne les donnent pas. Celles-ci donnent exclusivement les raies d*arc.

Pour faire cette distinction d'origine, il faut projeter sur la fente une image de Tare en faisant usage d'appareils astigmatiques.

(i) C. R.y 6 avril 1908, p. 751. Journal de Physique. Décembre 1910.

INTRODUCTION A L'ETUDE DE LA SPEGTROGHÏMIE il3

Toutefois la distinction entre les raies d*arc et les raies d*élincelle n'est pas absolue : il semble y avoir une infinité d*interroédiaires. Certaines raies communes à Tare et à Télincelle, se renforcent sensiblement aux électrodes.

Les particularités que présente Tare au fer se retrouvent dans l'arc jaillissant entre des tiges de nickel et des tiges de cuivre.

La largeur des raies émises par les points brillants est sensiblement la même que celle des autres raies ; il est donc peu probable, comme le pense Lockyer, que les raies d'étincelle correspondent à une température plus élevée que les autres. Il est plus vraisemblable de les attribuer à la chute de potentiel rapide qui existe au voisinage des électrodes. Là les ions sont, comme dans l'étincelle, animés de vitesses très grandes et leurs collisions plus violentes donnent naissance à rémission de raies qui n'apparaissent pas avec des vitesses plus faibles. Cependant une température très élevée, accroissant l'agitation thermique, pourrait agir de la même manière.

Rôle de toxyde dans l'arc Jaillissant entre métaux, — Sous pression réduite, un arc entre métaux n'est stable qu'à la condition, qu'une goutte d'oxyde existe sur l'électrode négative. C'est pourquoi dans une atmosphère réductrice l'arc entre métaux ne présente aucune stabilité, sous pression réduite. Cela tient à ce que la cathode est le siège d'une abondante émission d'électrons, grâce à sa température élevée. Les métaux peu volatils qui émettent peu d'électrons sont impropres à servir de cathode, ce qui n'est pas le cas pour les oxydes et le charbon. Pour les métaux très volatils, la présence de l'oxyde n'est pas nécessaire. C'est le cas du mercure, duzincetdu magnésium qui donnent sous pression réduite des arcs stables. Le métal pris comme cathode se volatilise alors très rapidement (Fabry et Buisson).

Variations des spectres d'arc. — Toute cause qui diminue l'intensité et la longueur des flammes de l'arc tend à produire une prédominance des raies de Tétincelle. C'est ainsi que,

Urbain 8

SOUS l*eau, ces raies sont émises par le magnésium, le zinc et )e cadmium (i).

L*arc au fer peut présenter un autre régime que celui qui Tient d'être décrit : il en diffère en ce que le point brillant n'existe plus que sur la cathode dont le rôle est fondamental dansions les phénomènes de Tare, et qui, alors seule, émet une flamme; le point et la flamme de Tanode ont disparu. En passant du premier régime au second, pour une même longueur de Tare, la différence de potentiel entre les électrodes subit un accroissement notable. Les deux régimes se distinguent par le rôle de Tanode. Dans le premier, le métal intervient exclusivement; dans le second, le gaz ambiant joue un rôle important. Le premier régime est celui qui se produit le plus aisément. On l'obtient toujours quand Tintensité du courant dépasse deux ou trois ampères. On passe brusquement du premier régime au second en augmentant la résistance du circuit. La partie négative ne subit aucun changement, mais le spectre de Tazole apparaît. Les diverses bandes de ce spectre se montrent de manières diverses. Une très petite tache de l'électrode positive émet le groupe violet. Le groupe de l'extrême ultraviolet s'étend, au contraire sur toute la longueur de Tare. Ce groupe serait dû à un composé oxygéné de Tazote. On observe également le spectre de la vapeur d'eau et celui du cyanogène sur toute la longueur de l'arc (Fabry et Buisson).

§ 3o. — Technique des spectres d*arc.

La technique des spectres d'arc est actuellement Tune des plus usitées en speclroscopie.

Le grand éclat de l'arc convient pour l'étude des spectres faite à l'aide d'appareils très dispersifs et qui absorbent beaucoup de lumière.

Cette méthode est également très pratique pour les recherches analytiques, en chimie, parce qu'elle permet d'étudier la

(i) Hartmann el Eberhard, AstrophysicaL Journ.,U XVII, igoS, p. 229.

matière sous une forme solide quelconque, ce qui évite les manipulations longues et méticuleuses qu'impose l'emploi de l'étincelle, plus spécialement préconisée jusqu'ici par les chimistes. Le matériel nécessaire est des plus rudimentaires, à la condition de disposer du courant du secteur. L'arc est monté en tension avec une résistance pouvant supporter une trentaine d'ampères.

Les électrodes sont constituées par des charbons pleins de 5à 7 mm. de diamètre. Les deux charbons sont placés l'un audessus de l'autre verticalement ; le charbon positif doit être en bas. Dans ce charbon, on a creusé au préalable une petite cavité destinée à recevoir la matière que Ton veut étudier. Entre les charbons et le spectrographe, se trouve une lentille de projection en quartz.

Les extrémités des charbons étant à 4 ou 5 mm. l'une l'autre, on s'assure, au moyen d'une flamme placée en arrière des charbons, que leur image se projette exactement sur la fente du spectrographe. La fente doit être diaphragmée afin qu'il n'y puisse pénétrer que la lumière due à l'arc. On évite ainsi le fond continu dû à l'incandescence des électrodes.

Avant de placer la substance dans la cavité du charbon positif, il y a avantage à faire jaillir l'arc entre les électrodes. On amorce cet arc au moyen d'un charbon auxiliaire que l'on tient à la main et que l'on met temporairement en contact avec les deux autres. Avec cette manière d'amorcer l'arc, on ne risque pas de modifier le réglage. Il y a avantage à employer un courant d'une quinzaine d'ampères. Dans cette opération, les électrodes se purgent par volatilisation de la majeure partie de leurs impuretés. Il est prudent de photographier alors ce spectre, qui est le spectre parasite, et dont il y a lieu de tenir compte pour les observations ultérieures.

Quand les charbons sont suffisamment refroidis, on place la matière à étudier dans la cavité du charbon positif, et Ton fait jaillir l'arc de nouveau. Dès que la matière à étudier se volatilise, la couleur de l'arc change et le son qu'il émet se modifie. On prend alors la photographie du spectre.

Pour appliquer efficacement cette méthode, il faut employer

ii6 INTRODUCTION A LÉTUDE DE LA SPECTROCHÏMÏE

un speclrographe à équipag^e de quartz, de manière à pouvoir étudier Tultraviolet lointain. En effet, le spectre visible et le commencement de Tultra-violet sont envahis par le spectre du carbone qui gène les observations. Mais à partir de X = 34oo environ jusqu^aux limites les plus lointaines de l'ultra-violet, le spectre parasite se limite à quelques raies du fer, et une douzaine d'autres raies appartenant au calcium, au magnésium, à Taluminium et au silicium, tous corps de spectre très simple et facile à reconnaître. Les spectres parasites que donnent les méthodes à Tétincelle sont toujours beaucoup plus compliqués.

La quantité de matière nécessaire pour faire un spectre peut être inférieure à uu milligramme.

Dans les conditions qui viennent d*ètre indiquées, tous les métaux donnent des spectres. Seuls quelques métalloïdes : oxygène, soufre, sélénium, chlore, brome, iode, fluor, azote, phosphore, n'en donnent pas. Cette méthode est donc d'une très grande généralité.

Les spectres d'arc sont toujours des spectres de lignes, quelques substances, et en particulier les fluorures alcalinoterreux, donnent des bandes.

Dispositif divers, — Le dispositif précédent ne convient pas pour certaines recherches spéciales. Nous passerons rapidement en revue quelques autres dispositifs qu il peut être utile de connaître.

Liveing et Dewar font jaillir Tare dans une sorte de four électrique formé d'un bloc de chaux cubique, percé de quatre trous horizontaux et d'un trou vertical. Deux des trous horizontaux sont dans le prolongement Pun de l'autre et servent au passage des électrodes. Un trou dont l'axe est normal à la direction des électrodes permet d'observer l'arc. Le quatrième trou horizontal et le trou vertical servent à faire circuler dans l'appareil un gaz déterminé.

Crew et Tatwell ont fait jaillir l'arc entre des électrodes métalliques disposées d'une façon spéciale. L'une des électrodes se compose d'un disque rotatif de métal à la périphérie duquel sont fixées des pièces du métal à étudier. L'autre élec-

trode est constituée par une pièce de même métal montée sur une vis de réglage. Le courant alternatif alimente cet arc. Ce dispositif permet d'étudier Tare jaillissant entre des électrodes relativement fusibles, et permet d'éviter tout spectre parasite.

Dans un but analogue, MM. Perot et Fabry ont fait jaillir, l'arc dans le vide entre deux électrodes métalliques. L'une de ces électrodes est fixe, l'autre montée sur un ressort oscillant sous l'action d'un électro-aimant. Ce montage assure entre les deux électrodes des contacts périodiques.

On emploie fréquemment dans toutes sortes de recherches spectroscopiques l'arc au mercure. Les appareils qui servent à l'obtenir pratiquement ont reçu le nom de lampes à mercure. Il en existe actuellement des modèles nombreux. L'arc jaillit dans le vide entre électrodes de mercure. L'amorçage de Tare s'obtient soit en inclinant la lampe afin d'amener temporairement en contact les deux électrodes liquides, soit au moyen de décharges produites avec une bobine d'induction auxiliaire.

MM. E. Urbain, Feige et Seal font jaillir l'arc sous pression réduite entre une électrode de tungstène et une électrode de mercure. L'amorçage est produit par un rapprochement automatique des électrodes ou une étincelle de self-induction. L'arc est parfaitement stable. L^électrode de tungstène porté ainsi à une température très élevée, émet un spectre continu, très Jumineux, auquel se superpose le spectre du mercure.

L'étincelle électrique § 3r. — Prodnction de rôtincelle.

Etincelles condensées et non condensées. — L'étincelle est une forme de la décharge dans les gaz, caractérisée par un faible débit d'électricité sous de grandes différences de potentiel. Chaque fois que Fon rapproche suffisamment des conducteurs à des potentiels très différents, il jaillit entre eux une étincelle.

On produit de fortes étincelles soit à Faide des machines électrostatiques, soit à Faide des bobines d'induction. Souvent on met les électrodes en communication avec les armatures d'un condensateur; on produit alors des étincelles plus nourries, plus lumineuses, que Ton désig^ne du nom d'étincelles condensées. Pour une différence de potentiel donnée, la longueur maxima de Tétincelle, ou distance explosive, est plus faible pour Tétincelle condensée que pour Tétincelle non condensée.

Régime de résonnance. — L'introduction d'un condensateur dans le circuit de la décharge a pour effet de rendre cette décharge oscillante. Le condensateur se décharge en produisant, des armatures aux électrodes, une succession périodique et très rapide de flux et de reflux d'électricité.

D'autre part, les bobines d'induction, plus généralement employées que les machines électrostatiques pour la production des étincelles, produisent du courant alternatif dont la période dépend de Toscillation du trembleur de la bobine^ quand celle-ci est alimentée avec du courant continu ; ou de la fréquence du courant inducteur, lorsque celui-ci est du courant alternatif.

Il y a avantage à choisir le condensateur de telle sorte que la période de sa décharge oscillante soit en résonnance avec le courant périodique de la bobine. Cet avantage se manifeste principalement lorsque l'inducteur de la bobine est alimenté par du courant alternatif. La période d'oscillation de la décharge d'un condensateur dépend de sa capacité. Pour obtenir le régime de résonnance, il faut donc modifier la capacité du condensateur. Lorsque cette résonnance est établie, la distance explosive de l'étincelle condensée atteint sa valeur maxima. On peut obtenir le même résultat, pour un condensateur de capacité donnée, en agissant sur le circuit inducteur, par l'intermédiaire d'une bobine de self-induction réglable au moyen d'un noyau de fer(î).

Les considérations précédentes ont une haute importance

(i) Hemsalech et Tissot, C. /?., 1906.

au point de vue des spectres d'étincelles. Nous verrons en effet que ces spectres sont extrémemenl variables avec le rég^ime de la décharge. Il y a donc avantage à pouvoir spécifier le régime de la décharge qui permet d'obtenir un spectre déterminé, et à connaître les conditions dans lesquelles des appareils différents peuvent donner des spectres identiques.

g 32. ~ Constitution de F étincelle éleotrique.

Raies courtes et raies longues, — Les phénomènes qui se produisent au sein de Tétincelle sont très complexes. L'étincelle condensée montre l'existence de zones différentes : une partie centrale très brillante (trait lumineux) est entourée d'une auréole.

Si l'on projette sur la fente d'un spectroscope, Timage d'une étincelle jaillissant dans un plan horizontal normal à la fente, comme l'indique la figure^ on observe, dans le spectre, des raies très longues correspondant à l'auréole et des raies courtes correspondant à la zone centrale.

Lockyer qui découvrit le fait en 1869 ^^ enrichit du même coup l'analyse spectrale d'une technique qui est un progrès considérable sur les anciennes méthodes d'observation (il est le premier qui ait projeté l'image de la source sur la fente du spectroscope), supposa que l'émission de ces différentes raies était intimement liée à la température des diverses régions de la source. Il considéra les raies courtes comme des raies de température plus élevée que celle des raies longues. En réalité, on ne sait pas du tout si la zone intérieure de l'étincelle est plus chaude que l'auréole; mais cela ayant paru probable, Lockyer n'hésita pas à classer les raies par ordre de température, et quelques auteurs ont conservé les dénomina-

lions de raies de hautes et de basses températures, malgré le caractère hypothétique de cette classification.

Lockyer avait signalé que la plupart des raies courtes ne figurent pas dans le spectre de l'arc, ou n*y apparaissent que très faiblement. On sait aujourd'hui qu'elles existent toutes dans l'arc, mais qu'elles sont limitées au voisinage des électrodes. Ces raies correspondent à de grandes chutes de potentiel ou à de grandes vitesses des particules qui les émettent, ce qui peut n'avoir avec la température qu^un rapport assez lointain. Comme ces raies se renforcent dans l'étincelle, on les désigne parfois avec Lockyer du nom de raies renforcées.

Ces raies renforcées, toujours en petit nombre par rapport au nombre total des raies d'un même élément, devaient caractériser, d'après Lockyer, un état particulier des métaux plus simple que celui où ils se trouvent dans les vapeurs métalliques qui forment Tauréole. Lockyer supposait que ces métaux se dissociaient dans les sources de lumière, d'autant plus qu'ils étaient à une température plus haute. Ces raies renforcées ou raies de température étaient celles des « protométaux ». Les protométaux se condensaient en atomes plus denses à mesure que leur température s'abaissait pour devenir, à très basse température, les métaux que nous connaissons.

Dans les astres, un même élément donne tantôt un spectre composé uniquement de raies renforcées de l'étincelle, tantôt un spectre plus complexe dans lequel figurent les raies nombreuses de l'arc. On en a conclu que les premiers astres sont plus chauds que les seconds. Celte théorie thermique de l'évolution des astres et des éléments chimiques qu'ils renferment a été longuement et même élégamment développée par son auteur. Autour d'elle, de nombreux faits d'ordre astronomique sont venus se grouper. Les astrophysiciens l'ont en général bien accueillie. Mais un certain revirement de l'opinion se manifeste actuellement. Je ne puis évidemment discuter ici cette question, malgré tout l'intérêt qu'elle présente. Je me bornerai à signaler que les phénomènes de la radioactivité montrent que l'évolution des éléments chimiques n'a rien de commun avec des phénomènes de dissociation qui

puiseraient leur origine dans de hautes températures. D'autre part, la tendance actuelle est d'attribuer Tillumination des gaz dans Tétincelle, plutôt à un effet dû aux radiations nouvelles, qu'à un simple effet thermique. Nous avons vu, en effet, que la décharge dans un tube à vide pouvait être considérée comme une étincelle vue sous un fort grossissement.

L'analogie des phénomènes qui se manifestent dans un Cube de Crookes, avec les phénomènes dont les corps radioactifs sont le siège, laisse d'ailleurs supposer que l'étincelle €st le siège d'une sorte de radioactivité. Il est probable que la radioactivité joue dans révolution des astres et des éléments qu'ils renferment un grand rôle. Lockyer est un précurseur; sa théorie contient le germe d'une théorie probablement plus générale et plus scientifique dans laquelle le rôle capital attribué jusqu'ici à la température ne sera peut-être que secondaire.

Il n'est pas moins vrai que c'est à l'étude des radiations que Ton doit la conception moderne de l'évolution des éléments chimiques qui dégage la chimie de Tactualisme étroit dans laquelle elle menaçait de s'attarder.

Expériences de MM. Schaster et Heinsalech (i). — Lockyer déplorait de ne pouvoir isoler les unes des autres les différentes zones de l'étincelle et de ne pouvoir obtenir que les spectres superposés de ces zones. Schuster et Hemsalech ont fait un pas immense dans cette voie, et Hemsalech est parvenu à réaliser le rêve de Lockyer.

Ces savants ont étudié, en premier lieu, l'étincelle produite par une batterie de condensateurs. Cette batterie se composait de six bouteilles de Leyde de o,o33 microfarads de capacité. Ces condensateurs étaient chargés à l'aide d'une machine de Wimshurst à douze plateaux.

. Tantôt l'étincelle elle-même, tantôt son spectre, étaient projetés sur une pellicule photographique qui se déplaçait normalement à la direction de l'étincelle avec une vitesse considérable. Cette circonstance permettait d'étudier ensuite,

(\) S, de phys., février 1902.

4M INTRODUCTIOxN A L'ÉTUDE DE LA SPECTROCHIMIE

à loisir, sur les épreuves, la succession des phénomènes qui se produisent pendant le temps très court où une seule étincelle jaillit.

Pour obtenir ce résultat, deux disques d'acier de diamètres différents étaient montés sur Taxe d'un moteur électrique. Une pellicule photographique circulaire était solidement fixée entre les deux disques, de telle sorte qu'une partie annulaire de la pellicule dépassait le plus petit d'entre eux. L^ensemble était enfermé dans une botte circulaire dont le couvercle, percé d'une ouverture, permettait de recevoir, sur la pellicule, Vimage lumineuse à étudier.

La vitesse linéaire de la pellicule, à la place où elle était impressionnée, était de loo mètres par seconde.

Entre l'étincelle et le disque on pouvait interposer :

I® Soit une lentille de projection qui donnait sur la pellicule, supposée immobile, une simple image de l'étincelle.

2^ Soit, outre la lentille de projection, un collimateur muni d'une fente sur laquelle était reçue

ri Jfe: l'image de l'étincelle, et qui donnait,

---iaaaasJ-a- -|- sur la pellicule supposée immobile,

U une image rectiligne et limitée de

Tétincelle ;

3® Soit, outre la lentille de projection, un spectroscope dont la lunette était remplacée par une lentille, qui projetait ainsi un spectre complet de l'étincelle sur la pellicule.

Nous allons passer en revue les résultats obtenus avec ces trois dispositifs.

Premier dispositif, — L'image du trait lumineux de Tétin* celle est la même, que la pellicule tourne ou qu'elle soit immobile. La vitesse du trait lumineux est donc extrêmement rapide et ce phénomène ne dure qu'un instant très court.

L'auréole se comporte d'une manière toute différente» Lorsque la pellicule tourne, l'image ^.

de l'auréole est considérablement -'^"'^^z^^^^^M^/^^fèeur allongée, surtout vers le milieu de Aureoiê^^^'^^^'^^^:^

l'étincelle. L'auréole persiste donc pendant un temps relativement grand.

Deuxième dispositif, — L'interposition du collimateur entre le disque et Télincelle permet d'observer sur la pellicule : I* une première image de la fente fine et droite qui correspond au trait lumineux;

2® Une série périodique de lignes courbes qui démontrent le caractère oscillatoire de la décharge du condensateur. Cette expérience montre que les oscillations, peu nombreuses dans ces conditions de C C^^^^ la décharge, se produisent dans Tauréole. Indépendamment de cet ensemble d'images déformées de la fente, Tespace qui sépare les oscillations est impressionné, ce qui montre que l'auréole, rendue lumineuse par les oscillations successives de la décharge, conserve, dans l'intervalle, une luminosité persistante. En d'autres termes, chaque oscillation provoque la fluorescence de l'auréole et, entre chaque oscillation, la vapeur métallique qui forme l'auréole demeure phosphorescente.

Quant à la déformation des images de la fente dues à l'auréole, elle résulte de la composition des vitesses du disque et des oscillations.

Troisième dispositif. — L'interposition d'un spectroscope entre le disque et l'étincelle permet d'analyser les radiations dont se composent le trait lumineux et l'auréole. Les raies du trait lumineux sont droites, celles de l'auréole sont courbes. Pour pouvoir mesurer les longueurs d'onde de ces raies, on photographie le spectre de la décharge quand la pellicule est immobile.

On fait ensuite tourner le disque, et, quand il a atteint sa vitesse de régime, on fait jaillir plusieurs étincelles dont les spectres se distribuent au hasard sur la pellicule. On laisse de côté les spectres qui se superposent partiellement, et on fait les mesures sur les meilleures images.

Le spectre de raies rectilignes du trait lumineux, qui forme la première phase de la décharge, est le spectre de lignes de l'air.

Le spectre de lignes incurvées, dû à l'auréole, est celui de la vapeur métallique.

Les raies de Tair restées droites ne présentent qu'un élargissement insignifiant. Cet élargissement correspond à une durée de luminosité extrêmement faible. Pour le doublet vert de Tazote, on a calculé, d'après cet élargissement, que la durée de luminosité était 4 X lo*" de seconde seulement (4 dix-millionnièmes de seconde).

Les raies métalliques sont au contraire très élargies et très diffuses. Cette dernière particularité s'explique aisément par la persistance de Tillumination de Tauréole, constatée dans l'expérience faite avec le deuxième dispositif.

Mais Texamen de ces spectres a permis d'observer un fait nouveau et tout à fait inattendu : les différentes raies métalliques ne sont pas toutes incurvées de la même manière.

L'inclinaison des raies dépend en effet de deux vitesses :

I® Vitesse du disque comptée linéairement. Cette vitesse est perpendiculaire à la direction de l'étincelle ;

2^ Vitesse de propa<;ation de la cause qui produit la raie dans l'étincelle. Cette vitesse est perpendiculaire à la précédente.

Il résulte de là que la propagation n'a pas la même vitesse pour toutes les raies d'un même élément. Les différentes raies correspondraient donc à des mobilités différentes des diverses particules arrachées des électrodes.

C'est là un résultat d'une haute importance qui permet d'expliquer pourquoi le même corps donne des spectres différents dans les différentes sources.

Les vitesses de propagation dépendent à la fois des distances explosives et de la capacité des condensateurs, ainsi que le montre le tableau suivant :

Raies du sine

Vitesses moyennes en mè tres par se conde

Distances explosives * Nombre de bouteilles de Leyde \ en centimètres 2 4 Ô