A BE

fi: i"

Fio. 1.

Soit {/îg. i, n* 1) une plaque argentée. ABCD, A'B'C'D' sont les dépôts épais des extrémités. A l'aide d'une pointe fine, on trace les lignes parallèles FF', GG' {fig. i , n** 2) qui limitent une bande que Ton isole des parties adjacentes par les traits perpendiculaires EF, GH,

E'F', G'H'. On trace ensuite trois traits : LM, FL, MN parallèles, le premier aux grands côtés de la bande, les deux autres aux petits côtés {fig, 6, n° 3). On met alors la lame en circuit; si Ton fait passer le courant, celui-ci ne traversera que les régions qui, dans la figure n^ 3, sont couvertes de hachures. On mesure la résistance R^ de la lame ainsi découpée.

On retire la lame du circuit et, par deux autres traits, Tun MP qui prolonge LM, l'autre PQ perpendiculaire {fig, 6, n® 4), on retire de la bande le rectangle MNPQ. On remet la lame en circuit : soit Ra, la nouvelle valeur de la résistance.

Appelons N', Q', les points où MN et PQ prolongés couperaient G G', et soient ; î, la longueur NQ = MP ; a, la largeur NN' de la bande primitive, et a la largeur MN' de la bande restreinte. On a, Hgoureusementj

d'où :

H2 — Kj aoL

Il suffit de mesurer /, a et a.

La valeur de p ainsi déterminée est relative à une région peu étendue delà couche : le rectangle NQQ'N'. C'est la seule qui doive êlre d épaisseur uniforme, condition toujours réalisée pour ime étendue aussi faible.

Comme contrôle, on peut faire une seconde détermination de p en faisant le découpage indiqué par le numéro 5 de la fig. i et en déterminant la nouvelle valeur R3 de la résistance. Soit t la longueur PS, on a :

R3 — Ra aa

Cette deuxième valeur de p doit être identique à la première. J'ai toujours obtenu, pour chaque lame, deux valeurs de p très concordantes dont la moyenne peut être considérée comme exacte à — près, au moins.

Le découpage des bandes et des rectangles est une opération délicate que j'ai réussi à faire avec beaucoup de précision.

Les longueurs /, T, a, a, étaient mesurées à la machine à diviser.

J'ajoute une remarque : Toutes les couches ont été soumises aux

expériences huit jours exactement après leur préparation. Une couche récemment préparée, comme Tavaient déjà signalé MiM. Quincke et Meslin, subit une transformation moléculaire qui, au bout de huit jours, est terminée ou assez ralentie pour que les mesures donnent des résultats comparables.

Mesure des épaisseurs, — L*épaisseur d'une couche mince peut être déterminée soit par une pesée, soit par l'emploi d'une méthode optique. Le premier procédé ne pouvait convenir dans le cas de mes expériences ; j'ai donc eu recours uniquement aux méthodes optiques.

Il y en a de diverses sortes. Toutes sont fondées sur un phénomène d'interférence par réflexion ou transmission. Je me suis arrêté à des méthodes utilisant l'interférence de rayons réfléchis. Ces méthodes supposent que Ton connaisse le changement de phase des vibrations lumineuses par réflexion ou transmission. Or cela n'a lieu que dans le cas des corps transparents, et encore si Ton ne s'écarte pas trop de l'incidence normale. Aucune de ces méthodes ne s'applique donc directement aux lames métalliques, et le problème, dans ce cas, est jusqu'ici resté sans solution satisfaisante, sauf en ce qui concerne l'argent, pour lequel on a réussi à tourner la difficulté.

La première idée de cet artifice est due à Fizeau ; elle consiste à transformer l'argent en iodure d'argent, corps transparent; c'est répais.seur de l'iodure que l'on mesure, et l'on en déduit celle de l'argent par une formule connue.

Je me suis servi de deux méthodes pour mesurer l'épaisseur de l'iodure. La première, dont le principe est dû à Fizeau et que M. Meslin a rendue pratique et précise, consiste à apprécier la coloration de la lame d'iodure et à déduire l'épaisseur en cherchant dans le tableau des interférences à centre noir de Newton l'épaisseur d'air de même coloration ; il suffit, pour faire le calcul, de connaître l'indice moyen de l'iodure. Cette méthode, très sensible pour les couches très minces, ne convient plus lorsque l'épaisseur des lames d'argent d'où l'on part dépasse 70 [xa, car la dispersion de Tiodure intervient alors d'une manière notable et fausse les résultats; de plus, les colorations plus ternes deviennent plus difficiles à apprécier.

La seconde méthode que j'ai employée est une modification de celle qu'a indiquée Wiener. La méthode de Wiener est bien connue ; on sait qu'elle consiste à obtenir l'épaisseur de la lame d'iodure par la différence des épaisseurs de deux lames minces d'air. -Ici, l'indice de l'iodure n'intervient pas, sinon dans un terme de correction. Cette

méthode, applicable à toutes les épaisseurs, sert de contrôle à la précédente, dans les limites où celle-ci peut s'appliquer.

J'ai dû modifier assez profondément le dispositif de Wiener; mais, sur ce point, je ne puis résumer : je me borne à renvoyer au mémoire étendu que j'ai annoncé plus haut.

Résultats. — Les épaisseurs des couches d'argent étudiées ont varié depuis 0 [/.{x jusqu'à 170 [/.fi.. J'ai fait deux séries de mesures, l'une en été, l'autre en hiver; elles concordent bien, en tenant compte des différences de température (*). Pour abréger, j'indique seulement les résultats de la seconde, qui comprend un plus grand nombre de couches.

La loi de variation de la conductibilité superficielle avec l'épaisseur est très simple et s'aperçoit immédiatement sur la courbe représentative {fig. 2) obtenue en portant en abscisses les valeurs de l'épaisseur e (exprimées en {ajx), et en ordonnées les valeurs de la

conductibilité - (les quantités p étant exprimées en ohms).

Si la conductibilité spécifique était la môme à toutes les épaisseurs et dans toute la profondeur de chaque couche, [la courbe repré-

sentative obtenue en prenant pour coordonnées «et - serait une

(*) Le coefficient de variation avec la température que j'ai déterminé directement est le même pour toutes les épaisseurs. Il est voisin de 0,0014 et non égal au coefficient de dilatation des gaz qu'on obtiendrait si les couches, au lieu d'adhérer à des plaques de verre, pouvaient se dilater librement.

COUCHES DE PASSAGE a?

droite pasmnt par Corigine, On devrait avoir en effet :

i=C = Cf; d'où: i = Ce.

Or ici les points figuratifs ne se placent sur une droite que pour les épaisseurs supérieures à 50[j.[i (droite BC), et le prolongement de cette droite passe bien au-dessous de Vorigine. En outre, pour les épaisseurs moindres que 50(X[x, la courbe s'abaisse nettement audessous de la droite précédente ; cette deuxième portion BA de la courbe rejoint Taxe des abscisses au voisinage du point s=:36(X2x; au-dessous de cette épaisseur, les couches ne sont généralement plus conductrices ; mais ce dernier point a peu d'importance.

0Mt(Â9 nirwimiifinii» {

je» I

Fio. 3.

L'ensemble de ces résultats s'interprète facilement dans Thypothèse des couches de passage. Représentons, en effet {fig. 3), une couche d'argent avec ses deux couches de passage. Désignons par s etC, S| et C^yC, et C3, l'épaisseur en pfx et la conductibilité superficielle respectivement : de la couche tout entière, de la première couche de passage (au contact de l'air) et de la deuxième (au contact du verre). Soient en outre : c, l'épaisseur de la couche intermédiaire homogène, et c, la conductibilité d'un parallélipipède ayant une base carrée et lu.{i. d'épaisseur, découpé dans cette couche (les lignes de courant étant parallèles à l'une des arêtes de base). On a évidemment :

OU bien :

C zzr — A + C6,

en posant : ,

C n'est autre que la quantité désignée jusqu'ici par - ; on peut

donc écrire :

Tant que c, n'est pas nul, les quantités c, e^, e,, C^, C, sont cons-

tantes; À l'est donc aussi, et l'équation (i),où Ton prend - et e comme

P coordonnées, représente une droite. Le prolongement de cette droite

passe au-dessous de l'origine si A est > o, c'est-à-dire si la conductibilité des couches de passage est moindre que si, sans changer d'épaisseur, elles étaient constituées comme la couche intermédiaire homogène.

Quand e devient égal, puis inférieur à la valeur jusque*là constante de Cf -{- Cg, la couche intermédiaire homogène n'existe plus, et l'équation (1) n'a plus de sens; en se reportant à la fig. 2, o& voit que les points figuratifs doivent alors se séparer de la droite. L'épaisseur pour laquelle la discontinuité se produit est la somme t^ -{- c, des épaisseurs de passage ; dans nos expériences, elle est d'environ 50(jl(x. Nous pouvons donc dire en résumé :

!• Toute couche cT argent dont V épaisseur dépasse 50[x(x6«< composée d'une couche homogène de conductibilité spécifique constante^ comprise entre deux couches de conductibilité moindre m^iis fiœe^ dont Vépaisseur est invariable;

2^ La somme des épaisseurs de ces deux couches de passage est d'environ 50 (ifx.

Je donne ci-dessous (tableau II) le tableau des nombres qui ont servi à construire la courbe [fig, 2) ; la première colonne contient les épaisseurs des couches étudiées ; la deuxième, les valeurs mesu-

rées de - ; dans la troisième, on a écrit les valeurs qu'aurait - si

tous les points de la courbe se trouvaient sur la droite BC ou sur

son prolongement; l'équation de cette droite, déduite de l'ensemble

des mesures faites au-dessous de 50f^fjL, est :

On voit qu'au-dessus de 50 ^\l l'écart entre les valeurs mesurées et

les valeurs calculées de - sont de l'ordre de -^ (souvent moindres) ;

c'est Tordre des erreurs d'expériences. Au-dessous de 50fi.(JL, les écarts sont très considérables; les points figuratifs se séparent bien de la droite BC.

Je donne en même temps, dans le tableau I, les nombres relatifs à la première série de mesures faite à une température moyenne un peu plus élevée que Tautre, et dont je n'ai pas parlé dans la discussion qui précède. Elle confirme, d'ailleurs, entièrement les résultats donnés par l'autre série.

{'•série.-

Remarque. — La comparaison des équations (2) et (1) fournit non seulement la somme des épaisseurs des couches de passage, mais encore : 1® la somme de leurs conductibilités superficielles : C| + C3=l environ, à 15°; 2° la conductibilité spécifique c de la

couche intermédiaire homogène : c = ^j-^*

Si, après la discussion qui vient d'être faite, nous nous reportons aux expériences de Quincke, nous voyons que ce sont bien les couches de passage que ce physicien a mises en évidence. Ainsi, Faction exercée sur l'eau par ses couches d'argent devient constante dès que les deux couches de passage sont entièrement constituées, quelle que soit l'épaisseur de la couche intermédiaire homogène. Celle-ci n'interviei}t donc pas dans les phénomènes, et tout ce qui

Tableau I.

Tableau II.

- Température :

25» environ.

2« série. -

- Température

» environ

mes are

calculé

mesuré

calculé

(JL 0,141

est derrière elle non plus ; la couche de passage antérieure est seule active. On pourrait être tenté d'en conclure que son épaisseur est égale au rayon d'activité moléculaire ; mais cette interprétation n'est pas nécessaire, comme il est aisé de s'en convaincre. Le rayon d'activité n'est certainement pas plus grand que l'épaisseur de la première couche de passage, mais il peut n'en être qu'une fraction, la moitié par exemple ; dans ce cas, la moitié de la première couche de passage aurait seule une action directe sur Teau ; mais cette action ne deviendrait constante évidemment que lorsque la constitution de cette demi-couche serait elle-même devenue constante, c'est-à-dire quand, les deux couches de passage étant entièrement constituées, la couche intermédiaire homogène commencerait d'apparaître.

Conclusion, — Si nous rapprochons les uns des autres les résultats obtenus pour l'épaisseur des couches de passage par les différents expérimentateurs, nous voyons que toutes les mesures précises donnent un nombre voisin de 50 [jljjl et que les limites fournies par les mesuVes approchées comprennent ce nombre. Cette concordance, obtenue en opérant sur des corps très divers, dans des conditions qui ne se ressemblent pas et par des méthodes qui n'ont rien de commun, est très importante. Elle permet d'abord d'attribuer une existence objective aux couches de passage définies par ces méthodes, et fait prévoir, en outre, que la somme des épaisseurs de passage est la même pour toutes les substances. Si cette conclusion est admise, il est naturel de penser que, sur une même lamelle, l'épaisseur de chaque couche de passage est la moitié de la somme des deux (seule atteinte directement par l'expérience) et vaut^ par conséquent, 25 (Xfji. Ce n'est là, d'ailleurs, qu'une hypothèsç qui, vu le petit nombre d'expériences sur lesquelles on peut l'appuyer, réclamerait une confirmation établie sur des expériences plus nombreuses.

Ceci m'amène à dire un mot d'une objection qu'on peut faire à l'interprétation que j'ai donnée de mes expériences. Les couches de passage qu'elles mettent en évidence dans les couches d'argent, tiennent-elles vraiment à une propriété spécifique de la matière, et ne pourrait-on pas les expliquer soit par une impureté, soit par des trous ou fissures altérant d'une façon constante les surfaces de toutes les couches? J'ai examiné cette objection avec soin et institué plusieurs expériences qui permettent de la réfuter directement. Sans les rapporter ici, ce qui m'entraînerait à de trog longs développe-

BRILLOUIN. — ÉLECTRICITÉ ATMOSPHÉRIQUE 9^ ments, j'indiquerai seulement un argument indirect qu*on peut tirer des expériences de Quincke. Quand on transforme une couche d'argent en iodure (et c'est ainsi que Quincke préparait ses lamelles d'iodure), on obtient une épaisseur d'iodure 4 fois plus épaisse environ que celle d'argent. Les couches de passage de l'iodure devraient donc avoir une épaisseur très différente de celles de l'argent ; or les expériences de Quincke donnent la môme. L'objection tombe donc, à moins qu'on ne fasse des hypothèses bizarres dont il serait facile, d'ailleurs, de démontrer l'inanité.

Une dernière remarque avant de terminer : Il est vraisemblable que la densité et l'indice de réfraction des couches de passage varient avec la profondeur avant d'e^tteindre les valeurs définitives qu'on mesure pour les corps pris en masse. Cependant, au degré de précision des mesures faites jusqu'ici, ces quantités apparaissent comme constantes. On peut dire, en tout cas, qu'elles varient très peu avec la profondeur ou que, s'il y a une épaisseur de variation plus rapide, elle n'intéresse qu'une très petite fraction de chaque couche de passage.

Les couches de passage qui terminent un corps apparaissent ainsi comme ayant une constitution très peu différente de celle de Tintérieur, et il n'y a qu'un petit nombre de propriétés dont la variation puisse être estimée avec une sensibilité suffisante pour qu'on réussisse à mettre ces couches en évidence. Cela est encore plus vrai pour les liquides que pour les solides, comme il ressort des travaux de Keinold et Rucker.

OBIGIRB, VARIATIONS ET PERTURBATIONS DE L'ÉLECTRICITÉ ATMOSPHÉRIQUE; Par M. Mabcel BRILLOUIN.

1. — Hertz a découvert, en 1887, que l'étincelle électrique éclate plus facilement sous l'action de la lumière ultra-violette que dans l'obscurité. En 1888, Wiedemann et Ebert ont montré que cette action s'exerce à la cathode (électrode négative), qu'elle a un maximum dans l'air vers la pression de 300 millimètres de mercure ; d'après Arrhenius, ce maximum aurait lieu vers 6 millimètres, et, d'après Stoletow, à une pression variable avec l'intensité du champ électrique, à peu près proportionaellement.

92 BRILLOUÏN

L'étude attentive de cette action a montré que toute surface métallique chargée d'électricité négative perd cette électricité lorsqu'elle est exposée aux radiations ultra-violettes^ quelque faible que soit la charge négative. L'action sur Télectricité positive est nulle. MM. Righi et Stoletow ont même pu se servir de cette action pour mesurer les différences de potentiel au contact.

2. — M. Buisson, qui a vérifié cette délicatesse d'action de la lumière ultra-violette, a exécuté à ma demande une série d'expériences sur la glace, comparée au zinc. Un faisceau de lumière ultra-violette (arc électrique, aluminium) traverse une plaque de laiton perforée portée à un potentiel positif, et tombe sur un bloc de glace qui forme l'armature négative du condensateur. Ce bloc repose sur un disque métallique à pied isolant en communication avec un électromètre. Avant l'éclairement, le bloc de glace et l'électromètre sont mis en communication avec le sol, puis cette communication est supprimée. Dès qu'on éclaire, l'aiguille de l'électromètre se déplace et indique que le bloc de glace perd son électricité négative — jusqu'à égalisation du potentiel de la glace et àe la lame de laiton.

L'action sur le bloc de glace sec au sortir d'un mélange réfrigérant est très intense (de l'ordre du dixième au vingtième de celle sur le zinc). — Dès que la surface du bloc commence à fondre, l'action de la lumière ultra-violette diminue beaucoup ; enfin lorsque l'eau de fusion couvre toute la surface éclairée du bloc, la perte d'électricité négative devient négligeable.

Tels sont les résultats obtenus au Laboratoire de Physique de l'Ecole Normale par M. Buisson.

La glace est très sensible aux radiations ultra-violettes; Veau y est insensible,

3. — Rapprochés de l'influence non douteuse de l'abaissement de pression sur cette action, et de l'absorption de la lumière ultraviolette du soleil par l'atmosphère, ces résultats transforment mon hypothèse sur l'origine de l'électricité atmosphérique en une théorie expérimentale digne d'être publiée.

S'il existe à un moment quelconque dans l'atmosphère un champ électrique, les aiguilles de glace des cirrus s'électriseront par influence positivement à un bout, négativement à l'autre. S'il arrive que l'extrémité négative des aiguilles de glace reçoive des radiations solaires ultra-violettes, les aiguilles de glace ainsi éclairées