de Phys., 3' série, t. IX. (Juin
362 IL NUOVO GIMENTO
A. AMERIO. — Sulla resistenza délie soluzioni saline in movimento (Sur la résistance des solutions salines en mouvement. — P. 276.
D'après F. Bosi(^), le mouvement modifie la résistance des solutions salines ; la variation est faible. S'il y a concentration au pôle positif, la résistance est diminuée par un mouvement dans le sens du courant, et inversement. C'est le contraire qui a lieu, si la concentration se fait au pôle négatif. Si Télectrolyse est normale, il n'y a pas de variation.
E.-H. Hall (^) n'a obtenu que des résultats négatifs.
M. Amerio remarque que, si les expériences de Bosi ne peuvent être critiquées, les conclusions qu'il en a tirées ne sont pas nécessaires. En effet la conductibilité des électrolytes employées croît avec la concentration ; si celle-ci a lieu à l'anode, et si le mouvement est de même sens que le courant, il rend la colonne étudiée plus concentrée que si elle restait au repos et diminue sa résistance.
Observation analogue pour les autres cas.
R. MALAGOLI. — Sul modo di funzionare del coherer. (Sur le mode de fonctionnement du cohéreur). — P. 279.
M. Malagoli a repris l'expérience de M. Tommasina(^), sous une forme qui permet de tirer d'importantes conséquences.
Un disque métallique, communiquant avec l'extérieur et saupoudré de copeaux de laiton, est placé dans le fond d'un vase rempli de pétrole, ou d'huile de vaseline, dans lequel on immerge une petite sphère tenue par un fil métallique. Un conducteur est au sol, l'autre relié à un pôle d'une machine statique faible.
Pour une distance un peu forte des électrodes, il y a décharge convective accompagnée d'attractions et répulsions de la limaille, le circuit reste ouvert. Si la distance diminue, il se forme une chaîne entre les électrodes, et les autres grains retombent. Le circuit est fermé. L'auteur explique le fait par une induction électroslatique, qui cesse dès que la sphère et le disque sont reliés métalliquement.
La chaîne se forme môme avec la limaille de fer, ce que Tommasina n'avait pu observer ; ceci tient sans doute à ce qu'il employait
(») 7/ Nuovo Cimento, t. V, p. 2i9; 1897.
(2) Physical Heview, t. VII, p. 2iH; 1898.
(3) Comptes Rendus, t. CXXVllI. p. 1092 et 1225. et t. CXXIX, p. 40.
IL NUOVO CIMENTO 3ft3
Teau comme liquide intermédiaire ; la conductibilité de celle-ci empêche dès lors le champ d'atteindre au début sa valeur maxime, et les phénomènes sont moins nets.
Dans Tair, le phénomène se produit difRcilement, peut-être par suite de la déperdition par les pointes des grains de limaille.
Dans les cohéreurs, il faut un temps inappréciable pour que les mouvements de convection rendent possible le passage des étincelles ; ces mouvements doivent commencer même sous Faction de champs à inversions très rapides; ils augmentent la compacité de la poudre, si les distances ne sont pas déjà suffisantes pour laisser passer Tétincelle.
A. POCHETTINO. — Sulle variazioni dell' effetto Peltier in uncarapo magnetico. (Sur les variations de l^effet Peltier dans un champ magnétique). — P. 284.
M. Pochettino emploie, pour la mesure du coefficient de Teffet Peltier, la méthode imaginée par Straneo(*).
La valeur du coefficient de Teffet Peltier varie avec Taimantation, croît d'abord jusqu'à une valeur de 0,008938 correspondant àun champ de 98 unités, puis décroit et repasse par sa valeur normale pour un champ de 345.
La formule, déduite des expériences de Houllevigue ('^), avec la formule de Thomson (3), ne représente bien le phénomène que jusqu'à un champ de 700. La variation de la valeur du coefficient est indépendante de la direction d'aimantation.
A. BATTELLI et A. STEFANÏNL — SuUa vélocité dei raggi catodici e sulla conductività elettrolitica dei gas (Sur la vitesse des rayons cathodiques et sur la conductivité électrolytique des gaz). — P. 324.
J.-J. Thomson (*), Lenard (*), Wien (*), Kaufmann ('), par l'observation de la courbure que subissent les rayons cathodiques dans un
(») Rend, dei Lincei, pp. 197 et 346, 1" semestre 1898.
(«) Ann. de Chimie et de Phys., 7- série, t. VU, p. 495; 1896.
(3) Phil, Tvam,, L. R. S., p. 722; 1836.
(*) J.-J. Thouson, Phil, Mag., 5- série, t. XXXXIV, p. 293 ; 1897; — J.dePhys., 3- série, t. VII, p. 39; 1898.
{^) Lenakd, Wied. Ann., t. LXIV, p. 279; 1898 ; —J. de Phys., 3- série, t. VII, p. 369; 1898.
(«) WiBN, Verh. d. physik, Ges, zu Berlin, p. 165 ; 1897 et p. ; 10, 1898 ;^J,de P%«., 3- série, t. VII, p. 561 ; 1898.
(') Kaufmaîcn, Wied, Ann., t. LXV, p. 431 ; 1898; — J. de Phys., t. VII, p 561
36i IL NUOVO GIMENTO
champ magnétique ou électrostatique, et Wiechert (*), par des moyens tout différents, arrivent, pour la vitesse des rayons cathodiques, à des valeurs peu différentes de celle de la vitesse de la lumière.
Au contraire, des expériences antérieures de J.-J. Thomson (^) avaient conduit à la valeur de 200 km. : sec, et celle de Majorana (*) à 600 km. : sec. C^est à cet ordre de grandeur que se rangent MM. Battelli et Stefanini.
La méthode employée par les auteurs est la suivante : Un électromètre à quadrants est relié successivement à diverses électrodessondes disposées dans un long tube de décharge. S'il y a un retard entre Tinstant où Télectrode est frappée par les rayons et celui où Faiguille commence à dévier, il est indépendant de Télectrode auxiliaire considérée. L'affaiblissement du faisceau avec la distance est négligeable.
La décharge dons le tube est produite par l'interruption du circuit primaire d'un Ruhmkorff; on interrompt presque aussitôt le circuit de Télectromètre ; si l'interruption a lieu avant que les rayons cathodiques aient atteint l'électrode, l'électromètre ne dévie pas. On peut ainsi déterminer l'écart minimum qui doit exister entre les deux ruptures pour que l'aiguille commence à dévier. Pour réaliser cette expérience, les auteurs ont employé un interrupteur, constitué par une roue de 1 mètre de diamètre tournant à la vitesse de 25 tours par seconde et portant, à sa périphérie, deux couteaux, qui viennent rompre les deux circuits en coupant deux petites barrettes de bismuth ou d'un alliage très fragile de bismuth et zinc.
Les résultats ont conduit à la valeur de 60 km. : sec. pour une pression de 0,005 millimètre de mercure et une chute de potentiel de 25.000 volts, et à 120 km. : sec. pour 0,001 de mercure et 120.600 volu. Si les phénomènes lumineux sont dus aux particules qui transportent les charges, on peut mesurer la vitesse du déplacement, en appliquant le principe de Dôpler-Fizeau. Les auteurs ont obtenu un résultat négatif dans cette recherche.
La décharge dans les gaz est accompagnée de modifications chimiques, probablement une dissociation des molécules; les ions mis
(») WiBCHBRT, Gotting. Nachr. math. phys. Classe, p. 292; 1898.
(3) J -J. Thomson, PhiL Mag., 5« série, t. XXXVIII, p 358 ; 1894, et t. XXXXl V, 1895 ; -y. dePhys.,i. IV, p. 87; 1895.
(3) Majorana, Suovo Cimenlo, 5» série, t. VI, p. 336; 1897 ; — J. de Phgs., 3* série, \. VU, 1898,
en liberté sont ensuite renvoyés par les électrodes avec une vitesse plus ou moins grande, suivant le degré de raréfaction (').
V. VOLTERRA. — Sul flusso di energia meccanica (Sur le flux de l'énergie mécanique). — P. 337.
Les principales contributions qui aient été faites à Tétude du flux d'énergie sont dues à Poynting(*j et à Wien. Poynling a étudié le cas du mouvement de Ténergie dans le champ électro-magnétique. Wien a traité le sujet d'une manière systématique, étudiant la localisation et le mouvement non seulement dans le cas examiné par Poynting, mais aussi dans celui de l'élasticité, de l'hydrodynamique et de la chaleur.
Le professeur Volterra étudie le cas, laissé de côté jusqu'ici, de la force newtonienne et des systèmes discontinus.
L'énergie mécanique, qu'il s'agit de suivre dans ses différentes transformations, se compose de l'énergie cinétique, de l'énergie élastique et de l'énergie potentielle des forces newtoniennes qui agissent sur les différentes parties du système. Pour traiter le cas général, il faut nécessairement supposer l'énergie potentielle distribuée dans tout l'espace, même dans les parties où ne se trouve pas la matière agissante.
Soit F la force par unité de masse en un point, à une certaine époque; au bout d'un temps très court /, elle devient F'; le vecteur FF' ^=: G représente le changement de la force en grandeur et direction : c'est l'accroissement de la force pendant le temps t. L'auteur
considère alors le vecteur 1= --> (\\i\ve^véseïi\.eY accroissement de la
force pendant Vunité de temps et en déduit les lignes et tubes d'accroissement de force. A ces lignes il joint les lignes de mouvement de la matière, c'est-à-dire tangentes en chaque point à la vitesse V de la particule qui passe par ce point. 11 considère enfin les lignes de tension définies de la façon suivante : e:i tout point de l'espace occupé par la matière, on imagine un élément plan normal à la direction de la vitesse V,et l'on détermine un vecteur T, qui est la tension par unité de surface exercée sur cet élément par la partie opposée à
(») J. Thomson et Rutuehford, Phil. Mng.. 5" série, t. XXXXII,p. 292; 1896; — PouTY, Comptes Rendus, GXXIX, t. p. 152; 1899; —/. de Phys., ce vol., p. 10.
366 IL NUOVO GIMENTO
celle vers laquelle la matière se déplace ; les lignes de tension sont
tangentes, en chaque point, à ce vecteur.
M. Volterra établit que le vecteur qui représente le flux d'énergie mécanique est la somme des trois vecteurs suivants.
1° —T ) U étant le potentiel newtoniên ;
2° Vp f— — U j? p étant la densité de la matière au point où la
vitesse est V ;
Le flux de Ténergie mécanique totale est ainsi la résultante des Vois flux, qui ont lieu suivant les tubes d'accroissement de force, les tubes de mouvement et les tubes de tension. Les premiers parcourent tout Tespace ; les deux derniers sont restreints aux régions occupées par la matière.
T. TARGETTI. — Sulla produzione deriozono per via elettrolitica (Sur la production de l'ozone par voie électrolytique). — P. 360.
L'auteur recherche les meilleurs conditions à réaliser pour la production de Tozone par électrolyse des solutions acides. La quantité d'ozone pour une quantité déterminée d'énergie électrique croît avec la densité du courant à l'anode. La solution d'acide sulfurique qui convient le mieux est celle qui pèse 22° Baume.
A. AMERIO. - Se i raggi del HOntgen favoriscano il raffreddamento di un corpo (Si les rayons de Hôntgen favorisent le refroidissement d'un corps). — P. 366.
M. Pettinelli(^) a cru observer que les rayons X accélèrent légèrement le refroidissement d'un corps chaud dans l'air. M. Amerio, par des méthodes plus sensibles, n'est pas parvenu à mettre cette action en évidence. Si donc les rayons X agissent, comme il semble probable, il le font à un degré bien inférieur à celui trouvé précédemment.
(>) // A'i^ow) Cimento, t. VIII, p. 299; — /.rfe P^y«.,3' série, t.VIII, p. 69i; t899.
O.-M. CORBINO. — Reciprocità nei fenomeni magneto-ottici (Réciprocité daos les phénomènes magnéto-optiques). — P. 408.
Fitzgerald {*) et Gray (^) ont prévu la possibilité de créer un champ magnétique par la propagation d'un rayon circulaire dans un milieu absorbant et ont cru vérifier expérimentalement ce fait. Righi (^1 a, au contraire, montré que cette vérification ne peut être faite avec les moyens dont nous disposons actuellement.
Sheldon {*) a cru observer la production d'un champ magnéli(|ue autour d'un rayon de lumière à plan de polarisation tournant.
M. Corbino a cherché à reproduire TefTet Sheldon, mais il augmente la vitesse de rotation de 300 tours à 2 millions, en reniplaç.int le dispositif mécanique de Sheldon par un dispositif optique.
La lumière provenant d'une lentille cylindrique étroite est polarisée horizontalement et reçue sur un* biprigme auquel est adossée une lame quart d'onde de Bravais. On obtient deux images virtuelles conjuguées de la source et polarisées circulairement en sens inverse. Le faisceau est réfléchi sous une incidence voisine de la normale par un petit miroir qui effectue 50 tours par seconde ; il donne ainsi un faisceau à plan de polarisation tournant, à raison de 2 millions de tours par seconde, auquel on fait traverser une bobine à grand enroulement, reliée à un électromètre Mascart rendu idiostatique ou à un téléphone.
L'effet devrait être, si les conditions sont les mêmes, 6.000 fois plus fort que dans l'expérience de Sheldon, tandis que M. Corbino n'a rien pu observer ; il attribue en conséquence l'effet Sheldon à des causes perturbatrices (*).
L'auteur a abordé aussi la question en recherchant si la lumière polarisée peut exercer une action sur un milieu déjà aimanté lorsqu'elle le traverse. Les résultats ont été complètement négatifs.
(«) Nature, p. 307, 16 février 1899.
(•^) Naiure, p. 222, 5 janvier 1899.
(3) Rendiconfi dei Lincei, p. 325, 1899.
(*) The American Journal of Science, t. LXXXX, p. 196; 1899.
('■) Le raisonnement par lequel Sheldon cherchait r« inverse » du phénomène de rotation du plan de polarisation de la lumière, par la création d'un champ ma^^nétique, était d'ailleurs tout à fait superficiel (Voir J. de Phys., 2' sér., t. X, p. 191; 1891) Et, en transportant son rai.sonnement, de la polarisation rotatoire magnétique, à la polarfsation rotatoire naturelle, on a pu lui demander s'il comptait, en envoyant dans un verre d'eau, son rayon lumineux à plan de polarisation tournant, arriver à sucrer Veau...
G. TELESCV. — Eaergia sp3sa dalle scariche oscillatorie nei tubi a vuolo (Energie dépensée par les décharges oscillatoires dans les tubes à vide). — P. 420.
L'auteur étudie les quantités de chaleur développées dans les tubes portés à raréfaction croissante par les décharges oscillatoires quand on fait varier le potentiel, la quantité d'électricité, la période et l'amortissement.
Un condensateur formé de bouteilles de Leyde, disposées de façon à permettre de modifier la capacité, est chargé par une machine de lloltz ou un RuhmkorfT; la décharge se fait dans un tube à vide disposé dans un calorimèlre genre Bunsen. Un micromètre à étincelles et une hélice variable pour modifier la self-induction sont insérés dans le circuit et placés respectivement dans des calorimètres à colonne liquide.
M. Telesca déduit de ses expériences que la valeur du rapport de la quantité de chaleur développée dans rétincelle ordinaire à celle développée dans le tube à vide, dans les mêmes conditions, croît avec la raréfaction, la dislance explosive, la période d'oscillation et l'amortissement .
G. PACllER. — Anomalia deiratlrito interno delFacqua in prossimità a 4 gradi (Anomalie du frottement interne de l'eau au voisinage de 4*). — P. 435.
Lussana(') a trouvé que la courbe qui représente la variation de la résistance électrique des solutions aqueuses avec la température présente, vers la température du maximum de densité de l'eau, une infiexion.
Certaines expériences ont montré que les coefficients de température de la résistance des solutions salines et du frottement interne ont une marche égale. M. Pacher a vérifié, pour le coefficient de frottement interne de l'eau, une anomalie au voisinage de 4% comme pour la résistance électrique des solutions salines.
G. GoisoT
(') A/ti (Ici R. Istiiuto Vcnelo, t. IV, p. 1466; 1893.
SUR LES SOURCES DE LUMIÈRE HONOGHROBIATIOUES ; Par MM. Charles FABRY et A. PÉROT.
Dans un grand nombre d'expériences d'optique, il est nécessaire d'employer une source de lumière monochromatique ; cette source doit souvent être intense, ou plutôt même avoir un éclat intrinsèque élevé, condition toujours avantageuse, et particulièrement utile dans bien des cas, lorsque Ton veut, par exemple, éclairer vivement une fente sans que le faisceau à la sortie soit trop divergent. Bien des expériences ne sont possibles qu'avec des sources de cette nature ; jusqu'à présent, on a surtout employé la lumière jaune du sodium dans la flamme d'un brûleur ou du chalumeau oxhydrique. La lumière de cette source étant très complexe, car les deux principales raies spectrales qu'elle donne sont très voisines et souvent renversées, il a fallu, quand on a voulu produire des interférences à grandes différences de marche, employer d'autres sources ; c'est ainsi que MM. Michelson et Morley ont fait usage de la vapeur de cadmiun ou de mercure, rendue incandescente par la décharge électrique. Ces sources sont précieuses, mais leur éclat intrinsèque n'est pas très grand ; nous avons été amenés à étudier quelques sources, et ce sont les résultats de cette étude que nous voulons indiquer.
Dans les calculs de l'optique, on considère toujours une vibration rigoureusement pendulaire existant indéfiniment. Un pareil mouvement ne peut être réalisé et les sources réelles donnent toujours un ébranlement limité plus ou moins complexe, qui peut être regardé comme la superposition d'une série de perturbations pendulaires dont les périodes sont comprises dans un certain intervalle. Plus cet intervalle est resserré, plus la lumière s'approche d'être théori((uement monochromatique ; le spectre sera constitué par une bande de largeur finie, d'autant plus étroite que la lumière s'approchera plus d'être simple.
L'appareil qui permet de juger du degré de simplicité d'une lumière et de la largeur d'une raie est le spectroscope. Il faut en tous cas que le pouvoir de définition de l'instrument soit supérieur à la largeur de la raie ; de plus, cette largeur ne suffit pas à définir la nature du mouvement : il faut connaître la répartition de la lumière en fonction de la longueur d'onde. Dans bien dos cas une radiation J. de Phys,, 3* série, t. IX. (Juillet 1900.) 2:i
est accompagnée de composantes ou satellites, dont le nombre et la disposition n'ont rien de commun d'une raie à Fautre, et dont les éclats relatifs dépendent pour une même raie spectrale de la manière dont rillumination est produite. Enfin la largeur de chacune de ces composantes peut varier.
L'emploi d'une source donnant une lumière monochromatique a encore un grand intérêt lorsqu'il s'agit de mesures de longueur; mais alors il ne suffit plus que la raie soit fine, il faut que la longueur d'onde soit invariable, et qu'on puisse la reproduire toujours identique à elle-même, avec le môme éclat relatif des composantes; sans quoi si l'on opère avec des appareils ne séparant pas ces dernières, le centre de gravité de la raie, qui importe seul pour ces appareils, variera d'une expérience à l'autre. Les conditions requises sont donc : finesse et invariabilité de l'éclat des composantes.
Les procédés employés pour se procurer un faisceau de lumière monochromatique se réduisent actuellement à deux :
1° Simplifier un faisceau de lumière blanche :
L'emploi de milieux absorbants ne peut donner que des résultats grossiers, parfois cependant très utiles ; on peut encore projeler un spectre sur une fenle; théoriquement le degré de simplicité du faisceau obtenu n'est limité que par la largeur de la fente et par le pouvoir de définition de l'instrument employé. Mais il est à remarquer que l'éclat intrinsèque de la source ainsi constituée sera d'autant plus faible que la perfection requise dans la simplicité sera plus grande. Même avec la lumière solaire il est difficile de se procurer un faisceau quelque peu intense. En tous cas, l'installation est toujours assez compliquée, comprenant un appareil dispersif de grande puissance et nécessitant l'immobilité absolue de Tensemble, si la longueur d'onde de la source ainsi constituée doit rester absolument invariable pendant toute la durée de Texpérience ; de plus, sauf dans le cas où l'on emploie la lumière solaire, il n'y a point de repères relatifs à la longueur d'onde dont on fait usage ; ceci peut être une gêne s'il s'agit d'expériences dans lesquelles la longueur d'onde est une donnée fondamentale. C'est, en définitive, ce procédé que l'on utilise dans les expériences de spectres cannelés^ mais alors on étudie un phénomène en fonction de la longueur d'onde.
2^ Emploi de la lumière émise^ par un gaz :
Les gaz rendus lumineux émettent en général, sauf à pression élevée, une lumière dont le spectre est composé d'un certain nombre
de raies brillantes ; cette lumière est, par suite, la superposition d'ua certain nombre de lumières monochromatiques que Ton peut isoler plus ou moins facilement Tune de Tautre, suivant que ces radiations sont plus ou moins voisines dans le spectre. Dans le cas où elles sont assez distantes, des milieux absorbants pourront suffire ; en général il faudra faire usage de systèmes dispersifs qui pourront, la plupart du temps, être assez rudimentaires, sauf s'il s'agit de raies très voisines; certaines méthodes spéciales peuvent alors être employées, telle celle basée sur la biréfringence du quartz qui a été indiquée par M. Mascart, et qui convient bien pour la séparation des deux raies D, qu'il est difficile de réaliser autrement.
Un gaz peut être rendu lumineux do plusieurs manières : il est de toute nécessité d'élever la température de la vapeur, mais la méthode directe par échaufTement de l'enceinte qui la contient n'est jamais utilisée, car elle donnerait des sources d'éclat intrinsèque trop faible, la température n'étant pas assez élevée. Tout au plus, ce procédé convient pour observer certains phénomènes, par exemple le renversement de raies de basse température, telles que les raies D.
Les autres procédés d'illuminalion peuvent être ainsi classés .'^^ introduction de la vapeur dans la flamme, illumination par une décharge électrique sous forme d'efiluve, d'étincelle ou d'arc.
Les propriétés de la lumière émise par un môme gaz varient beau-, coup avec le procédé d'illumination employé, à tel point que les spectres de certains métaux sont méconnaissables quand on passe d*un procédé à un autre; il n'est pas possible de parler du spectre d'un corps sans spécifier les conditions de production. Il s'en faut de beaucoup que l'on ait déterminé rinfluence des divers facteurs : on peut cependant énoncer certains résultats généraux.
Tout accroissement de pression du milieu dans lequel a lieu l'émission se traduit par une petite variation dans la longueur d'onde des radiations émises; chaque raie se déplace légèrement vers le rouge à mesure que la pression augmente ; cet effet est toutefois très petit.
L'éclat relatif des diverses radiations varie beaucçup suivant le mode d'illumination, à tel point que telle raie, prépondérante dans un cas, est absente dans un autre. La température paraît jouer le principal rôle dans ces variations d'éclat, les diverses raies se com^ portant d'ailleurs de façons très diverses à ce point de vue. Soit une vapeur qui, dans des conditions déterminées, a un pouvoir absorbant
a et un pouvoir émissif e, La loi de KirchkofT donne la relation :
f étant une fonction qui est la même pour tous les corps ; cette fonction croît avec ^ et elle est sensiblement nulle au-dessous de 400** à 500*, pour toutes les valeurs de X qui correspondent au spectre visible.
Dans certains cas, a est sensiblement indépendant de / ; toutes les radiations prennent une intensité croissante à mesure que ^augmente; c'est ce qui a lieu pour les corps noirs a := i. Pour les gaz, il en est tout autrement : t ayant une valeur déterminée, a est une fonction de X qui présente des maxima très accusés, et qui est sensiblement nulle en dehors de ces valeurs ; c'est ce qui caractérise un spectre de lignes. Si, au voisinage d'un de ces maxima, la fonction a est indépendante de /, on aura une raie stable^ qui se produira à toute température supérieure à 400 ou 500**, avec une intensité croissante avec t. Mais le peu que Ton sait sur les propriétés optiques des vapeurs permet d'affirmer qu'il n'en est pas toujours ainsi. Cela résulte : 1** d'expériences directes sur l'absorption ; certains spectres d'absorption se modifient radicalement lorsque la température s'élève, celui de la vapeur d'iode par exemple, ce gaz devenant incolore au rouge blanc ; 2** de l'étude de l'émission qui montre que ces spectres se modifient lorsque la température varie.
Dans le cas où a ne varie pas ou varie peu avec t, on aura une raie qui sera stable à toutes les températures : ce sont les raies spontanément renversables (Cornu), ou les raies longues (Lockyer). Très fréquemment un certain maximum de a n'apparaît qu'à température élevée : on aura une raie de température élevée, raie courte; de pareilles raies ne seront pas observables dans les flammes en général. Enfin il peut arriver qu'un maximum disparaisse à température élevée, alors on aura une raie de température modérée.
C'est probablement aux considérations précédentes qu'il faut rattacher les différences considérables que présentent selon les cas les spectres d'un n\.ème métal ; en particulier, celles qui existent entre les spectres de flammes, d'arc et d'étincelleë ; ou encore les spectres de décharge dans les gaz raréfiés suivant qu'il y a ou qu'il n'y a pas de condensateur. Ces différences peuvent être assez accusées pour produire un changement complet, un même gaz pouvant donner deux spectres sans aucune raie commune (argon).
De plus, la constitution d'une raie donnée n'est pas la même suivant la sour^p employée : la nature et l'intensité des composantes varient comme nous l'indiquerons plus loin, de sorte que la longueur d'onde moyenne doit varier d'une source à l'autre. Il est à remarquer d'ailleurs que cet effet n'a d'importance que dans les recherches de haute précision là où une variation de quelques millionièmes est sensible. Dans les recherches courantes on peut considérer toutes les sources qui donnent la raie 520,9 de l'argent, par exemple, comme la donnant avec la même longueur d'onde.
Enfin, à éclat total égal c'est l'éclat intrinsèque qui fait la valeur d'une source, l'éclat total qui dépend de l'étendue de la source n'a souvent qu'un intérêt secondaire; l'avantage appartient nettement ici aux sources électriques.
Pour l'étude de ces sources, seuls les appareils interférentiels, supérieurs aux meilleurs spectroscopes et aux réseaux, conviennent. Les expériences dont nous allons parler ont été faites avec nos méthodes de spectroscopie basées sur l'emploi des franges des lames argentées, qui permettent de rozV et d'étudier directement les composantes au point de vue de leur longueur d'onde et de leur éclat.
A. Flammes, — Nous ne dirons que quelques mots des flammes, presque seules employées autrefois, et qui constituent une source extrêmement médiocre ; le nombre des métaux qui peuvent être utilisés est très restreint. La lumière est très instable, généralement faible, la source très étendue, de sorte que l'éclat intrinsèque est peu élevé. Le sodium si usité autrefois est en particulier un mauvais étalon ; le fait que les raies D sont difficiles à séparer et sont facilement renversables est un grand inconvénient dans bien des cas.
B. Gaz ou vapeurs illuminés électriquement, — Ce mode d'illumination est déjà ancien : c'est celui des tubes de Geissler ; MM. Michelson et Morley ont reconnu les remarquables propriétés de la lumière émise par ces tubes, qui, lorsqu'ils contiennent des vapeurs métalliques, émettent un nombre relativement faible de radiations très fines, donnant des interférences avec des différences de marche très considérables.
Ces tubes à gaz présentent des particularités intéressantes; un même tube peut fournir des spectres très différents suivant les conditions d'alimentation électrique. Ces variations sont sans doute liées
à des différences de température du gaz illuminé ; la température doit être beaucoup plus élevée dans le cas de décharges durant très peu que dans celui de décharges relativement lentes ; c'est ainsi que rinterposition d'un condensateur avec une distance explosive diminue la finesse des raies, tandis que Talimentation par courant alternatif ou même par courant continu donne des radiations d'une finesse remarquable. Lorsque la décharge se fait sans être disruptive, on a seulement les raies de basse température. Avec un condensateur et une distance explosive, le spectre se rapproche de celui que donne Tétinôelle d'induction éclatant dans l'air ; il est rationnel de penser que la température est alors bien plus élevée, la dépense d'énergie se faisant dans un temps beaucoup plus court; les raies sont alors moins fines.
L'addition d'un condensateur faisant apparaître un certain nombre de raies nouvelles, nous nous sommes demandés si le mode d'excitation n'aurait pas une influence sur celles des raies qui subsistent dans tous les cas. Les points à examiner étaient les suivants : quelle est l'influence du mode d'alimentation du tube sur la longueur d'onde, la finesse des raies, la constitution de celles qui se présentent comme composées de plusieurs radiations et en particulier sur Téclat relatif des composantes.
Nous n'avons jamais observé de véritable variation de longueur d'onde tant sur la composante principale que sur les secondaires. Par contre, dans les raies complexes, comme la raie verte du mercure, nous avons constaté des variations sensibles dans les intensités relatives des diverses composantes : ce résultat peut avoir une certaine importance, car la longueur d'onde d'une radiation multiple, observée au moyen d'un appareil qui n'en sépare pas les diverses composantes est une longueur d'onde moyenne qui n'est constante qu'autant que la position et l'éclat relatif des composantes sont fixes.
Enfin la finesse des raies est sujette à de grandes variations avec le procédé d'alimentation électrique du tube. Cette étude nous a conduit à des progrès sensibles au point de vue de la finesse des raies et, par suite, de la production des interférences à grande différence de marche.
1° Bobine avec condensateur en dérivation sur le secondaire, — Nous ne reviendrons pas sur les résultats obtenus en actionnant le tube par la bobine seule ; ils ont été décrits à maintes reprises et notamment par M. Michcison.
SOURCES DE LUMIÈRE MONOGHROM ATIQUE 375
Si Ton place en dérivation sur le tube un condensateur, avec une distance explosive de quelcpies millimètres sur Uun des fils de communication, on substitue la décharge du condensateur à celle de la bobine. On fait ainsi apparaître une série de raies nouvelles : un tube à cadmium donne toutes les raies de la lampe à cadmium de M. Hamy ; celles des raies qui existaient déjà sont fortement élargies, et leur lumière ne peut produire d'interférences à grandes différences de marche. Enfin dans le cas de raies multiples Téclat des composantes secondaires est accru, ce qui peut produire une altération de la longueur d'onde moyenne.
Des résultats de cette nature peuvent expliquer le désaccord qui existe entre le nombre trouvé par M. Hamy pour le rapport des longueurs d'onde des raies rouge et verte du cadmium, et celui qu'indique M. Michelson, et que nous avons toujours trouvé exact.
On obtient aussi des raies élargies par les décharges à haute fréquence, dispositif de M. d'Arsonval. Une machine deHoltz ne donne qu'une lumière très faible quand on l'emploie seule; avec un condensateur, elle donne le même résultat que la bobine.
11 semble résulter de ce qui précède que, pour obtenir des raies fines et de longueur d'onde bien déterminées, il faut éviter toute discontinuité dans la décharge. La bobine même sans condensateur est loin de satisfaire à cette condition. Ces considérations nous ont amenés à essayer d'autres modes d'alimentation.
2" Courant alternatif. — On obtient déjà de meilleurs résultats par l'emploi du courant alternatif sinusoïdal de tension suffisamment élevée. Les raies obtenues sont plus fines que dans le cas de décharges de bobines. En outre, la lumière est très fixe, les tubes durent en général plus longtemps, et Ton est débarrassé de l'interrupteur toujours sujet à mal fonctionner.
Le courant nécessaire n'est que de quelques millièmes d'ampère, mais il faut une tension d'environ un millier de volts; l'emploi d'un petit transformateur est extrêmement pratique, on peut l'actionner par un petit convertisseur d'égale puissance, l'ensemble constitue alors une installation commode et simple, c'est celle que nous employons le plus souvent; le fonctionnement du tube est parfaitement régulier et nous en avons toute satisfaction.
3* Courant continu, — Les meilleurs résultats, au point de vue de la finesse des raies et de la faiblesse des composantes secondaires, nous ont été fournis par la lumière obtenue en reliant les deux élec-
trodes du tube à une source de courant continu, présentant une différence de potentiel de 7 à 800 volts au moins. Nous employons une batterie de 500 petits accumulateurs de 0,4 ampère-heure de capacité, qui peuvent maintenir la décharge pendant très longtemps, puisque le courant nécessaire n'est que de 3 à 4 milli-ampères. Les éléments ont été construits au laboratoire et sont rechargés par groupes de iOO.
L'allumage du tube nécessite souvent une différence de potentiel plus élevée que celle qu'il faut pour l'alimentation ; aussi avons-nous intercalé, d'une manière permanente dans le circuit, l'appareil d'induction connu sous le nom de coup de poing de Breguet, de telle sorte qu'en le faisant fonctionner la force électromotrice produite s'ajoute à celle de la batterie. Les quelques milliers d'ohms des bobines de l'appareil traversés par un courant de 3 à 4 milli-ampères ne font perdre qu'un nombre de volts insignifiant. Pour régler le courant, on intercale, en outre, une résistance constituée par un tube plein d'eau dans lequel plongent deux fils de cuivre dont on peut régler la longueur immergée.
La lumière obtenue est parfaitement fixe, facile à régler ; les raies sont extrêmement fines. Les quatre raies du cadmium nous ont permis de produire des interférences visibles respectivement aux différences de marches suivantes :
Raie rouge 28 centimètres, soit 435.000 longueurs d'onde
Raie verte....... 24 — 472.000 —
Raie bleue 20 — ' 417.000 —
Raie violette. .. . i6 — 342.000 —
Il est à remarquer que, étant donnée la faiblesse de la raie violette et l'éclat de la verte, on peut presque considérer comme identiques les nombres de longueurs d'onde indiqués ci-dessus.
Avec la raie verte du mercure, nous avons encore observé des interférences pour une différence de marche de 43 centimètres, soit 790.000 longueurs d'onde. Ce résultat conduit à penser que le mouvement lumineux peut être regardé comme régulier pendant près de 1.000.000 de périodes.
L'extrême finesse des raies que donne le courant continu facilite toutes les observations d'interférences à grande différence de marche ; c'est ainsi que les coïncidences des raies verte et rouge du cadmium sont encore o'^crvables avec des différences de marche de i8 centi-
mètres, ce qui permet de mesurer sans intermédiaire des épaisseurs de 9 centimètres.
En résumé, Temploi du courant continu pour l'obtention de phénomènes d'interférences à très grandes différences de marche est recommandable au point de vue de la finesse des raies et de Téclat relativement faible des composantes. La simplicité sans doute beaucoup plus grande des phénomènes de décharge et Tabsence de troubles violents dans celle-ci sont sans doute liées à ces propriétés. Aussi considérons-nous ce mode d'alimentation comme le meilleur chaque fois que la longueur d'onde devra s'introduire comme étalon de longueur,
C. Etincelle (T induction. — On peut, en provoquant la décharge d'une bobine entre des pôles des différents métaux et en mettant en dérivation un condensateur, obtenir le spectre de presque tous les métaux. La décharge se fait à température très élevée dans ces conditions, ainsi qu'en témoigne la présence dans le spectre des raies de l'air. Les raies sont toujours larges et ne sauraient donner d'interférences qu'avec des différences de marche petites.
Tout récemment M. Hemsalech a étudié ee qui se passe quand on introduit dans le circuit de décharge une self-induction ; il a produit ainsi un allongement delà période delà décharge, toujours oscillante même quand il n'y a pas de bobine : il en résulte un abaissement de la température, l'énergie transformée en chaleur l'étant dans un temps plus long. Cet effet se traduit par la disparition des raies de l'air et des raies de haute température des métaux. La décharge est moins régulière que dans les tubes, étant disruptive, et les raies obtenues sont beaucoup moins fines que dans ce cas, tout en l'étant plus que lorsqu'il n'y a pas de self-induction.
Au point de vue des interférences à grandes différences de marche, l'étincelle d'induction fournit une source absolument inutilisable, sans qu'il faille lui dénier de précieuses qualités, facilité d'emploi, possibilité de s'appliquer a tous les métaux, à l'état métallique, ou même à l'état combiné, solide ou liquide.
D. Arc électrique» — Pour obtenir dans la lumière de l'arc électrique les raies d'un métal, il faut que la vapeur qui se trouve dans l'arc soit celle du métal que l'on veut étudier. Le métal peut être introduit de deux manières, soit en produisant l'arc entre des morceaux du métal lui-même, soit en employant des charbons creux dans l'intérieur desquels on place un morceau du métal, ou un sel aussi
réfractaire que possible. Le premier procédé convient pour les métaux peu fusibles, tels que le fer ; le second, pour les corps fusibles ou volatils.
Les spectroscopistes de Técole américaine font un fréquent usage de cette source; en France, elle est beaucoup moins répandue et mériterait d'être plus employée, quoi qu'elle ne présente pas tous les caractères de la stabilité. Elle est fort brillante, mais son éclat, souvent fort variable d'un instant à l'autre, est un obstacle à son usage, surtout si l'on opère par observation directe et non par photographie. Avec certains métaux on a des raies assez fines : l'arc au fer, par exemple, donne des interférences au-delà de 10 millimètres de différence de marche, pour certaines raies tout au moins. Son spectre peut fournir un ensemble de points de repère ; nous avons déterminé les longueurs d'onde d'un certain nombre de ces raies ; ces résultats seront donnés dans un mémoire ultérieur.
FiG. 1.
L'arc produit entre un bain de mercure comme électrode positive, et un crayon de charbon comme électrode négative, nous a donné de très bons résultats, pour les interférences à petites différences de marche. L'appareil tel qu'il est construit par M. Pellin est représenté par la figure ci-contre [fig, 1). La lumière obtenue est très brillante, se prête bien aux projections en lumière monochromatîque, très stable; grâce à la présence d'une raie violette, on peut opérer par
photographie ; il existe même une ou plusieurs raies ultra-violettes dont il est nécessaire de se débarrasser ; on le peut facilement en interposant sur le trajet du faisceau une cuve contenant une dissolution de sulfate de quinine.
L'intensité du courant est de 8 à 10 ampères ; le voltage, d'une trentaine de volts.
FiG. 2.
On obtient des résultats bien supérieurs en produisant Tare dans le vide; les raies sont beaucoup plus fines, puisque nous avons pu, toujours avec le mercure, obtenir dans ce cas des anneaux avec une différence de marche de 22 centimètres, correspondant à la 400.000* frange. L'arc au mercure dans le vide a été découvert et étudié par M. Arons; sous la forme extrêmement commode que nous lui avons donnée fig, 2, il consiste en une ampoule de verre contenant du mercure jusqu'au tiers de sa hauteur ; à l'intérieur de cette ampoule se trouve soudé un tube de verre fermé à sa partie inférieure ; du mercure remplit ce tube, il n'y a pas communication enlre les deux masses mercurielles séparées par la tranche du tube. Des contacts sont pris par des fils de plaline avec les deux masses. Le vide cathodique est fait dans l'ampoule; pour allumer l'arc, il suffit d'agiter légèrement l'appareil, les deux mercures viennent au contact, puis se séparent par capillarité, et l'arc s'allume. Au bout de quelques instants il se présente comme une houppe blanchâtre lumineuse ; le courant doit être alors de 3 à 4 ampères, le voltage aux bornes ne dépasse pas 20 volts ; mais, pour avoir de la stabilité,
il faut ralimenter avec une source d'au moins 30 volts et intercaler une résistance dans le circuit. L'intensité lumineuse peut s'élever à i carcel, et, comme la source est très petite, Téclat intrinsèque est très élevé, ce qui, comme nous Tavons dit, est une excellente condition. Le fonctionnement de Tappareil ne nécessite aucune surveillance, même pour des expériences de longue durée.
Le spectre de cette source est identique à celui des tubes de M. Michelson à vapeur de mercure; en laissant de côté quelques raies peu brillantes, il comprend dans la partie visible une raie violette, une verte et deux jaunes, dont les longueurs d'onde sont :
La constitution de la raie verte est la même que celle des tubes de M. Michelson. Une des composantes est très prédominante.
Pour utiliser cet arc comme source de lumière monochromatique, il faut isoler Tune des radiations. Pour éliminer la verte et*la violette, une cuve de quelques millimètres d'épaisseur contenant une dissolution d'éosine convient parfaitement, la lumière des raies jaunes passe seule ; on l'emploiera pour observer les dédoublements ou recompositions de ces raies. Pour éliminer les raies jaunes, on interposera une cuve contenant une solution saturée de chlorure de didyme, qui présente une bande d'absorption juste pour ces longueurs d'onde : une cuve contenant une solution de chromate neutre de potasse élimine la raie violette ; la superposition de ces deux cuves ne laissera donc passer que la raie verte. La cuve de chromate, employée seule, permettra d'observer les superpositions ou dédoublements de la raie verte avec les jaunes; cette observation sera utile pour les mesures de longueur.
Enfin la présence de la raie violette permet d'opérer par photographie ; comme pour l'arc dans l'air, il faut se débarrasser des raies ultra-violettes, en interposant une cuve contenant une solution de sulfate de quinine dans l'acide sulfurique.
Frappés de la valeur de l'arc au mercure dans le vide, nous nous sommes demandés si l'on n'améliorerait pas aussi l'arc entre métaux solides en la faisant jaillir dans le vide.
Il ne fallait pas songer à produire un arc d'une manière permanente, à cause des phénomènes de transport de matière qui accompagnent le fonctionnement de l'arc à courant continu ; d'autre part, l'arc à courant alternatif ne peut être entretenu à basse tension entre
métaux ; nous avons réussi à tourner cette difficulté en produisant un arc discontinu ; l'appareil comprend une pièce fixe permettant de saisir un morceau du métal à étudier, cette pièce est en communication avec le pôle + de la source ; l'autre pôle est relié à une sorte de doigt amovible qui peut être en différents métaux et qui, en général, dans nos expériences est en fer enveloppé d'une feuille d'argent ou de cuivre. Ce doigt est porté à l'extrémité d'un ressort muni d'une masse de fer qui se trouve devant le noyau d'un électro-aimant, dont la bobine est intercalée dans le circuit de l'appareil. A l'état de repos le doigt est en contact avec le métal de la pince; dès que Ton ferme
Fio. 3.
le circuit, le contact est rompu et un àrc jaillit entre la pince et le doigt : le doigt étant attiré tant que le courant passe et sa distance à la pince augmentant sans cesse, il arrive un moment où l'arc s'éteint ; le doigt revient alors au contact avec la pince et les phénomènes se reproduisent comme précédemment. Le mouvement du doigt est identique à celui d'un trembleur de sonnette. L'appareil tout entier, bobine comprise, est enfermé dans une enceinte métal* lique fermée à la partie antérieure par une glace, dans laquelle on
faille vide. Dans certaines expériences nous avons employé un ballon. L'appareil est construit par M. Jobin. Il est représenté par la fig, 3.
Nous avons appliqué cette source à Tétude de quelques raies de Targent, du cuivre, du zinc; elle nous a permis, en employant un alliage de sodium et d'argent, de faire Tétude de la constitution des raies jaunes du sodium. Les résultats relatifs aux longueurs d'onde sont consignés dans le tableau ci-joint.
En résumé, nous avons montré la possibilité d'améliorer encore le fonctionnement des tubes de M. Michelson, d'employer comme source monochromatîque intense l'arc au mercure de M. Arons, modifié par nous, d'utiliser les raies d'un certain nombre de métaux pour les interférences à grandes différences de marche dans l'arc dans le vide, et, par suite, en en mesurant les longueurs d'onde, de créer de nouveaux points de repère dans le spectre. Les longueurs d'onde indiquées ci-dessous sont rapportées à celles qu'a déterminées M. Michelson. Dans le tableau ci-joint nous avons indiqué les longueurs d'onde des raies du cadmium, bien qu'elles soient dues à ce savant, pour former un tableau complet; nous avons indiqué, en outre, la source sur laquelle la mesure a été faite, ce qui est important comme nous Tavons dit, pour les raies à composantes.
MeUl
Source
Longueur d'onde
Observateurs
Mercure. . . ,
arc dans le vide
Pérot et Fabry.
Zinc
. trembleur dans le vide . . .
Zinc
Cadmium..
. tube
Michelson.
Zinc
. trembleur dans le vide . . .
Pérot et Fabry,
Cadmium..
. tube
Michelson.
Cuivre
. trembleur dans le vide . . .
Pérot et Fabry.
Cuivre
Argent
Cuivre
Mercure . . .
. tube
Argent
. trembleur dans le vide . . .
Mercure . . .
tube
Cuivre
. trembleur dans le vide . . .
Cuivre
Mercure . . .
. tube
Sodium
. flamme
Sodium
Zinc
. trembleur dans le vide. .
Caiimium . .
. tube
Michelson.
Lithium . . .
. flamme
Pérot et Fabry
