L. Marchis
WIEDEMANN'S ANNALEN 5i
J. STARK. — Ueber Stromverzweigung an Zwischenkôrpen (Sur la distribution
du courant entre deux électrodes]. — P. 245.
L'auteur résume les travaux antérieurs ainsi que des recherches personnelles et montre comment on peut en expliquer simplement les résultats au moyen de considérations théoriques difûcilement résumables. Ch. Maurain.
J.-A. ERSKINE. -^ Ueber die gegenseitige Wirkung zweier Stromkreise und ihre Anwendung auf die Bestimmung der Dielectricitâtsconstanten (Sur Tinfluence réciproque de deux circuits ; application à la détermination des constantes diélectriques des liquides). — P. 269.
Le principe de la méthode consiste à mesurer une capacité intercalée dans le circuit secondaire en la remplaçant par une capacité mesurable qui produise le même effet. Le circuit primaire comprend un condensateur chargé par une machine de Holtz ou de Voss, an micromètre à étincelles et une bobine ; le secondaire, une bobine induite, une autre petite bobine dans laquelle on place une aiguille aimantée, et un condensateur de capacité C. On fait passer un nombre fixe de décharges (six), et on mesure la désaimantation de Taiguille aimantée. Si on fait varier C, les autres conditions restant les mêmes, la désaimantation varie. La capacité étant constituée par un condensateur cylindrique à air, on observe une certaine désaimantation ; on remplace alors ce condensateur par un condensateur à plateaux de Kohlrausch ; on fait varier la distance des plateaux jusqu à ce que la désaimantation observée soit la même que précédemment; on calcule la capacité d'après la distance des plateaux, et on a ainsi la capacité du condensateur cylindrique à ain On mesure de même la capacité du même condensateur après avoir placé un liquide entre les armatures. Le rapport des nombres trouvés dans le deuxième et le premier cas donne la constante diélectrique du liquide.
L^auteur discute d'abord les conditions théoriques du problème de manière à chercher les conditions les plus favorables aux expériences; il trouve ainsi que M^ doit être faible par rapport à L^Lg, pour qu'à une certaine variation de C corresponde un3 notable variation de Famplitude du courant oscillant secondaire; il réalise ceci en plaçant la bobine induite non pas à Tintérieur de la bobine inductrice, mais sur le prolongement de celle-ci.
52 WÎEDEMANN'S ANNALEN
L'amortissement doit être sensiblement le même dans les deux expériences de comparaison, ce qui empêche d'appliquer la méthode à des liquides absorbants.
L'auteur renvoie pour les détails sur l'emploi de l'aiguille aimantée comme « indicateur » du courant secondaire à un travail antérieur (') ; il obtient une aimantation assez forte de ces petites aiguilles (longueur : i centimètre environ), en les plaçant entre deux fils de fer qui diminuent énormément le champ démagnétisant.
Voici les résultats obtenus :
Poids Substances. spécifique.
Benzine 0,873
Xylène (vieux) 0,857
Xylène (réc. pr.) 0,851
Toluène 0,858
Cymol 0,852
Pétrole 0,789
Sulfure de carbone 1,239
Essence de térébenthine commerciale »
Essence de térébenthine droite. 0,853
Essence de térébenthine gauche. 0,857
CoDst&nta
Température.
diélectique
Ch.
Maurain.
E. A3CHKINASS. — Theoretisches und Experimentelles uber den Cohârer (Recherches théoriques et expérimentales sur le cohArer). — P. 284.
Après avoir passé en revue les principaux travaux relatifs à cette question et rappelé qu*il a trouvé le phénomène fondamental indépendamment de M. Branly quelques années après lui (^),rauteur discute les différentes explications qui en ont été proposées en exposant, à propos de chacune d'elles, ses propres expériences. Il trouve ces explications peu satisfaisantes.
On a d'abord pensé, d'après Lodge, à l'action de petites étincelles produites, sous Tinfluence de la décharge extérieure, entre les particules métalliques ; ces petites étincelles pourraient soit améliorer les contacts en changeant la position des particules, soit établir
(i) E. Branly, C. R. de VAcad. des Se, t. CXI, p. 783; 1890.; — E. Aschkiitass, Verh. d. Vhys. gesellsh. zu Berlin, Jahrg. Xlll, p. 103 ; 1894.
Ç-) J.-.4. Erskink, Wied. Ann., t. LXII, p. 145; 1897; — Joui^nal de physique^ 3- série, t. Vil, p. 112; 1898.
WIEDEMANN'S ANNALEN 53
entre elles des communications par les poussières métalliques arrachées aux particules. Or M. Branly(^) a observé, dans quelques expériences faites avec du verre platiné, une aufjfmentation de résistance sous Faction des décharges extérieures (dans d'autres expériences, la résistance du dépôt de platine n'était pas modifiée) ; avec du bioxyde de plomb il obtenait dans tous les cas une augmentation de résistance; M. Aschkinass trouve un autre corps, le sulfure de cuivre, donnant lieu au même phénomène. Ces faits lui semblent ne pas s'accorder avec Texplication de Lodge, non plus qu'avec celle d'Auerbach (') qui fait intervenir des vibrations mécaniques et une sorte .de force d'adhésion maintenant de nouvelles positions d'équilibre pour lesquelles le contact serait meilleur.
Une autre objection à l'explication de Lodge provient de ce que le phénomène n*est pas modifié quand on place le « cohârer » dans uh espace où on a fait un vide suffisant pour que les décharges électriques ne passent plus.
On pourrait songer à expliquer l'augmentation de résistance observée avec le bioxyde de plomb par exemple, par une action chimique superficielle, produite à la faveur de l'élévation de température due aux étincelles ; le bioxyde de plomb se transforme, en efTet, sous Faction de la chaleur, en minium, qui est moins bon conducteur que lui; mais M. Aschkinass montre, par des expériences directes, qu'il faut une élévation de température considérable et de longue durée pour produire une variation notable de la résistance, effet qu'on ne peut guère attribuer aux étincelles.
L'action fondamentale observée dans le cohârer, c'est-à-dire une diminution de la résistance, pourrait encore s'expliquer par la destruction de la couche mauvaise conductrice d'oxyde qui se trouve à la surface des particules métalliques ; on ne doit pas alors pouvoir obtenir cette action avec des métaux non altérables ; en effet l'auteur n'a obtenu aucune variation, sous l'influence des décharges, dans la résistance de poudres d'argent ou de platine; mais, d'autre part, il obtient un bon cohârer avec de la limaille de cuivre dont la surface venait d'être bien purifiée par immersion dans l'alcool méthylique après chauffage au rouge ; de plus, il a construit un cohârer au moyen de deux pièces de cuivre dont les surfaces sont amenées très
(ï) E. BRA5LT, Lum, EL, t. XL, p. 5H ; 1891.
(-) AoBRBACH, Wied. Ann,^ t. LXIV, p. 611 ; 1898 ; — Journal de physique, 3* série, t. Vil, p. 439; 1898.
54 WIEDEMANN'S ANNALEN
près Tune de Tautre; dans Tair, ces surfaces paraissent nettement oxydées; mais on ne saurait attribuer à cette couche d'oxyde un rôle prépondérant; car Teffet était exactement le même quand les deux pièces de cuivre étaient maintenues dans de Talcool méthylique où on les avait plongées aussitôt après les avoir chauiTées.
M. Aschkinass décrit ensuite quelques expériences montrant que les gaz qui peuvent se trouver condensés à la surface du métal ne jouent aucun rôle dans le phénomène.
11 étudie ensuite, après plusieurs physiciens (^)» Tinfluence d'une élévation de température : le cohârer fonctionne aussi bien à une température "plus élevée que la température ambiante qu'à . cette température même ; l'effet d'une élévation de température suffisante est de ramener, comme le ferait un choc, le cohârer à son état primitif, lorsqu'il a été impressionné par une décharge ; c'est d'ailleurs seulement l'amplitude de la variation de température qui importe : supposons que la température ambiante étant Z^, une élévation de température jusqu'à t^ > Iq soit insuffisante pour ramener le cohârer à son état primitif; on pourra obtenir cet effet en le refroidissant d'abord à <j<<0, pourvu que l'intervalle t^ — t^ soit suffisant.
Dans des expériences faites avec un cohârer formé de petites lamelles d'étain, M. Aschkinass a observé que l'action des étincelles ne se produit que si la force électromotrice existant dans le circuit du cohârer est supérieure à une certaine valeur.
M. Aschkinass rappelle enfin que M. Branly a montré la production d'une action analogue à celle des étincelles sous Taction de chocs faibles et répétés, un choc trop fort ramenant, au contraire, la résistance de la limaille métallique à sa valeur primitive, et indique des expériences analogues de MM. Âuerbach et Drude, et de lui-môme. Il resterait à préciser, par l'expérience, les différences et les analogies entre le mode d'action des ondes électriques et celui des ondes acoustiques. Ch. Maurain.
R. WAITZ. — Wirkung eines Spaltes auf Ilertzs'che Wellen (Action d*une fente
sur les ondes hertziennes}. — P. 308.
Ce travail est une extension des résultats obtenus par M. Latrille. On a vu en particulier que si, entre un excitateur et un résonateur, on
(1) Voir Lbppik, Wied. Ann., t. LXV, p. 888; 1898; — Journal de physique^ 3* série, t. VU, p. 781 ; 1898.
WIEDEMANN'S ANNALEN 55
place une fente normale à Taxe de Texcitateur, Ténergie électriqae reçue par le résonateur augmentait avec la longueur de la fente ; Tauteur a montré que cette énergie passait par des maxima et des minima, quand on faisait croître la longueur de la fente.
Il explique ce fait en admettant que, sur les bords de la lame, il se forme une onde stationnaire qui est déterminée parles dimensions de la fente ; elle produit son eiïet maximum quand la longueur de la fente est égale à la longueur d'onde du résonateur, un minimum sensiblement nul quand elle a une longueur double, ce qui correspondrait à un nœud des deux ondes stationnaires au milieu de la fente, c'est-à-dire au voisinage de la région où le résonateur est placé.
D'après cette explication et dans le dernier cas, le résonateur doit
indiquer une onde plus intense quand on le déplace vers le -r de la
longueur totale de la fente, c'est-à-dire vers un ventre de l'onde stationnaire.
L'expérience confirme cette conclusion ; de plus, quand on jette un
pont vers le - de la longueur de la fente, on annule l'action ; si on
jette le pont vers la moitié, l'action ne change pas.
Une surface métallique percée d'une fente a aussi pour effet de supprimer les actions perturbatrices de la bobine de Ruhmkoriï; le résonateur employé était le résonateur rectangulaire avec électromètre à quadrants de Bjerkness.
R. SWYNCBDAUW.
E. WIEDEMANN et G.-G. SCHMIDT. — Electrische und thermische Messungea an Entladimgsrdhren (Mesures électriques et thermiques avec des tubes à décharge). — P. 314.
On se demande d'abord si, en faisant traverser un tube à vide par le courant d'une batterie d'accumulateurs à haute tension ou par le courant d'une machine à influence, on obtient des résultats comparables entre eux.
En mesurant le potentiel Y en différents points du tube à décharge à Az et dans la région de lumière positive (positive Lichsaûle) par des sondes convenables en platine réunies à un électromètre à qua>
(î) ^ried,Ann., t. XLV, p. 408; 1898; —J.de Phys., 3- série, t. VII, p. 560; 1898,
drants et la distance e de deux sondes consécutives, on peut évaluer
les gradients du potentiel (potentialgradient) — en diverses régions
du tube.
On obtient des résultats identiques avec une batterie d'accumulateurs de 1.000 élénjents et une njachine de Tœpler à 20 plateaux, les légères différences observées sont imputables aux variations inévitables du courant de la machine à influence.
On peut déduire le gradient du potentiel dans un tube par des mesures calorimétriques, en écrivant que le travail produit par la chute d'une quantité d'électricité g' de V volts se convertit intégralement en chaleur; on obtient ainsi des résultats entièrement comparables à ceux fournis par la méthode électrométrique.
Le gradient du potentiel dans un gaz de pression donnée, déduit par l'une ou l'autre de ces méthodes, est sensiblement indépendant de la largeur du tube et de la forme de la décharge.
En éclairant les sondes et l'espace qu'elles comprennent par la lumière ultra-violette, au travers de la fenêtre de quartz d'un tube à
vide, on n'observe pas de variation du gradient (une variation de
j^ aurait été visible).
On sait, par des recherches antérieures de E. Wiedemann, que, dans un tube à décharge à pression suffisamment faible, le dégagegement de chaleur est très variable, quand on va de la cathode à l'anode ; il est très intense à la cathode, diminue et passe par un minimum dans l'espace obscur, puis augmente de nouveau et atteint un maximum dans la première couche brillante qui suit l'espace obscur (Glimmlicht), diminue ensuite pour augmenter de nouveau dans la lumière positive.
Le gradient du potentiel varie suivant une loi toute différente ; il passe par un minimum dans la couche brillante (Glimmlicht) ; des mesures sont faites sur le même tube.
Si donc, dans la lumière positive, le dégagement de chaleur provient uniquement du travail électrique qui s'effectue dans cette région, dans la première couche brillante (Glimmlicht) le dégagement de chaleur est plus grand que celui qui correspond au travail électrique consommé en cette région; il provient, en outre, de l'absorption des rayons émis par la cathode.
(») Vfied, Ann„ t. XX, p. m ; 1883.
WIEDEMANN'S ANNALEN 57
Le rôle de soupape électrique des tubes à décharge avec entonnoir ne s'observe que dans les décharges discontinues.
Avec le miroir tournant on a observé que la partie du tube à entonnoir contigûe à Tanode est lumineuse avant les parties plus voisines de la cathode, comme si la décharge lumineuse se propageait de Tanode à la cathode avec une vitesse de 200 mètres par seconde ; cette propagation n'est pas vraisemblable, car il y a toujours de la lumière au voisinage de Tentonnoir.
Au moyen d*un électro-aimant convenablement placé, on rétrécit le diamètre de colonne lumineuse positive, et ce rétrécissement produit une augmentation du potentiel explosif.
R. SWYNGEDAUW.
K. WESENDONGK. — Ueber Spitzenentladung durch schnell alternirende electriscbe Strôme (Sur la décharge par les pointes avec des courants alternatifs à haute fréquence). — P. 341.
Une plaque métallique placée devant une pointe chargée par des courants alternatifs à haute fréquence (courants de Testa ou autres) se chargée toujours positivement.
On a répété ces expériences en lançant le courant de décliarge d*une bouteille de Leyde, chargée par une machine de Yoss, à travers un excitateur et un fil dont l'extrémité est au sol ; ce fil porte une pointe en face de laquelle on place une plaque métallique en communication avec un électroscope à feuilles d'or.
Si on augmente la self- induction du fil de façon à rendre le courant de décharge oscillatoire et faiblement amorti, on observe Teffet cité précédemment ; en diminuant la self-induction, on peut obtenir des charges de Télectroscope variables avec le signe de Félectrisation du pôle isolé de Texcitateur.
Certains résultats sont néanmoins incertains.
R. SWYKGEDAUW.
R. STRAUBEL. — Ueber einen Abbildungsfehler beim Prism (Sur un défaut
de représentation par le prisme). — P. 346-349.
Un petit objet plan, situé dans un plan parallèle aux arêtes d'un prisme, donne, par réfraction, une image nette et plane, si les rayons qui forment Tirnage traversent le prisme au voisinage du minin^m
de déviation. Mais il n'y a pas symétrie entre les rayons qui ont traversé le prisme près de Tarète et ceux qui Tont traversé près de la base ; il en résulte que le plan de l'image n'a pas la même inclinaison sur le faisceau réfléchi que le plan de Tobjet sur le faisceau incident. Cette remarque, facile à vérifier sur un goniomètre où Ton mettrait la fente du collimateur dans une direction perpendiculaire à sa direction ordinaire, suffit à expliquer diverses particularités que présente Tobservation au dilatomètre de Abbe.
R. STRÂUBEL. — Ein BeleuchtuDgsapparat ffjr monochromatisches Licht mit festen Spalten (Eciairement en lumière monochromatique avec des fentes fixes). — P. 350-352.
Dans un spectroscope, une fente mince mise à la place du réticule de la lunette donne un eciairement monochromatique.
Pour faire varier à volonté la couleur sans toucher au réglage du speclroscope, ce qui est souvent commode, on peut placer sur le trajet des rayons, avant ou après Tappareil dispersif, un appareil formé de deux prismes aigus égaux, accolés par une face, et qui peuvent tourner dans ce plan commun (prismes de diasporamètre).
B. Brunhes.
PROGEBDUIGS OF THE ROYAL SOGIBTT;
T. LXI {suite).
J.-A. FLEMING et J. DEWAR. — On the Dieleclric constants of certain frozen Electrolytes at and above the Température of Liquid air (p. 299 et p. 368) ; — of pure ice glycerin, etc. (p. 3i6) ; - of certain organic bodiês (p. 358) ; — of metallic oxides dissolved or suspended in Ice cooled (p. 368) (Constantes diélectriques d*électroiytes congelés, de la glace pure, de la glycérine, de divers corps organiques, d'oxydes métalliques dissous ou en suspension dans de la glace, à la température de Tair liquide et au-dessus).
Voici quelques-uns des résultats de ce bel ensemble de recherches :
A la température de Tair liquide, la glace, la glycérine, tous les
corps organiques qui ont une constante diélectrique énorme à la
température ordinaire, n'ont plus qu'une constante comprise entre 2 et 3, et normale.
Glace pnre.
Entre — 200**et — 40% la constante de laglycérine varîede3,21 à60; celle de la nitrobenzine seulement de 2,61 à 3,40; celle de Téthylène dibromé de 2,72 à 2,98 ; celle du chlorure de sodium à 10 0/0, de 2,87 à 65,60 entre — 198<» et 92°; celle de Thydrate de potassium à 10 0/0, varie de 63,0 pour — 204*», à 272 pour — 117^4 ; à plus haute température, les mêmes deviennent impossibles à cause de la conductibilité. La conductibilité des éleclrolytes diminue beaucoup quand la température s'abaisse ; elle serait probablement nulle au zéro absolu. A cette température, les constantes diélectriques diiïéreraienl peu, semble-t'il, du carré de Tindice déduit de la formule de Cauchy.
La présence, dans la glace refroidie à la température de Tair liquide, d*hydrate de cœsium, d'hydrate de lithium, d'oxyde de bismuth, d*oxyde d'aluminium, de soufre ou d'or finement divisé, produit une variation faible ou nulle dans son pouvoir diélectrique.
La présence d'une quantité approximativement égale des hydrates de potassium, sodium, rubidium ou des oxydes de cuivre, de fer ou de plomb, produit au contraire un grand accroissement du pouvoir diélectrique de la glace à cette basse température.
Les sels employés par les auteurs peuvent, en définitive, être divisés en trois classes principales :
i^ Ceux qui, ajoutés à l'eau dans les proportions de 5 à 50 0/0, n'affectent pas beaucoup la constante diélectrique de l'eau congelée et qui, à la température de l'air liquide, ont des constantes diélectriques peu éloignées de 2,5. Tels sont le carbonate acide de sodium, le sulfate acide de sodium, le bichromate de potassium, les chlorures de sodium et de baryum, l'iodure de potassium, etc. Cette classe comprend les sels acides et les sels halogènes;
2** Ceux qui, ajoutés à Teau dans les proportions de 5 à 50 0/0, élèvent un peu la constante diélectrique de Teau et produisent des électrolytes congelés ayant, à la température de Tair liquide, des constantes diélectriques comprises entre 3 et 10, celle de la glace pure à la même température étant 2,5. Tels sont le chromate de potassium, le sulfate de sodium, Tacétate de sodium, Talun, Tazotate de plomb. Ce sont des sels fortement oxygénés;
3^ Ceux qui, ajoutés à Teau dans les proportions de 5 à 50 0/0, produisent des électrolytes qui, congelés, ont des constantes diélectriques considérablement plus grandes que celle de la glace pure à la température de Fair liquide, c est-à-dire des valeurs comprises entre 30 et 70. Tels sont : le carbonate, le biborate, Thyposulfite et le silicate de sodium, le phosphate disodique, le ferrocyanure de potassium.
L'étude des courbes paraît mettre en évidence que, à part quelques exceptions, tous les électrolytes congelés auraient, s'ils étaient amenés à une température peu éloignée du zéro absolu, des constantes diélectriques approximativement égales et réduites à une valeur comprise entre 2 et 3. En même temps la résistivité électrique tendrait à devenir infinie.
0. LODGE et B. DAVIES. — Further Note on the Influence of a Magnetic Field on Radiation Frequency (Note sur Tinfluence d'un champ magnétique sur la fréquence de la radiation). — P. 413.
Les auteurs ont étudié le phénomène de Zeeman avec un réseau de Rowland contenant 14.438 traits par pouce. Avec un champ suffisant, ils ont pu non seulement doubler les raies, mais obtenir un triplet et un quadruplet.
W.-J. RUSSELL. — On the Action exerted by certain Metals and other Substances, on a Photographie Plate (Sur faction exercée par certains métaux et autres substances sur une plaque photographique). — P. 424.
L'auteur a répété les expériences de Becquerel et Colson sur Faction des sels d'uranium, du zinc et du cadmium sur les plaques photographiques. Les métaux suivants peuvent également impressionner les plaques photographiques dans l'obscurité absolue: mercure, magnésium, cadmium, zinc, nickel, aluminium, alliage de Wood, plomb, bismuth, étain, cobalt et antimoine.
Le mercure est, selon Tauteur^le métal qui agit le plus activement, Tantimoine est le corps qui agit le moins. L'auteur laisse indécise la question de savoir si ces actions sont dues aux vapeurs émises par les substances ou à des radiations particulières.
J.-N. LOCKYER. — Further Observations of enhauced Lines (Observations de raies
rehaussées). — P. 441.
L*auteur a photographié les spectres de certains métaux dans Tare électrique, déterminé le nombre des raies rehaussées et comparé ces raies avec celles delà chromosphère et de certaines étoiles.
Les raies rehaussées du magnésium (4481,3) et du calcium (H et K) restent faiblement visibles dans les étoiles les plus chaudes, tandis que les raies du fer disparaissent entièrement dans ces étoiles. Ces raies du fer sont plus minces que celles du magnésium et du calcium dans les étoiles dont la température se rapproche des températures les plus élevées.
Dans la chromosphère il y a des raies très rehaussées; ces raies manquent dans le spectre de Frauenhofer. C'est ce qui différencie nettement ces deux spectres.
E.-il. GRIFPITHS. — Note on récent Investigations on the Mechanical Equivalent of Beat (Recherches récentes sur i*équivalent mécanique de la chaleur). —
Il résulte de la comparaison entre les thermomètres de M. Rowland et les thermomètres étalons du Bureau international, que les courbes de MM. Griffiths et Rowland représentant la variation de la chaleur spécifique avec la température sont presque identiques. Les différences entre les courbes de MM. GrifHths et Rowland, d'une part, et celles de MM. Schuster et Gannon, d'autre part, — ces dernières obtenues par des méthodes électriques — ne proviennent pas d'un défaut dans la méthode, mais probablement d une erreur commise dans la mesure des résistances électriques ou des forces électromotrices.
Il résulte de toutes les mesures que Ton peut actuellement utiliser les résultats récemment publiés par M. Reynolds sur la capacité calorifique de Teau entre 0® et 100* C. D'après les résultats corrigés de Rowland, la chaleur spécifique moyenne entre 0* et 100* est sensiblement égale à la chaleur spécifique à 19*.
S. -P. THOMPSON. — Cathode Rays and sonie analogous Rays (Rayons cathodiques et autres rayons analogues). — P. 481.
L'étendue de Tombre cathodique d'un objet dépend de son élat électrique, comme Ta montré Crookcs(*). S'il est électrisé négativement, Tombre se dilate; s'il est électrisé positivement, Tombre se contracte. L'élargissement ou la contraction sont d'autant plus forts que le degré du vide dans le tube est plus élevé. Pour un objet étroit électrisé positivement, la contraction peutôtre telle que les bords lumineux se rapprochent, se superposent, puis se recouvrent de façon à produire une tache brillante au lieu d'une ombre. La dilatation et la contraction ne sont pas égales. Elles dépendent, en outre, de la nature conductrice ou non conductrice de la surface de l'objet électrisé. Le phénomène de clapotement que Ton observe lorsque le faisceau cathodique frappe les parois d'un tube de Crookes est dû à la déflection électrostatique des rayons par le verre électrisé.
Lorsque des rayons cathodiques tombent sur une anticathode antérieure, cette dernière émet des rayons qui jouissent des propriétés suivantes : ils excitent la fluorescence du verre ; ils produisent une ombre derrière les objets ; ils sont déviés magnétiquement et électrostatiquement. Mais ils ne donnent plus naissance à des rayons Rôntgen, lorsqu'ils tombent sur le verre. Ils ne suivent pas les lois de la réflexion spéculaire ni de la réflexion diffuse ; mais ils sont émis de la surface anticathodique suivant une loi anormale rappelant celle des rayons Rôntgen. L'auteur appelle ces radiations : rayons paracathodiques ; elles peuvent être émises soit par une anticathode, soit par une surface neutre.
Si des rayons cathodiques ordinaires tombent sur un écran perforé électrisé négativement, ou passent à travers une cathode tubulaire, il émerge de nouveaux rayons appelés diacathodîques qui diffèrent des rayons ortho ou paracathodiques. Ils sont constitués par un cône bleu pâle, non dévié par l'aimant; ils ne produisent pas la fluorescence ordinaire du verre, mais une fluorescence orange (pour le verre à la soude). Ils forment des ombres qui ne varient pas lorsque les objets sont électrisés.
(») Philos. Trans,, 1879, Part. II, p. 648.
PROCEEDINGS OF THE ROYAL SOCIETY 6:j
Lord KELVIN, M. MACLEAN et A. GALT. — Electriflcation of Air, of Vapour of Water and of other Gases (Electrisation de Tair, de la vapeur d'eau et d'autres gaz). — P. 483.
Le présent mémoire donne la description complète d'une longue série d'expériences poursuivies pendant trois ans et dont les premières avaient été communiquées à la Société Royale (M. Les auteurs avaient montré que Tair s'éleclrise lorsqu'on y fait tomber des gouttes d'eau. Ils ont mesuré cette electrisation par trois méthodes :
1** Observation de Tétat d'électrisation d'une substance recevant une quantité d'électricité égale et de signe contraire à celle prise par air;
2® Observation de Télectrisation d'un vase métallique isolé dans lequel on introduit de l'air électrisé ou dont on en retire ;
3* Observation de l'électricité prise à l'air par le filtre. électrique.
La pfemière méthode a été employée dans les expériences déjà décrites. Elle a montré que l'air et d'autres gaz s'électrisent lorsqu'on les fait barboter à travers de l'eau ou à travers des solutions salines, acides ou alcalines. L'électrisation de Pair ayant barboté dans Peau pure est négative.
La deuxième méthode a permis de déterminer, en valeur absolue, la quantité totale d'électricité produite dans une masse donnée d*air électrisé, et aussi la plus grande electrisation qui puisse être communiquée à une grande quantité d'air par des pointes reliées à une machine électrostatique. Dans l'air, les auteur sont trouvé 3,7 X 10 "* unités électrostatiques C. G. S. par centimètre cube comme densité électrique maximum ; mais, avec une flamme d'hydrogène électrisée ils ont trouvé une densité de 32 X 10-^ unités C. G. S. dans Tair.
La troisième méthode n'a pas donné de très bons résultats.
J.-G. LEATHEM. — On the Theory of the Magneto-optic Phenomena or iron, Nickel and Cobalt (Sur la théorie des phénomènes magnéto-optiques dans le fer, le nickel et le cobalt). — P. 487.
L'auteur établit les équations fondamentales des phénomènes magnéto-optiques d*après les indications données par M. Larmor (^).
(») J. de Phys., 3* série, t. V, p. 557 ; 1896. ()) Brit. Assoc. Report, 1893.
Il compare ensuite ses résultats avec les valeurs expérimentales obtenues par MM. Sissingh et Zeeman pour la phase m et Tarnplitude {X, de la <( composante magnéto-optique », pour des angles d'incidence variables. Voici quelques-uns des résultats:
Angle d'ineid«nce.
Valeur d« m obaerrie.
Valeur de m calculée
Si Ton suppose que x vaut environ 62^, Taccord entre la théorie et Texpérience est remarquable.
Si Ton suppose que C^ (vitesse de la radiation) est donnée par la formule
— Co = 7,283 X 40 - ",
les rapports entre les valeurs calculées et observées de (x pour les angles d'incidence ci-dessus, sont: 1,13,0,96, 0,99, 0,97, 1,01, 1,03 et 0,97. L'accord est donc suffisant pour les amplitudes.
Pour le nickel, l'accord est un peu moins bon, mais pour le cobalt, il est tout à fait satisfaisant, surtout pour les amplitudes.
La théorie prévoit également le même résultat que celui trouvé par expérience pour la valeur de la composante de l'aimantation perpendiculaire au plan d'incidence.
René Paillot.
TRANSFOBKATIONS DES fiATONS Z PAR LA MATIÈRE ;
Par M. G. SAGNAC.
Ua faisceau de rayons X traverse la matière sans dévier de la lif^e droite {*}. Mais chaque élément de matière situé sur le trajet du faisceau émet en tous sens ce que j*ai appelé des rayons secondaires S; les rayons secondaires se disséminent à leur tour sur la matière en donnant naissance à des rayons tertiaires T. Les dénominations tertiaires, secondaires, etc., rappellent bien les modes de production successifs des rayons disséminés. D'ailleurs, les rayons secondaires, tertiaires, etc., tout en possédant les caractères fondamentaux des rayons X, forment une succession de rayons de plus en plus différents des rayons X primaires, dont ils constituent des transformations de plus en plus profondes. Souvent ce sont des rayons nouveaiuv^ très différents de tous les rayons X jusqu*ici émis paroles tubes à vide.
Avant la publication de mes expériences sur les transformations des rayons X par la matière, on avait parfois constaté que des corps frappés par les rayons X les disséminaient. Mais on ignorait l'action électrique des rayons disséminés, et Ton n'avait que des notions fort vagues sur leur propagation à distance et surtout sur leur nature. Certains observateurs croyaient que les corps polis réfléchissaient régulièrement les rayons X. D'autres voyaient bien là une dissémination ; mais plusieurs, généralisant à tort quelques cas particuliers, el notamment un résultat remarquable de Winkelmann et Straubel relatif au spath-iluor, croyaient avoir affaire à des rayons lumineux ultra-violets ; la plupart, et, parmi eux, Rôntgen, considéraient que les corps renvoient les rayons X sans altérer leur nature. Rôntgen, dans son dernier mémoire, s'est posé la question de savoir si le phénomène est analogue à la réflexion diffuse ou à la fluorescence, mais sans pouvoir la résoudre (*).
(1) Les résultais positifs souvent annoncés relativement à la déviation des rayons X ne sont que des illusions dues à la formation des pénombres et aux propriétés des couches sensibles photographiques (Voir G. Sagnac, J. de Phys.^ Z* série, t. VI, p. 169 ; 1897 ; — et Bulletin de la Société Française de Physique).
(*) Voici le passage où il le déclare : « Die Frage, ob die von den beslrahlten K.6rpem ausgehenden Strahlen derselben Art sind wie die auffallenden oder, mit anderen Worten, ob eine diffuse Reflexion oder ein der Fluorescenz &hnlicher J. de Phys., 3* série, t. VIU, (Février 1899.) 5
66 SAGNAG
J'exposerai succinctement dans cet article :
Les analogies étroites des rayons S et des rayons X, les caractères qui les diiTérencient des rayons ultra-violets actuellement connus; les différences tantôt faibles, tantôt très profondes entre les rayons S et les rayons X primaires; comment la nature des divers rayons S dépend de leur mode de production et comment les intensités relatives de leurs effets dépendent de la nature du récepteur qui les enregistre ; le mode de production des rayons S par transmission^ leur émission par les corps opaques dans une couche superficielle parfois très mince; Tinlervention des rayons S dans des phénomènes anomaux jusqu'alors inconnus : influence de la distance entre le récepteur et un obstacle sur la transparence apparente de l'obstacle pour les rayons X, influence de Vordre d'un système d'obstacles sur la transparence apparente du système; l'application de l'action électrique des rayons S au mécanisme de la décharge des conducteurs électrisés frappés par les rayons X ; enfin Yémission des rayons tertiaires et les conséquences qui me paraissent résulter de tous ces phénomènes, en ce qui concerne la nature des rayons X.
4. L'action des rayons secondaires sur chacun des trois récepteurs : écran luminescent au platinocyanure de baryum, plaque ou pellicule photographique, électroscope, employés pour reconnaître les rayons X, se démontre en protégeant l'écran luminescent ou la couche photographique ee (fig. 4), ou bien l'électroscope C {flg, 2), par un écran de plomb EE, contre les rayons X directs.
L'écran ee {fig. 1) s'illumine nettement dès qu'on expose en MM, aux rayons X issus d'un tube focus, une matière quelconque. La couche photographique ee est impressionnée, en quelques minutes par exemple, par les rayons secondaires S émis par une lame MM d'un métal lourd tel que le cuivre, le zinc. Les rayons secondaires S de tels métaux déchargent très rapidement l'électroscope {fig, 2) ; ils font disparaître, par exemple, en une seconde, une grande déviation de la feuille d'or /*; dans celte expérience, les
Vorgang die Ursache dieser Strahlen ist, habe ich noch nicht entscheiden kônnen » (Rôxtoen, 3' mémoire, Wiedeinann's Annalen^ t. LXIV, p. 19-20).
Mes premiers résultats, relatifs à la transformation des rayons X, datent de décembre 1896. Je les ai publiés aux Comptes Rendus du 19 et du 26 juillet 1897, aussitôt que j'ai eu connaissance du mémoire de Rontgcn par sa publication dans VEclairage électrique du 17 juillet 1897. Mes autres notes aux Comptes Rendue datent du 6 décembre 1897 ; du 3 janvier, du 7 février, du 14 février, du 21 mars et du 4 juillet 1898.
rayons S pénètrent dans la cage de Télectroscope à travers une mince feuille aa en aluminium battu, qui empêche les lignes de force issues de f de sortir de Télectroscope.
Fio. 1.
Fio. 2.
Avec des corps relativement légers et transparents, tels que Taluminium, le soufre, Tébonite, la paraffine, on produit des rayons secondaires illuminant Técran au platinocyanure de baryum avec une intensité inférieure, mais comparable à celle que produisent les rayons S des corps lourds ; au contraire, Faction photographique et Faction électrique se manifestent bien plus lentement avec les corps légers qu'avec les corps lourds. Celte différence entre les corps légers et les corps lourds est surtout grande quand les rayons X excitateurs, issus du tube focus, sont peu pénétrants. Elle s'atténue à mesure que Ton utilise un tube à rayons X fonctionnant de plus en plus durement [^),
2. Analogies des rayons S et des rayons X, — L'action électrique à travers Faluminium caractérise les rayons S comme voisins des rayons X incidents. Les trois modes d'action distinguent d'ailleurs les rayons S des rayons ultra-violets connus, car ces actions s'exercent encore à travers une feuille d'aluminium ou de papier noir.
(') Les expériences qui suivent ont été faites en excitant des tubes focus à l'aide d'aae bobine de Ruhmkorff à interrupteur de Deprez, sans intercaler d*é(incelle sar le circuit secondaire.
68 SAGNAG
L'action photographique des rayons S permet de juslitier Texpression de rayon et de démontrer que les rayons S se propagent très exactement en ligne droite et sont émis en tous sens autour des point» de la matière frappés par les rayons X.
Fio. 3.
Dans Texpéricnce représentée par la/f^. 3, la surface métallique M reçoit de la lame focus l un pinceau de rayons X défini par la fente f de récran de plomb EË et, en outre, pour plus de précautions, par le bord inférieur de l'écran de plomb ee^ très voisin de la surface M. La plaque photographique n'enregistre pas de faisceau réfléchi,, même si la surface M est formée par un bain de mercure bien immobile et si rincidence des rayons X est portée à 75^. Mais, de la région de M située près du bord inférieur de ee s'éparpillent en tous sens des rayons S qui projetlenV en t' t ombre dhme tige opaque t (aiguille) et impressionnent la plaque pp jusqu'à une ligne droite z. Celte dernière particularité se constate, avec quelques minutes de pose seuleipent, si Ton expose aux rayons X toute la surface d'un petit miroir métallique M bien plan de quelques centimètres carrés de surface {fig, 4); l'impression photographique est toujours limilcc sur la plaque pp à une ligne z nette et recliligne, quelle que soit l'orientation de la surface pp et située dans le plan du miroir ; il y a donc une nappe plane Z de rayons rectilignes S envoyés par la tranche du miroir M. A ce point de vue, l'émission secondaire du miroir M est comparable à l'émission des rayons X primaires par la lame focus L
\}n prisme mince r, en paraffine par exemple, recevant à travers la
TRANSFOUMATIONS DES RAYONS X 69
fente f [fig. 4) la nappe plane Z des rayons S émis suivant la tranche <lu miroir M la laisse passer sans déviation. Un second miroir m Tarréte, mais ne la réfléchit pas. Du miroir m partent en tous sens des rayons tertiaires T, qui impressionnent pp jusqu'à la droite z\ située dans le plan de m.
Fio. 4.
La propagation rectiligne très parfaite des rayons S, sans réfraction, ni réflexion régulière, leur propriété de décharger énergiquement les corps éleclrisés, quel que soit le signe de la charge, les placent dans la même famille que les rayons X incidents. Mais nous allons voir qu'ils ne leur sont pas identiques,
3. Caractère fondamental de la transfoi^mation des rayons X. — L'électroscope C [fig, 5) ne peut recevoir, à travers la feuille d'aluminium battu a'b\ que des rayons compris dans le cône a'd\ h'c' défini parles ouvertures o'^, o\ des écrans de plomb E/, E'j. Lalamefocus l n'envoie de rayons X que dans le cône ac, hd^ défini par les ouvertures 0|, o^ des écrans de plomb E^, Ej. La feuille d'or /* ne peut donc être déchargée que par des rayons secondaires excités par les rayons X dans l'espace M limité à ekgh^ commun aux deux cônes précédents (*).
\y) Le verre du tube à vide émet ausHÎ des rayons X dans la région ekg'h'\ maïs ces rayons beaucoup plus faibles ne peuvent entrer, avec le dispositif adopté, par Touverture 02, et même les rayons S qu'ils pourraient exciter sont généralement négligeables.
Lorsque Tair atmosphérique est la seule matière qui remplisse Tespace M, la feuille d'or f présente déjà un léger mouvement de chute quand on excite le tube à rayons X. Ce iîont alors les rayons S de Tair qui agissent (^). L'effet est d'ailleurs très faible par rapport à celui que donneraient les rayons X, d'autant plus que le volume d'air M, qui participe à la dissémination des rayons X n'est, par exemple, que de i décimètre cube. Je Tai cependant constaté dans ces conditions, en observant la feuille d'or f au moyen d'un viseur à court foyer. Je me suis assuré, d'ailleurs, que les bords métalliques des écrans employés n'avaient pas d'influence sensible dans cette expérience.
La chute de la feuille d'or f devient plus rapide dès qu'on place dans l'espace M une lame LL de paraffine, de soufre, d'aluminium, etc., et bien plus rapide encore avec une lame LL de cuivre, de zinc, de plomb, etc. On peut alors l'étudier facilement et avec précision .
FiG. 5.
L'action de décharge des rayons S sur l'électroscope C est, toutes choses égales d'ailleurs, proportionnelle au temps nécessaire pour que l'image delà feuille d'or /'dans une lunette- viseur se déplaça sur
(') Rôntgea avait déjà observé, au moyen de l'écran au platinocyanure de baryum, la dissémination des rayons X par Tair (3* mémoire). Bien avant la publication du troisième mémoire de Rôntgen, j^étudiais déjà ce phénomène ; la faiblesse de Teffet observé me conduisit naturellement à approfondir d'abord l'action rayonnante des corps solides, et surtout des métaux lourds.
un micromètre oculaire, dont est muni le viseur, d^une même division n| à une même division n^. Soit t cette durée de chute de/*, lorsque les rayons X sont obligés, avant de tomber sur LL, de traverser une lame A, en aluminium» ébonite, mica ou paraffine, placée contre l'ouverture 0|. Soit de même t' la durée de la même chniQ de/* lorsque la même lame est transportée en A' devant Touverture o\ sur le trajet des rayons S. Le dispositif de la fig. 5 est tel que les incidences diverses des rayons X sur A, d'ailleurs peu écartées de Tincidence normale, correspondent suffisamment bien aux incidences diverses des rayons S sur A', de manière que les rayons X et les rayons S ont été filtrés successivement par la même lame sous les mêmes épaisseurs. Or on trouve /' > ^ c'est-à-dire que la même lame A se montre plus opaque pour les rayons S que pour les rayons X. Il y a plus : on ne peut même pas dire que les rayons X les plus absorbables ont été di/fusés sans transformation en proportion plus grande que les rayons X les plus pénétrants; alors, en effet, les rayons X, n'ayant pas changé de nature, il devrait être indifférent do les filtrer par la même lame A avant ou après leur diffusion. 11 faut donc conclure : La matière transforme les rayons X en rayons plus abso7^
bables que les rayons excitateurs. L'expression positive c = - — 1
caractérise le degré de transformation des rayons X ; on peut lui donner le nom de coefficient de transformation. Sa valeur est définie pour chaque espèce de matière et pour un faisceau de rayons X donné, lorsqu'on maintient invariables l'épaisseur de la lame filtrante A, les conditions géométriques de l'expérience, la pression et la nature du gaz au sein duquel on opère, les dimensions de Télectroscope et la nature de ses parois.
4. Influence de la nature de la matière sur le degré de transformation des rayons X, — Si la lame A est, par exemple, une feuille d'aluminium de 0™°,3, on a des coefficients c faibles pourles rayons S des corps peu opaques aux rayons X, mais importants pour les métaux lourds (5 ou 10 par exemple). 11 est facile de constater que les rayons S du cuivre, du zinc, du plomb, etc., sont arrêtés à peu près complètement par une plaque d'aluminium A' qui, transportée en A, laisse encore passer assez de rayons X pour que la feuille d'or / se décharge très nettement. Sous cette forme, l'expérience se répète très bien en remplaçant l'électroscope par une plaque photographique.
Les rayons secondaires les plas absorbables sont, en général, cenx des corps denses et assez opaques aux rayons X, ceux des métaux lourds en particulier. L'action photographique des rayons S du cuivre est légèrement affaiblie par le papier noir, celle des rayons du zinc Test davantage, l'action des rayons du plomb est en majeure partie arrêtée; mais il n*en est ainsi qua une très petite distance de la surface du métal J[l ou 2 millimètres dans ces expériences photographiques dont je n'indique ici que le résultat). Si Ton s'éloigne du métal, on reçoit des rayons S de moins en moins absorbables. Cela tient à ce que les premières couches d*air voisines du métal arrêtent les rayons les plus absorbables du faisceau compiewe de rayons S. Nous devons donc remarquer que les coefficients c, fournis par Texpérience de la fig. 5, n*expriment que les degrés de transformation des rayons S reçus dans Télectroscope, après avoir été dépouillés par Tair de leur partie la plus absorbable. Cependant les coefficients c sont, en général, très notables. On constate aisément qu'en éloignant Télectroscope C du métal rayonnant {fig. 2 et flg. 5) l'aiTaiblissement de l'action électrique dans les mêmes conditions varie d'un métal à l'autre, ce qui met en évidence l'absorption des rayons S par l'air. Par exemple, en éloignant l'entrée aa de l'électroscope [fig. 2) de 1 centimètre à 3 centimètres de distance du métal rayonnant, on diminue assez peu Faction électrique des rayons S du cuivre ou du zinc, tandis qu'on réduit d'environ moitié celle des rayons du plomb. En même temps, les rayons S, que le plomb envoie dans la cage de l'électroscope, ont un coefficient c de transformation plus faible et un pouvoir de pénétration plus grand. Ces particularités, qui démontrent l'hétérogénéité 'du faisceau des rayons S, s'observent très bien en comparant ce faisceau à celui qui est transmis par une feuille d'aluminium ou de mica.
5. Influence de la nature du récepteur, — On peut répéter, avec l'écran au platinocyanure de baryum, l'expérience fondamentale de la fig. 5, qui caractérise la transformation des rayons Xpar un métal lourd, tel que le cuivre, le zinc, le plomb. Mais elle est moins frappante; le degré de transformation est moins bien mis en évidence par l'écran luminescent que par la plaque photographique ou l'électroscope. Cette particularité s'explique bien, si l'on admet que la couche sensible photographique et l'électroscope sont sensibles surtout au3^ rayons les plus absorbables et très peu aux rayons les plus
pénétrants, tandis que la couche de platinocyanure se rapproche beaucoup plus du récepteur idéal qui enregistrerait des effets proportionnels aux énergies relatives des rayons incidents. Effectivement les rayons S, peu transformés et presque aussi pénétrants que les rayons X primaires, qu'émettent les corps légers (aluminium, ébonite, paraffine, etc.), ont des actions photographiques ou électriques très faibles vis-à-vis de celles des rayons S bien plus absorbablesdu cuivre, du zinc, du plomb, etc., tandis qu'ils n'illuminent pas beaucoup moins que ceux-ci le platinocyanure de baryum; on peut dire que les rayons S de Taluminium sont aux rayons S du zinc ce que les rayons X d'un tube très dur sont aux rayons X plus absorbables d'un tube très <fotw? (*) ; l'influence de la nature du récepteur s'explique de la même manière dans les deux cas.
6. Transformations des rayons X par transmission, — Dans l'expérience de la fig, 5, tournons de gk en eh la lame LL, qui émettait des rayons S par la face d'entrée des rayons X. Si la lame est assez mince pour laisser passer des rayons X, la face de sortie des rayons X, qui regarde maintenant l'électroscope C, émet à son' leur en tous sens des rayons secondaires S' qui ne diffèrent pas essentiellement des rayons S émis par la face d'entrée. On constate que les rayons S' proviennent de la transformation des rayons X en filtrant successivement les rayons X, puis les rayons S', par une roénae lame de matière placée d'abord en AA, puis en A'A', comme dans l'expérience du § 3. La durée d'une même chute de la feuille d or est plus grande dans le second cas que dans le premier. Les mêmes expériences se répètent avec la plaque photographique ou l'écran luminescent, mis à la place de l'électroscope C ; comme pour les rayons S, la transformation n'est facilement visible au moyen de la plaque photographique ou de l'écran luminescent que si la lame LL employée est un corps lourd et absorbant, par exemple une feuille de zinc, d'étain, etc., d'épaisseur comparable au centième de millimètre. Les remarques des §§ 4 et 5 sur l'influence de la nature du corps et l'influence de la nature du récepteur peuvent être répétées ici.
Si les rayons X traversent un système de deux ou plusieurs lames
(*) Voir la couiparaison des actions des tubes durs et doux sur la plaque photographique et Técran fluorescent dans le troisième mémoire de Hôntgen {Eclairage électrique^ t. Xll, p. 166).
superposées de matières différentes^ une méthode très générale pour démontrer que les rayons S', disséminés au-delà de la face de sortie des rayons X, ne sont pas identiques aux rayons X incidents, consiste à changer Vordre des lames du système et à constater que Faction électrique des rayons S' en est affectée. Cette influence de l'ordre des lames superposées sur l'action éleclrique des rayons secondaires disséminés au-delà de la dernière lame est, en général, très importante dans le cas de deux lames L et L', formées Tune d'une matière légère et peu opaque, Tautre d'une matière lourde et absorbante. On constate, par exemple, que l'ensemble d'une lame d'aluminium de 1/3 de millimètre d'épaisseur et d'une lame de zinc
de — de millimètre émet des rayons secondaires par transmission
considérablement plus actifs sur l'électroscope, quand le système est traversé par les rayons X dans Tordre Al, Zn, que si Ton retourne le système dans l'ordre Zn, Al ; le phénomène est encore très net si l'on emploie la plaque photographique, et se voit encore facilement ai l'on emploie l'écran luminescent.
7. Production des rayons secondaires à r intérieur de la matière, — On n'affaiblit pas l'émission des rayons secondaires antérieurs S, et l'on augmente progressivement celle des rayons postérieurs S', en amincissant la lame LL {fig, 5) jusqu'à une certaine épaisseur e. Mais, si l'on diminue progressivement l'épaisseur de la lame au-dessous de e, l'émission des rayons S et bientôt celle des rayons S' s'affaiblissent, d'abord lentement, puis très vite. C'est-à-dire que chaque particule de matière atteinte par les rayons X émet un rayonnement secondaire qui ne peut traverser une épaisseur de matière supérieure à e. Si l'épaisseur de la lame LL ne dépasse pas e, chaque particule de matière rayonne à la fois à travers chaque face de la lame. Pour une épaisseur supérieure à e, il y a une couche de matière d'épais- ^seur e, attenante à la face d'entrée des rayons X, qui émet seule les rayons secondaires antérieurs S et une couche analogue, attenante à la face de sortie, qui émet seule les rayons postérieurs S'.
L'épaisseur de chaque couche démission est d'autant plus faible que le corps est plus opaque pour les rayons X et pour les rayons secondaires. Ainsi, tandis que l'air traversé par les rayons X rayonne dans toute sa masse, l'aluminium ne rayonne que dans une couche d'environ 1 millimètre d'épaisseur, et l'or, dans une couche d'un demi-micron seulement.
Pour les corps, tels que Tor, qui émettent des rayons secondaires extrêmement différents des rayons X incidents, l'épaisseur de la couche d'émission est considérablement plus faible que 1 épaisseur du corps nécessaire pour arrêter complètement les rayons X. Dans les phénomènes de fluorescence étudiés autrefois par Herschel sous le nom de diffusion épipolique, l'existence d*une couche superficielle seule active est due à ce que le faisceau lumineux incident est complètement dépouillé dans cette couche de certains rayons seuls capables d'exciter la fluorescence. Dans les phénomènes d'émission secondaire, les rayons X qui ont traversé déjà une épaisseur de matière supérieure à e se transforment encore en rayons secondaires en émergeant du corps ; la minceur de chaque couche active est due ici non pas au faible pouvoir de pénétration des rayons incidents, mais à celui des rayons transformés. Une particule de matière, éloignée de plus de e de la surface d'entrée et de la surface de sortie des rayons X, a son rayonnement secondaire étouffé par l'absorption ambiante. C'est sans doute Yénergie ainsi emmagasinée dans la masse profonde qui produit réchauffement du corps sous l'influence des rayons X, échauffement mis en évidence par M. Dorn ('). C'est assurément la plus grande partie de l'énergie des rayons X qui se transforme ainsi en chaleur dans un corps très absorbant comme l'or. Les rayons S émis par une mince couche superficielle ne représentent qu'une faible partie de l'énergie des rayons X incidents. '
8. Effets secondaires et eff'ets primaires, — Par une sorte de compensation très remarquable, le faible pouvoir de pénétration de ces rayons S, qui a limité leur couche d'émission à une si faible épaisseur, leur permet d'être fortement absorbés par les couches sensibles photographiques ou l'air qui environne un conducteur électrisé ; aussi arrive-t-il souvent que les actions photographiques ou électriques de ces rayons S, très absorbables, atteignent et même dépassent les actions produites par les rayons X dont ils proviennent. L'effet secondaire dû aux rayons S peut alors, si les rayons S sont mélangés aux rayons X dont ils proviennent, augmenter beaucoup, doubler, par exemple, Yeffet primaire dû aux rayons X incidents. Cette augmentation relative est au contraire assez faible si le récep-
(>] Wiedemann's Annalen, 11 décembre 1897, p. 160. ~ Mémoire analysé an Journal de Physique, 3* série, t. VIT, p. 355; 1898.
téur employé est un écran au platinocyanure de baryum, et les rayons S sont alors difficiles à déceler tant qu'ils sont mélangés aux rayons X^ce qui s'accorde bien avec les particularilés indiquées au § 5. Aussi convient-il d'employer comme récepteur une couche sensible photographique ou un électroscope pour observer facilement les anomalies qui vont être signalées.
9. Influence de la distance du récepteur à un obstacle sur la transparence apparente de Vobstacle pour les rayons X. — Le coefficient de transmission des rayons X pour une lame de matière doit, sous peine d'erreur notable, être mesuré en plaçant l'électroscope ou la plaque photographique suffisamment loin de la lame pour que les rayons S disséminés aju-delà de la lame ne puissent atteindre le récepteur. J'ai constaté, par exemple, qu'une feuille de zinc de 5 centièmes de millimètre d'épaisseur qui, placée à 5''",5 d'une toile métallique It fermant électriquement l'entrée d'un éleclroscope, transmettait la fraction 0,10 de l'action de décharge d'un certain tube focus, en transmettait, en apparence, la fraction 0,13, lorsqu'elle était placée contre la toile tt. Une feuille d'or battu placée contre la toile donnait un effet secondaire qui compensait, et au delà, Vabsorptlon réelle des rayons X par la même feuille, en sorte que l'action des rayons X paraissait légèrement augmentée par l'interposition de la feuille d'or.
D'après ce que j'ai dit au § 8, il n'y a pas à s'étonner que Rôntgen, en employant l'écran au platinocyanure de baryum, n'ait pas réussi à observer les phénomènes précédents, comme il le déclare lui-même dans son dernier mémoire (^).
10. Influence de tordre d'un système d obstacles sur la transparence apparente du système pour les rayons X, — Nous avons vu (§ 6), que le système (aluminium-zinc) émet par transmission des rayons secondaires beaucoup plus intenses que s'il est traversé par les rayons X dans l'ordre inverse (zinc-aluminium). Si les rayons S sont mêlés aux rayons X, la transparence apparente du système (Al-Zn) sera donc plus grande que la transparence du système (Zn-Al). J'ai trouvé, par exemple, 1,73 pour le rapport des
(t) « Quant au fait que les corps qui reçoivent des rayons émettent à leur tour des rayons X, Je dois dire... qu'en appliquant une lame d'aluminium de 0001,925 d'épaisseur contre Técran ou en la maintenant à grande distance, on ne produisait pas de variation sensible dans l'éclat de la fluorescence > ( Rôntgen, 3* mémoire, Eclairage électrique, t. XII, p. 160).
deux coefGiMeDts de transmission, lorsque le système des deux lames ferme Fenlrée de Télectroscope, Tépaisseur de Taluminium étant 55 centièmes de millimètre, et celle du zinc 5 centièmes de millimètres. Naturellement le rapport des deux coefficients de transmission pour les deux systèmes (Al-Zn) et (Zn-Al) est inférieur à 1,73, si le système des deux lames métalliques est placé à une certaine distance d d*une toile métallique tt fermant Télectroscope, et il se rapproche d'autant plus de Tunité que la distance d est plus grande (Cf. § 9). L'influence de Tordre des écrans est encore visible pour une distance ef, comparable aux dimensions de la toile métallique U (quelques centimètres par exemple).
pz— ■ ^
€iâ I âa
Fio. 6.
Pour observer photographiquement Tinfluence de l'ordre des lames sur leur transparence apparente, il suffit de disposer sur la couche sensible nue d'une plaque photographique pp {flç. 6) un système de deux feuilles {a, è)et, à côté, un système (6, a) identique^ mais d'ordre inverse. Les plages contiguës ah et ba de la plaque sont inégalement impressionnées. Par exemple, le système (zinc-papier noir) paraît fortement plus opaque que le système (papier noir-zinc) ; le système (cuivre-étain) paraît plus opaque que le système (étain-cuivre). Les épaisseurs des feuilles métalliques employées sont comparables au centième de millimètre.
Ici encore l'écran au platinocyanure de baryum décèle fort mal le phénomène précédent (^) (Cf. §§ 5, 8 et 9).
11. Effet secondaire électrique. Mécanisme de la décharge des conducteurs frappés par les rayons X, — Avant mes expériences, on ne savait pas décharger un conducteur, au moyen des rayons X, sans diriger les rayons X soit sur le métal électrisé (Benoist et Hurmuzescu), soit à travers le gaz soumis au champ électrique du conduc-
(1) Depuis que j*ai découvert ce phénomène, Roiti a réussi à en faire une étude qualitative suivie avec Técran fluorescent (Lt/tcet du 2C février 1898). L'expression de cryploluminescence que Roiti a voulu, à cette occasion, appliquer à la transfor-^ mation des rayons X, me parait impropre ; ce terme ou, plus simplement, celui de radioluminescence doit désig^ner, d*après la nomenclature de E. Wiedemann, la transformation des rayons X en lumière. Cf. mon article de la Revue générale de$ Sciences du 30 avril 1898.
leur (J. Perrin). Ce dernier mode de décharge isole un phénomène indépendant de la nature du métal et dépendant seulement de la nature et de la pression du gaz, d'où le nom ^effet gaz que lui a donné J. Perrin (*). Le rôle du métal n'a été étudié par Benoist et Hurmuzescu, puis par J. Perrin, que par différence avec Teffet précédent.
J. Perrin appelle effet métal ce qu'il faut ajouter à reflet gaz pour avoir l'effet total (2), et il essaie de justifier cette dénomination en cherchant à prouver que :
« En tous les points qu'atteignent des rayons de Rôntgen dans la surface de séparation d'un gaz et d'un métal^ se forment des quan> tités égales d'électricité positive et négative, ou, d'une manière abrégée, une ionisation superficielle se produit en ces points. S'il existe un champ électrique, les charges d'un certain signe sont aussitôt absorbées par le métal, et les charges de signe contraire s'éloignent de ce métal, en décrivant les lignes de force aux extrémités desquelles elles se trouvaient d'abord (^J. »
Puis il définit des coefficients d'ionisation superficielle qui « formeraient une classede constantesqu'on pourrait comparer, à certains égards, aux tensions superficielles ou aux différences de potentiel par contact (^) ».
Cette théorie de Vionisation superficielle est évidemment à rejeter, puisque, nous l'avons vu, le métal frappé par les rayons X émet des rayons S qui provoquent à leur tour, loin de la surface du mélal^ un effet secondaire électrique.
Mes expériences {fig. 2 et 5) isolent l'action propre du métal, comme les premières expériences de J. Perrin isolaient l'action propre du gaz; elles m'ont montré qu'il n*y a même pas une partie de l'action du métal localisée à la surface du métal ; il n'y a pas, à proprement parler, d'effet métal, mais un eff'el secondaire électrique dû aux rayons S, comme Veff'et primaire était dû aux rayons X, La théorie de Vionisation superficielle doit être remplacée par celle de V effet secondaire.
Nécessaire pour expliquer l'action propre du métal, l'action élec-
(1) J. Perrin, Thèse de doctorat, p. 28 ; — J. de Phys.^ 3* série, t. V» p. 350.
(2) J. Perrin, Thèse de doctorat, p. 48; — J. de Phys., t. VI, p. 426.
(8) J. Perrin. Thèse de doctorat, p. 31 et 52; — Théone de l'effet .métal. Ionisation superficielle ; J. de Phys.^ t. VI, p 430.
(<) Loc. cit. Voir aussi: Comptes Rendus du 1" mars 1897, t. CXXIV, p. 453: Décharge par les rayons de ROntgen. Uôle des surfaces frappées.
trique à distance des rayons S y suffit complètement. Si, en effet, on recouvre le métal électrtsé d'une mince feuille d'aluminium battu, l'action propre du métal ne diminue que si les rayons S sont notablement absorbés par cette feuille.
C*est ce que Ton constate en particulier, en modifiant Texpérience de la fig. â, comme l'indique la fiç, 7 : la cage de Téleclroscope est prolongée jusqu'aux feuilles d'aluminium battu, AA, MM, et l'on amène des lignes de force nombreuses dans cette région, à l'aide de la lame métallique M', reliée à la feuille d'or /*. Les rayons X de la lame focus l provoquent la décharge en agissant principalement sur Pair. Ils traversent AA et MM sans absorption sensible.
Fio. 7.
Dès que, sur le trajet de ces rayons, on place une lame de cuivre ou de zinc ZZ, l'action des rayons S du métal à travers la feuille d*aluminium battu MM double, par exemple, la vitesse primitive de décharge. Cet effet secondaire électrique augmente graduellement à mesure qu'on rapproche ZZ de MM. Quand ZZ est au contact de MM, on peut enlever la feuille d'aluminium battu MM qui recouvrait ZZ, de manière que le métal ZZ porte maintenant à sa surface
les charges électriques que portait tout à Theure MM ; cela n'augmente guère l'effet secondaire, de 1/10 par exemple, et cette augmentation s'explique suffisamment par l'absorption des rayons S dans la feuille MM.
La fig, 8 montre la même expérience répétée avec un condensateur plan (^). Quand la feuille de métal ZZ s'éloigne de la feuille d'alumi-
Fio. 8.
nium battu cuiy à partir du contact jusqu'à 1 millimètre, on oblige les rayons S à traverser une couche d'air adjacente au métal ZZ et épaisse de 1 millimètre. L'effet secondaire demeure comparable à lui-même, ce qui prouve que les rayons S transmis par 1 millimètre d'air produisent encore une partie importante de l'effet secondaire ; mais il diminue nettement plus qu'on ne devrait s'y attendre, en tenant compte de la légère perte latérale des rayons S (2). Cela démontre l'importance de \ aJbsorj^iion des rayons S par Vair atmosphérique.
Dans toutes ces expériences, la feuille d'aluminium battu, d'envi-
ron rjrjr de millimètre d'épaisseur, n'a qu'une action électrique négli-
geàble(^), ce qui rend correcte la démonstration exposée; toute
(i) C'est la vitesse de décharge de AA que Ton étudie. Les feuilles aa et ZZ sont au sol.
(2) Cette perte est faible, parce que la feuille aa employée est grande, par rapport à la distance a de aa à ZZ, et par rapport à la largeur de la région de ZZ, frappée par les rayons X.
(')Lc8 rayons S de Taluminium avaient dans mes expériences, comme dans celles de J. Perrin, une action faible vis-à-vis de celle des rayons des métaux lourds,
même quand raluminium était éjmis. Or ici il n*avait que rrr de millimètre, et
nous avons vu qu'il faut une épaisseur de 1 millimètre d'aluminium pour que Teffet secondaire électrique de Taluminium soit complet.
Taction du métal a donc bien lieu à distance. Il n'y a sensiblement rien de localisé sur la surface du métal.
Maintenant j'ai vérifié, comme il était vraisemblable a priori, que les rayons secondaires déchargent une surface métallique C sans rencontrer ni cette surface ni les surfaces avec lesquelles la première échange des lignes de force, pourvu que les rayons S traversent le gaz placé dans le champ électrique de la surface conductrice C. C'est la loi de M. J. Perrin sur TefTet gaz des rayons X étendue aux rayons S. Ainsi les rayons S absorbés, bien plus énergiquement
d'ailleurs que les rayons X (expérience de la fig, 8), par Tair adjacent au conducteur C qui les émet [fig, 9), rendent chaque élément de volume dv du gaz conducteur de Télectricité, à la manière des rayons X incidents. C'est dans le gaz polarisé diélectriquement par le champ électrique de C que le phénomène total de la décharge est localisé.
Conformément à ce qui précède, l'action d'un même métal n'est pas uniquement définie, comme le pensait J. Perrin, par lanaturedu métal, la nature et la pression du gaz, l'intensité du champ électrique, la forme et retendue superficielle du métal : 1* elle dépend de l'épaisseur du métal et augmente avec cette épaisseur tant qu'on n'a pas atteint l'épaisseur de la couche d'émission (Voir § 7); 2® elle augmente avec le volume du gaz soumis à l'action électrique des rayons S.
Néanmoins il est intéressant de remarquer qu'elle augmente peu, dans le cas d'un condensateur plan, avec l'épaisseur de la lame d'air du condensateur (*), et l'absorption par l'air ne suffit pas à
(1) J. Perrin a vérifié lui-même raugmentation de Tactiondu métal avec l'épais- «eur du condensateur, conséquence de ma théorie {Comptes Rendus du 17 janvier, t. CXXVI). Mais il a cherché à montrer que i millimètre d'air arrête presque toute Taction électrique des rayons S des métaux lourds.
L'expérience de la fig, 8 dément cette interprétation ; il en est de même d^expériences photographiques tout h fait analogues, que je ne décrirai pas ici.
/. de Phys., 3* série, t. VlII. (Février 1899.) 6
82 SAGNAG
rendre compte de celte particularité. Il faut encore tenir compte de ce que :
1® Les rayons S émis par Tarmature de métal lourd MM [fig, 10) qui reçoit les rayons X à travers Tarmalure d'aluminium AA, munie d'un anneau de garde a^, n'atteignent pas tous les lignes de force seules en jeu, qui partent de ap, et la quantité de rayons S perdus latéralement est justement d'autant plus grande que l'armature ap est plus éloignée de MM par rapport à la largeur de la région rayonnante de MM(*);
dj
dj
OC
Fio. 10.
2* Une partie de l'action du métal MM est due aux rayons tertiaires qu'émet l'armature AA sous l'influenre des rayons S de MM (jui l'atteignent (Voir § 12), et \ action éfcctriqu*^ tertiaire est d'autant plus faible que la source MM des rayons S est plus éloignée de A A.
Pour ces deux raisons, on comprond «jue relîet secondaire puisse môme diminuer quand l'épaisseur d'air du condensateur augmente si elle est déjà suffisamment grande, ("ost ce que j'ai vérifié.
3® Enfin, sous l'influence de la comluctibilité spéciale créée dans l'air par les rayons X, le champ électrique cesse d'être imifornic dans toute l'épaisseur d'air du condensateur et se localise principalement au voisinage des armatures. Cela résulte d'expériences
C) Voir, dans les Comptes liendus du 3 janvier 1898, Texplication détaillée de Texpérience décrite par j. Perriii, p. 51 de sa thèse, et p. 429 du t. VI du Journal de Physique,
récentes de M. Child {*), Or Taction de décharge des rayons S augmeMe avec la valeur du champ électrique (du moins jusqu'à une cer> laine limite).
On comprend ainsi que Faction électrique des rayons S émis par l'armature MM puisse paraître grossièrement localisée au voisinage des deux armatures du condensateur. Quand les rayons S agissent seuls, cette localisation est beaucoup moins marquée, parce que les rayons X n'agissent plus sur le gradient du champ électrique.
Toute hypothèse mise à part, les expériences de Benoist et Hurmuzeseu, Righi, Villari, J.-J. Thomson, J. Perrin, C.-D. Child sur les rayons X. jointes à mes expériences sur les rayons S, me paraissent rendre nécessaire le mécanisme général suivant :
A travers chaque surface de niveau S d'un champ électrique [fig, 11), il passe un double flux d'électricité, savoir : 1* un flux négatif îovmé de charges négatives que les rayons X ont libérées dans les particules dair polarisées par le champ électrique, comprises entre S et l'armature négative MM ; 2' un flux positif résultant de même de toutes les charges positives issues des particules d'air comprises entre S et Tarmature positive AA.
FlG. 11.
Ces ilux d'électricité se déplacent avec des vitesses finies. Près de 1 armature positive AA, le flux négatif issu des difl'érentes tranches <le la couche d'air D à gauche de 2 remporte sur le flux positif issu de la couche d'air plus mince D' située à droite de S ; il y a donc on S de l'électricité négative libre en mouvement, dont la densité cubique est constante, une fois le régime permanent établi. D'où
^ C.-D. CniLD, Ueber die Potentialgradienten an Metaleleclroden bei der Entla- •lunx durchX Strahlen (Wiedemanns Annalen, t. LXV, p. 152). Analysé au Jourmhie Phj»ique, septembre 1898, t. VU, p. 549.
résulte une diminution du potentiel et du champ électrique en lu y si Ton suppose la différence de potentiel des armatures maintenue invariable. De là Taltération du gradient étudiée par Cliild, allération qui remplace la ligne droite MO {fig. 11) par la courbe infléchie Mvov\ ce qui contribue à localiser Teflet secondaire au voisinage de MM et de AA où le champ électrique est particulièrement intense. D'ailleurs, laction des rayons S de M diminue la localisation du champ et de Teffet secondaire près de MM d'autant plus que les rayons S sont plus actifs; des couches d'air adjacentes au métal rayonnant MM électrisé négativement par exemple (cas de la fiç. 11), partent, en effet, des charges négatives qui diminuent au voisinage de MM l'excédent des charges positives libres en mouvement et, par suite aussi, la localisation du champ et de l'effet secondaire dans celte région. Conformément à ce qui précède, l'altération du gradient observée par Child était d'autant moins grande que l'armature MM était formée d'un métal absorbant davantage les rayons X et moins grande dans tous les cas que lorsque les rayons X ne touchaient pas l'armature MM.
On voit cpie le phénomène est très complexe. Il faut tenir compte des rayons secondaires et même tertiaires émis par les armatures et, en toute rigueur, des rayons secondaires de l'air lui-même. Les corps voisins interviennent généralement en déviant une partie des lignes de force du champ, si le condensateur n'est pas pourvu d'un anneau de garde et aussi en renvoyant, après transformation, une partie des rayons qu'ils reçoivent ; ces inconvénients du condensateur n'interviennent pas avec l'électroscope, dont la cage conductrice limite parfaitement le champ électrique, n'admet que les rayons que l'on veut étudier {/îg, 5) et empêche les mouvements perturbateurs del'air.
Ainsi sont suffisamment expliquées les diverses particularités du phénomène de la décharge d'un conducteur frappé par les rayons X. Le mécanisme en est complexe, mais dominé par cette loi générale : Le gaz soumis à faction du champ électrique du conducteur est le seul siège du phénomène. Il semble même que l'action des rayons primaires ou secondaires se borne à libérer et à abandonner à Taction motrice du champ les charges -j- et — qui, d'après Faraday, sont induites par le champ électrique dans chaque particule j), p' [fig, \ 1) du diilectrique gazeux (').
(') G. Saonac, Luminescence et Rayons X : Revue générale des Sciences^ du 30 avril 1898, p. 420.
12. Rayons tertiaires. — L'expérience de la fig, 4 montre déjà que les rayons tertiaires T se forment à partir des rayons secondaires S comme les rayons S se forment à partir des rayons X primaires. Si les rayons S sont assez différents des rayons X incidents, ils excitent des rayons T encore plus absorbabies et faciles à enregistrer par la photographie même, quand les rayons S sont reçus par an corps très léger, tel que Taluminium. Cela permet de constater facilement Yémission tertiaire en quelques minutes de pose, par exemple au moyen du dispositif représenté de profil par les fig. 12 et 13 ; Une nappe If de rayons X [fig. 12) traverse une plaque photographique (ou une pellicule) pp sous une incidence telle que 45^, impressionne en a la couche sensible placée en dessous et nue^ puis va frapper les miroirs métalliques M et M' {/îg, 13) situés à 1 ou 2 millimètres de la couche sensible.
Fio. 12. Fio. 13.
Chaque miroir rayonne autour du point frappé, et la couche sensible est impressionnée en b et h' [fig, 13) suivant de petites taches d^autant plus étroites que le temps de pose est plus court et qui sont centrées sur la normale tb au miroir {fig, 12) et non pas sur la droite, projetée en a\ définie par la loi de la réflexion régulière. En même temps les rayons S de M et de M' viennent frapper la lame d'aluminium l ifig. 13), qui affleure à un demi-millimètre environ de la couche sensible ; ils s'y transforment en rayons tertiaires^ lesquels viennent impressionner la couche sensible en c suivant une zone étroite qui court au-dessus de la tranche de la lame /. Si Ton enlève le miroir M', la zone c se trouve limitée nettement à droite [fîg. 13) au prolongement du plan de /. Si Ton enlève M et M', on n'aperçoit plus rien en e, même si la lame / est placée parallèlement â la couche sensible, à moins que Ton n'augmente considérablement le temps de pose.
86 SÂGNAG
Le dispositif de la fig, 14 diffère du dispositif de la /?^. 4 (§ 2) en ce que l'ouverture de Técran de plomb EE laisse passer un pinceau de rayons X limité à Ixz^^ qui impressionne en u^z^ la plaque sensible pp', distante seulement de quelques millimètres de récran de plomb EE. Une moitié de la fente de EE, celle qui est en avant du plan de la fig, lï, est libre et laisse passer les rayons secondaires S issus du métal lourd M (miroir d'acier, par exemple) ; ces rayons S viennent impressionner pp' sur la zone uz nettement
limitée à la droite z située dans le plan du miroir M. L'autre moitié
de la fente de EE est recouverte d'une lame d'aluminium ah de —
de millimètre d'épaisseur. Les rayons S se transforment en tombant sur aô, les rayons T émis par ah impressionnent la plaque pp' en uz* à i ou 2 millimètres de distance du bord h. On évite l'action des rayons secoadaires émis par les lèvres de la fente de plomb EE en entourant [fig, 14) ces lèvres d'un revêtement d'aluminium qui arrête les rayons S du plomb et n'émet, comme ab^ que des rayons S sensiblement inactifs. On compare ainsi sur le même cliché :
!*• L'impression u^z^ due aux rayons X primaires;
2** L'impression uz due aux rayons S de l'acier M ;
3** L'impression n'z' due aux rayons T émis par l'aluminium ah.
Fio. 14.
Or le pinceau de rayons X directs n'est pas sensiblement plus actif photographiquement que les rayons S, ni que les rayons T. Et
cependant Tombre de la lame d'aluminium ab donnée par les rayons X est insignifiante, c'est-à-dire que la zone u^z^ est presque également impressionnée dans la moitié située en avant du plan de 1 a /?^. 14^ vue librement de la lame focus /, et dans la moitié que les rayons X ont atteinte après avoir traversé ab\ tandis que la feuille ab a arrêté une importante partie des rayons S, et, en uz^ l'impression est beaucoup plus faible qu'en avant du plan de la figure. Enfin l'impression u'z\ des rayons ï, s'arrête très nettement en z' dans le plan de ab^ d'où il suit que ces rayons T n'ont pas traversé en quantité
appréciable — de millimètre d'aluminium, bien que leur action photographique se montre en uz aussi intense que faction libre des rayons S en uz en avant du plan de la figure. On voit ainsi que le pouvoir de pénéiralion va en diminuant par degrés^ quand on passe des rayons X aux rayons secondaires S, puis aux rayons tertiaires T ; grâce à cette absorbabilité croissante, ces groupes successifs de rayons, bien qu'ayant des énergies rapidement décroissantes ont des actio^is photographiques comparables lorsqu'ils ne traversent que des couches d'air assez minces pour ne pas en absorber la partie la plus active. On conçoit ainsi qu'en opérant à petite distance et dans des gaz raréfiés on puisse poursuivre assez loin ces transformations successives des rayons X et en quelque sorte prolonger de plus en plus le spectre des rayons X du côté des rayons les plus absorbables. Par analogie avec les phénomènes de luminescence, on est conduit à supposer que ce prolongement du spectre a lieu par augmentations graduelles des longueurs d'onde (loi de Stokes). Si l'on admet de plus que les rayons X ne diffèrent des rayons lumineux que par la petitesse extrême de leurs longueurs d'onde, comparables^ Je pense^ aux dimensions des particules matérielles^ on peut espérer arriver par transformations graduelles à des rayons identiques à certains rayons ultra-violets déjà connus, par exemple identiques aux rayons ultra-violets de longueur d'onde Ojjl,1, étudiés par Schumann, rayons bien curieux, qui n'impressionnent pas les plaques photographiques ordinaires et sont absorbés déjà complètement par un dixième de millimètre d'air atmosphérique.
Conclusions. — Pour le moment, je tirerai des phénomènes de transformation des rayons X par la matière les conséquences générales suivantes :
1*^ L'hypothèse, émise par Rôntgen dans son dernier mémoire (*), en vertu de laquelle les rayons X ne seraient qu*une sorte spéciale de rayons cathodiques^ doit être rejetée. C'est un fait digne de remarque que les rayons secondaires du plomb» par exemple^ sont comparables, par leur faible pouvoir de pénétration, à des rayons de Lenard. Je regarde cependant comme inutile toute tentative dirigée en vue de dévier les rayons S par Taîmant ou d'y reconnaître une trace d'électrieation. C'est qu'en effet les rayons S, comme d'ailleurs les rayons X, d'une part, et les rayons cathodiques ou les rayons de Lenard, d'autre part, se comportent de manières nettement opposées vis-à'vis de la matière : tandis que la lame focus d'un tube à vide transforme les rayons cathodiques en rayons X plus pénétrants que les premiers, la même lame recevant les rayons X les transforme en rayons S moins pénétrants. D'ailleurs, M. P. Villard a montré que la lame focus qui émet les rayons X diffuse en même temps des rayons cathodiques qui ne paraissent avoir subi aucune transformation, mais qui peuvent, à leur tour, se transformer en rayons X en tombant sur la matière et, pour une autre part, s'y diffuser une seconde fois (*). L'émission des rayons X se présente donc comme un phénomène très différent d'une diffusion des rayons cathodiques, aussi bien que d'une transformation analogue à celle des rayons X en rayons S. Elle semble bien pouvoir être rattachée, au contraire, comme le pense J.-J. Thomson ('), à un phénomène AHnduction électro-magnétique provoqué par Tarrét brusque des charges cathodiques au moment oh les rayons cathodiques frappent latnatière;
2® Même si Ton écarte l'hypothèse, Jusqu'ici vraisemblable^ qui assimile les rayons X à des rayons ultra-violets extrêmes, on peut dire que les phénomènes de transformation des rayons X par la matière sont pour les rayons X ce que les phénomènes de luminescence sont pour les rayons ultr à-violets.
Dans l'histoire des rayons X, les phénomènes de transformation des rayons X par la matière ont plus d'importance encore que les phénomènes de luminescence dans l'histoire des rayons lumineux : ils dévoilent entre les rayons X et la matière des relations nouvelles
{}) RôNTOEN, 3" mémoire, Éclairage électnqiLe, t. XII, p. 163, 166 ; — J. c/^ ^/ry*., t. VI, p. 538.
(^) P. Villard, Sur la diflfusion des rayons cathodiques (Comptes Rendus du 25 juillet 18'v8).
(•) J.-J. Thomso!!, Phil, Mag., février 1898, p. 172 ; — J. de Phys,, 3* série, juin 1898. t. VII, p. 379.
HOULLEVIGUE. — FERRO-NICKELS 89
très générales qui caractérisent véritablement les rayons X et permettront sans doute d'en définir la nature. Déjà ils m ont permis d'ajouter aux rayons X ultra-pénétrants de Rôntgen, qui traversent plusieurs millimètres de fer, et aux rayons X moyens le plus communément employés, qui sont arrêtés par une fraction de millimètre de fer, toute une gamme graduellement descendante de rayons S, de pins en plus absorbables, par exemple ceux du soufre, de Taluminium, du cuivre, du zinc, du plomb. Les premiers termes de cette série sont des rayons peu différents des rayons X moyens dont je suis parti ; mais les rayons S du cuivre, du zinc, sont déjà très nouveaux, et ceux du plomb ont la majeure partie de leur action photographique ou électrique arrêtée par une simple feuille de papier noir ou par quelques millimètres d*air à la pression atmosphérique, tandis que les rayons X dont ils proviennent traversent plusieurs mètres d*air. Les transformations en rayons tertiaires augmentent encore Técart déjà si considérable entre les termes extrêmes de la série. La difficulté croissante des expériences m'a paru jusqu'ici le seul obstacle au prolongement indéfini de cette série de rayons auxquels il convient de conserver le nom générique de rayons X jusqu'au moment où, en prolongeant toujours régulièrement la série, on retrouvera peut-être une espèce do rayons déjà connue avant la découverte de Rôntgen.
8ÏÏR LES PROPRIÉTÉS IRRÉVERSIBLES DES FERRO-HIGXELS ;
Par L. HOULLEVIGUE.
Les récentes expériences de M. Guillaume sur les aciers au nickel ont ramené Tattention sur leurs propriétés si curieuses et, jusqu'à nouvel ordre, si inexplicables. L'existence, aune même température, d*une forme magnétique et d'une forme non magnétique n'est pas cependant un fait sans analogue; car Tacier ordinaire lui-même, comme Ta remarqué Hopkinson, présente les mêmes propriétés, mais dans une étendue de température bien moindre, et voisine du point de récalescence (650-700**).
L'objet de cet article est de montrer que ces effets peuvent, avec quelque vraisemblance, êlre rattachés à une cause purement
90 HOULLEVIGUE
physique, aux pressions existant à Tintérieur des masses solides considérées.
L'analyse micrographique de Tacier au nickel manifeste une hétérogénéité qu'on n'aurait pu soupçonner d'après sa médiocre conductibilité calorifique. Or, dans un semblable solide, il existe des tensions ou des pressions qui peuvent atteindre des valeurs considérables. M. Résal(^) admet pour Facier trempé des tensions voisines de 200 à 300 kilogrammes par millimètre carré.
De telles forces produisent des modifications notables dans les propriétés physiques des corps, en particulier dans leurs propriétés magnétiques.
Nous avons à ce sujet des documents très intéressants dans les travaux d'Ewing et Cowan (^) pour le nickel, de lord Kelvin (*) et d'Ewing {*) pour le fer.
Pour le nickel, la traction diminue les propriétés magnétiques, comme le montre l'exemple suivant, pris sur un fil de nickel recuit :
Tension en kil.parmillim. carré. 0 5,5 11 15,5 22 27,5* 33 Susceptibilité magnétique K... 15 9,1 4,5 2,6 1,9 1,5 0,95
Si cette loi de variation continuait, sous une tension de 200 kilogrammes par millimètre carré, le nickel ne serait guère plus magnétique que le sulfate de fer.
Au contraire, la pression augmente les propriétés magnétiques :
Pression en kil. par raillim. carré. 0 1,9 3,5 6,« 10 13,3 19,8 Susceptibilité K 5,6 6,9 8,4 12,2 16,8 20,3 29
de telle sorte que, soumis à une pression de 200 kilogrammes, le nickel est peut-être aussi magnétique que le meilleur fer de Suède. Avec le fer, les résultats obtenus sont plus complexes, et moins complets en ce sens qu'on n'a opéré que par traction des fils, et que les déformations permanentes sont très rapidement atteintes, ce qui change absolument les conditions du problème. L'effet général, sur lequel tous les expérimentateurs sont d'accord, c'est que, pour des champs inférieurs à 300 C. G. S. environ, la traction augmente la susceptibilité magnétique ; au-dessus de cette valeur (point critique
(1) Fer, fonte, acier, p. 326.
(*) PhiL Trans., 1888.
(3) Phil. Trans., 1879.
(*) PhiL Trans,, 1885.
FERRO-NICKELS 91
de Villari), elle produirait des effets inverses. En tous cas, les modifications produites par la traction peuvent être considérables, comme le ihontrent les résultats suivants obtenus par Ewing sur un fil de fer recuit placé dans un champ de 3,33 C. G. S. :
Tension en kil. par millim. carré.. 0 2,15 i,'iO 6,45 8,60 10,75
Intensité d'aimantation 5 144 206 292 380 409 565
Voici encore un autre exemple, relatif à un fil de fer étiré préalablement, et soumis dans des champs variables à une traction constante de l2^«,5o par millimètre carré.
Champ H 0,3i 2,49 5,7H 8,6 11,6 20,1 34,0
.> avant traction 7 50 195 372 527 875 1.185
.■> après traction 75 r»90 740 8i2 907 1.045 1.140
D'après l'ensemble de ces résultats, on peut présumer qu'une pression assez forte, exercée sur une masse de fer dans un champ d'intensité faible ou moyenne, amène l'abolition presque complète de ses propriétés magnétiques.
Ces effets jouent probablement un rôle dans les transformations que la trempe fait subir aux propriétés magnétiques de l'acier ordinaire. On peut aussi, sans trop s'aventurer, leur attribuer, au moins en partie, les curieuses propriétés des aciers au nickel irréversibles.
Hopkinson a montré, pour des échantillons à 22 et 25 0/0 de nickel, que le passage de la forme non magnétique à la forme magnétique est accompagné d'une augmentation de volume considérable, 2 0/0 environ. Ce fait nous porte à admettre qu'il existe dans la variété non magnétique des pressions qui disparaissent lorsqu'une action mécanique, le laminage par exemple, vient troubler Téquilibre mécanique existant. En prenant pour coefficient de compressibilité celui du fer, on trouve que les pressions correspondant à cette variation de volume devraient atteindre 400 kilogrammes par millimètre carré.
Il nous est loisible d'imaginer, bien que cette hypothèse soit certainement plus simple que la réalité, que cette pression est exercée sur les noyaux en fer de chaque cellule par une enveloppe plus dilatable en nickel ; lorsque le système cellulaire s'est dessiné, peu après la coulée de Talliage, Téquilibre de pression existait à peu près dans la masse encore pâteuse ; mais la contraction des enveloppes en nickel par refroidissement a amené une compression éner-
92 HOULLEVIGUE
gique des noyaux en fer. L'influence de celte pression doit être de diminuer très notablement le magnétisme du fer. II suffit alors de briser, par une action mécanique, l'enveloppe de chaque nodule pour que le système reprenne, avec augmentation de volume, son magnétisme normal. On comprend que la même transformation puisse s'effectuer par l'action du froid, qui brise les parois des cellules par suite de l'inégale contraction du contenant et du contenu ; la transformation sera alors graduelle, puisque les enveloppes les plus minces seront brisées à des températures moins basses que les enveloppes plus résistantes, et elle subsistera après retour à la température ordinaire. Enfin les alliages plus riches en nickel renfermant des enveloppes plus épaisses pour un noyau moins gros, la rupture s^y fera à une température moins basse que pour les autres.
Peut-être cet ensemble de propriétés peutril aussi être relié à la variation du module d'élasticité, qui diminue de 10 0/0 par le passage à l'état magnétique. En effet, pour tous les corps dont la susceptibilité augmente par la traction, comme le fer dans un champ inférieur à 300, le module diminue par raimanlation. Considérons, pour l'établir, le système formé par un aimant permanent A et un fil de fer F, et faisons-lui parcourir le cycle réversible et isothermique suivant :
1^ A étant d'abord à l'infini, on l'approche de F; l'opérateur recueille un travail ^^ ;
2® On donne à F un allongement l en exerçant une traction croissante de zéro à P^. L'opérateur recueille un travail — t, ; l'aimantation de F se trouve accrue (puisque la susceptibilité a augmenté), et il en est de même de l'attraction enlre F et A ;
3® On éloigne A jusqu'à l'infini ; le travail recueilli est alors — Ç„ et on a :
ÎTa > C^i ;
puisque l'attraction de A et de F est plus grande dans le second cas que dans le premier. En même temps, pour conserver à F la même longueur, il a fallu donner à la traction une valeur Pj ;
4** On ferme le cycle en diminuant la traction de P^ jusqu'à zéro. On recueille alors un travail t^.
En écrivant que, pour le cycle entier, le travail extérieur est nul, on a :
t2 — T| = Ira — ^i > 0.
FERRO-NICKELS 93
Si on appelle L et S la longueur et la section de F, M^ son module à Tétat aimanté, M, son module à Tétat non aimanté, t^ et r, ont pour expression :
L'inégalité t^ > t^ revient donc à celle-ci :
Je n'insiste pas sur ce côté théorique de la question, qui présente des dirCcultés, mais il me semble néanmoins en résulter Texistence de relations nécessaires entre Tétat magnétique et le module élastique.
La tentative d'explication dont je viens de donner Tébauche en pourrait être précisée que si on connaissait les différents éléments qui forment la pète des ferro-nickels et les propriétés de chacun d*eux au point de vue de la compressibilité ; j'ai seulement voulu montrer qu'une semblable explication, toute physique, était possible. D'après M Guillaume, au contraire, les changements de propriétés des aciers au nickel devraient être mis sur le compte des transformations chimiques. Quelque séduisante que soit cette manière de voir, il me paraît assez difficile de s'y rallier, puisqu'elle suppose que ces réactions chimiques entre corps solides en présence puissent s'accomplir brusquement, ou par l'action d'un refroidissement, ce qui n'a pas lieu d ordinaire.
Du reste, ce n'est pas la première fois que la chimie et la physique se trouvent en concurrence pour expliquer les propriétés des aciers : pour les aciers au carbone, en face de la théorie chimique qui attribue ces propriétés à des combinaisons différant avec la teneur en carbone etrétat de trempe, est venue se placer la théorie allotropique de M. Osmond, qui a trouvé de nombreux défenseurs en Angleterre et en Amérique. Cette théorie a pour base l'existence reconnue par M. Osmond, de plusieurs variétés allotropiques du fer, stables, sous la pression normale, à des températures différentes ; les pressions développées dans la cellule de l'acier peuvent rendre stable à la température ordinaire l'une ou l'autre de ces variétés, dont les propriétés déterminent celles de l'acier qui les contient. De nombreux faits expérimentaux, l'abaissement des points de transformation avec l'augmentation en teneur de l'élément surajouté (C, Ni, Mn), et la possibilité de reproduire les propriétés essentielles de l'acier en substituant au carbone d'autres éléments (H, par exemple) militent
en faveur de cette hypothèse. II n'y aurait donc aucune impossibilité à ce qu'une théorie analogue, fondée sur des aclions purement physiques, se trouvât applicable aux ferro-nickels et peut-être à d'autres types d'acier.
Le lecteur trouvera, à la suite de cet article, les objections qu'il a suggérées à M. Guillaume. Je ne pense pas qu'aucune d'elles soit absolument irréfutable. On pourrait, je crois, les tourner en prenant comme constituants, au lieu du fer et du nickel purs, comme je Tai fait pour plus de simplicité, des alliages appropriés de ces métaux. Il y a lieu toutefois d'en tenir le plus grand compte: peut-être permettront-elles, jointes à de nouvelles observations et à de nouvelles expériences, de préciser ce qui n'est actuellement que l'ébauche d'une théorie.
REMARQUES SUR LES ACIERS AU NICKEL; Par M. Ch.-Ed. GUILLAUME.
Si séduisante et si plausible que soit, par certains côtés, l'ingénieuse théorie imaginée par M/ Houllevigue pour expliquer les anomalies des aciers au nickel, on ne saurait se dissimuler qu'elle renferme aussi des difficultés presque insurmontables.
Sans parler de la dilatabilité élevée de ces alliages à Tétat non magnétique, dont on tirerait difficilement un argument décisif, il semble que les particularités du passage d'un état à l'autre sont en contradiction évidente avec cette théorie. M. Houllevigue admet que, au moment de la solidification de l'alliage, des sphérules de fer se sépareni et s'enrobent bientôt d'enveloppes de nickel. A partir du moment de la solidification, les sphérules et les enveloppes exercent les unes sur les autres des tractions qui vont en augmentant jusqu'à ce que les dernières atteignent leur limite de rupture. Ici, la seule difficulté que l'on pourrait alléguer est la disparition complète du magnétisme, qui suppose atteintes les tensions et les compressions très fortes indiquées par l'expérience faite séparément sur le fer et le nickel ; mais on ne pourrait en tirer un argument contre la théorie de M. Houllevigue que si l'on connaissait exactement la différence des contractions à l'état libre, et les limites élastiques du fer et du nickel, depuis la température de solidification de ce dernier métal.
FERRO-NICKELS 95
Lorsqu'on ramène Talliage à une température voisine du rouge cerise, le magnétisme disparaît et ne se manifeste qu'au-dessous de zéro pour les alliages à teneur voisine de 24 0/0 de nickel. Il faudrait dès lors admettre que les enveloppes, rompues une pre* mière fois par le froid ou par un travail mécanique, se sont reformées à une température qui est de plus de 700** inférieure à celle de la fusion du nickel ; puisque, partant de cette température, les deux métaux séparés ont subi des contractions assez différentes pour que le magnétisme ait de nouveau disparu aux températures ordinaires ou à toute autre température comprise entre ces dernières et celle où la transformation supérieure s'est produite, c'est-à-dire dans un intervalle où le fer est toujours magnétique.
On devrait, d'ailleurs, s'attendre à voir l'alliage passer à l'état magnétique à des températures différentes, suivant celles auxquelles il a été soumis dans la transformation inverse. En particulier, l'alliage se comporterait de façon bien différente dans le premier refroidissement au sortir du creuset et dans les traitements ultérieurs par le froid après un ou plusieurs retours à l'état non magnétique, co qui n'a pas lieu.
L'analogie qui existe entre les aciers réversibles et irréversibles, au point de vue du sens des variations de volume accompagnant les changements magnétiques, montre que ces phénomènes ne diffèrent que par leur plus ou moins grande stabilité, mais ne sont pas essentiellement différents. On devra donc chercher à les expliquer par des causes de même nature, et une théorie qui rendra compte des deux ordres de phénomènes devra être préférée à une théorie limitée à Tune des classes.
Les difficultés de la théorie physique, très grandes déjà lorsqu'on l'applique aux alliages irréversibles, deviennent insurmontables dans les alliages réversibles.
Ces derniers passent, en effet, graduellement, sur une courbe réversible à très peu de chose près, d'un étal à l'autre, dans un intervalle de température étendu, et peuvent, pour des teneurs voisines de 25 0/0 de nickel, arriver à l'état non magnétique déjà audessous de zéro. La théorie physique exigerait la formation de tensions se produisant graduellement à température ascendante et disparaissant dans la môme mesure à température descendante, ces tensions étant des fonctions continues et bien définies de la température. 11 faudrait admettre, par conséquent, qu'au fur et à mesure
96 LAFAY
de la formation des enveloppes, à toute température, de fortes compressions s'établissent aussitôt, ce qui semble impossible.
Ces objections à la théorie proposée par M. Houllevigue ne lèvent pas, il est vrai, celles que Ton peut opposer à celle des équilibres chim^ues ou de la polymérisation; mais ces dernières semblent beaucoup moins graves.
ABAOUBS BBUTIFS A LA RÉFLEXION VITRÉB ; Par M. A. LAFAY.
1. — Bien que les calculs numériques exigés par l'application des formules de Fresnel ne soient ni longs ni compliqués, il peut cependant y avoir avantage à construire des abaques convenables, susceptibles de faciliter la solution des principaux problèmes pratiques dont ces formules sont la clef.
C'est le but que nous nous sommes proposé dans cette note, en appliquant àla réflexion vitrée la méthode nomographique, si féconde, des points alignés (*), que Ton doit à M. d'Ocagne.
â. — Considérons un rayon polarisé dans le plan d'incidence et caractérisé par une amplitude vibratoire a normale à ce plan ; les amplitudes correspondantes a^ et a' des rayons réfléchi et réfracté, comptés positivement du même côté du pi m d'incidence^ ont pour valeur :
sin {{ — i)
' sm U -]- l)
2 ces t sin t" a = a
sm (t -|- 1}
r désignant Fangle de réfraction lié à Fangle dincidence i et à Findlce n du miroir par la relation
(1) sin 1 = n sin i".
Posant :
(2) h = ?ÎIL(Lzzi], ^-^ sin (f" + i)'
(i) M. d'Ocagne, qui avait d'abord adopté le terme de points isoplèthes {Somographie^ ch. iv), lui a, dans un Mémoire récent {Bull, de la S. math^j t. XXVI, p. 31j, substitué celui de points alignés.
RÉFLEXION VITREE
il vient:
tgt ^ ^
De même, dans le cas de Ist lumière polarisée perpendiculairement au plan d*incidence, si ^, b^ et b' sont les amplitudes vibratoires des rayons incident, réfléchi et réfracté, on a :
2 cos i sin H
tg {i + i')
bi=b
TTx^
sin {i + t) cos (t — f) '
e'esl-à-dire
en faisant
6' = + vT"=^a.6.-^',
tg(t + o
3. — Les facteurs ^ et A que nous venons de définir, intervenant dans toutes les questions relatives à l'intensité et à la polarisation de la lumière réfléchie et réfractée, il importe de pouvoir les déterminer facilement en fonction de Tindice n du miroir et de Fangle d'incidence ».
A cet effet, éliminons t' entre (1) et chacune des équations (2) et (5), il vient :
4 + ^ ces t i 4- k n^ cos t
* — ^ V^n' — sin* t ^ — * \^n^ — sin* t
Après avoir chassé les radicaux, ces formules se mettent sous la forme :
— 2 ces* t
2(na — 1)
(}êi)'
— 2 cos* t i
On en déduit, d*après un théorème élémentaire de géométrie
analytique, que les points {fig. i)
/i + hV
iX = 0 i X =z i l X =1 {': 7 )
f y = — 2 cos* i ( y = 2 (n* — 4 ) ' î/ == o,
■'; Si l'on appelait a la racine carrée de Tintensité de la lumière réfractée, on
aurait simplement :
car le principe des forces vives donne : a J + «s — ^j ; mais a',défini parla formule
précédente (p. 96) , ne coïncide pas avec a. On a :
tu*' a' = a . ^ (Mascart, Optique^ t. II, p. 400 et 402).
Ce qui intéresse en pratique, c'est uniquement a et, par suite, le rapport /<. J, de Phyg., 3* série, t. VIIl. (Février 1899.) 7
98 LAFAY
sont en ligne droite et qu'il en est de même pour :
( y = — 2 cos« t { yz=z2{n^ — {) ( y = o.
Dessinons les séries de points A, B, C, B' et C, qui correspondent aux valeurs à cotes rondes des quantités i, n, h et A, et inscrivons à côté de chacun d'eux la valeur de l'argument dont il est fonction; il suffira, sur le dessin ainsi obtenu, de prolonger l'aligne-
FlG. 1.
ment AB déterminé par deux valeurs quelconques de i et n pour obtenir un point C, à côté duquel on peut lire la valeur de h telle qu'on la déduirait de la formule (2). On voit sans peine qu'il en est de même pour k\ nous sommes donc en possession des abaques des relations (2) et (5).
4. — Sous cette forme, ces abaques ne seraient guère pratiques ; la planche nous montre en effet, entre autres inconvénients, que l'échelle commune kh eih est excessivement contractée de i à 0, et s'étend au contraire à l'infini pour les valeurs voisines de i. Nous avons donc été conduits à construire la planche ci-contre qui se déduit de (i) par la transformation homographique (*) :
(^} M. d'Ocagne a fait voir, dans sa Nomographie (p. 59), le parti qu'on pouvait tirer de l*bomographie au point de vue de la meilleure disposition à donner à un abaque à points alignés. Nous savons qu'il revient en détail sur ce sujet dans le grand Traité de Nomographie qu'il va faire paraître incessamment.
rf " rf a ^-^
