BZPÉBIEIIGES DE M. COOPER HEWITT SUR LES TUBES A VIDE
Par M. Maurice LEBLANC (i}.
L Tubes à gaz raréfié de grande conductibilité. — Si Ton veut faire* passer un courant électrique dans un tube contenant un gaz raréfié, ce gaz se comporte comme un diélectrique parfait, tant que le champ électrique n'a pas atteint une valeur déterminée, dépendant de la pression et de la nature du gaz. Lorsqu'elle est atteinte, le gaz perd brusquement son pouvoir diélectrique et se comporte ensuite comme un conducteur, tant qu'il est traversé par un courant.
Pour le démontrer, M. Bouty place le tube contenant le gaz raréfié entre les plateaux «l'un condensateur. Dès qu'un courant traverse le tube, la capacité du condensateur est augmentée comme si l'on avait rempli le tube d'un liquide conducteur.
On peut également se servir d'une ampoule munie de quatre électrodes, a, 6, c et d : si un premier courant passe à travers deux d'entre elles, a et ô, par exemple (Voir fig. 1), et si Ton ferme une pile P sur les deux autres, celle-ci débite un courant facile à mesurer avec un galvanomètre G, quand même le voltage de la pile ne serait que de 1 volt. Cet effet cesse instantanément dès que l'on interrompt le passage du premier courant.
(1) Conférence faite à la Société française de Physique, le 29 avril 1905.
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M. QMii^Bewîfet(*)a^éladiélet i^ laSQ^etJi p&Fté
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Fio. i-
Il a décauverl, en même temps, que, ai la surlace ^e la calliode était désagrégée par le passage du «eooraat (saécant^^eflieDt, .physiquemeoit ou électriquem»it), elle perdait aussitôt sa repugnanœ et que Yosx pouvait, alors^ après m amorçage préalable^ iaire traverser un tube ou une ampoule à vide par un courant continu de grande intensité, en ne disposant que de quelques volts,
C*est ainsi qu'il a pu faire passer dans une ampoule de 20 cenli-
(I) Les renseignements suivants sur les recherches de M. Gooper Hewitt m'oot été fournis par son collaborateur, M. le Br de IledcHQi^men, <|«i a hteniwQiB ui'ft9Shster lors de ma conférence à la Société de PhjtBÙiiie, et qui a répété devant les asâstânts les expériences fondameiUalea auxquaties il a pactinipé.
TUBES 4 GAZ RARÉFIÉ mètres de diamèlrQ euvnr^m^ refroidie par. un bain drt courant de iOO ampèrea avec 8 volts.
Cette décoaverle a la pkis haute importance au point de tique, car elle permet d'utiliser industriellement les tube q«e Toa poavait cfoire eonRnés à jamais dans lea lahori^toî à présent, on a pu faire avec eax de nouveaux appareils d'i intéressants à bien des points de vue, et une nouvelle soup trique avec laquelle en redresse, dans les meilleucea^oend rendement, des coorants alternatifs de toutes fréquence égales à 10^, résultat impossible à atteindre par tout autr Nooa Signalerons encore im ezploseur qni interrompt et UB coviHit a» moins iV fois par seconde et, enfin, on inie pour courants alternatifs, qui permet de les couper au précis où leur intensité est nulle.
Voici oofumeui M. Coeper Hewiit. a mis en évidence la | fendauMMtale de la caibode.
11 a pris un tube vertical, ayant 30 millimètres de diam^ rieur, muni de trois électrodes, a, 6, c, comme celui représ Im fiff. 2. Chacune de ces électrodes était constituée par ui poche remplie de mercure o4 pénétrait un fil de platine api traversé le verre. La distance des électrodes a et ^ était del œUe 4ost élecirodee ^ et c de 75 centimètres*^
Ce tube ayant été soigneusement vidé d'air, il Fa amorcé au moyen d'un des procédés décrits plus haut, et a fait passer un courant continu entre les électrodes a et c, la première servant d'anode et la seconde de cathode.
Avec 72 volts seulement, le courant a acquis une intensité de 3,5 ampères. Son passage maintenait la surface de la cathode à Fétat de désagrégation. Son mercure s'évaporait, mais se condensait sur les parois du tube et retombait à la partie inférieure; la cathode se reconstituait ainsi au fur et à mesure de sa destruction.
Dans ces conditions, il a mesuré successivement les voltages développés entre les électrodes a et 6 et entre les électrodes b etc, et les a trouvés respectivement égaux à 28 et à 44 volts.
Le rapport de ces voltages est voisin de celui des distances des électrodes a, b et 6, c. Mais il en diffère, car il y a encore une chate brusque de voltage à la surface de chaque électrode. Ces chutes de voltage sont d'ailleurs peu importantes, et leur somme est rarement supérieure à 14 volts.
Il a réuni alors les électrodes 6 et c par un circuit renfermant un galvanomètre et constaté le passage d'un courant de i à 2 centièmes d'ampère, ayant une intensité du même ordre de grandeur que celle du courant qu'eût fait passer le même voltage entre les électrodes c et c^ de l'ampoule de la fig, i, lorsqu'un premier courant eut passé entre les deux autres. La presque totalité du courant continuait à passer entre les électrodes a et c.
11 a ensuite réuni l'électrode b à l'anode a. Aussitôt l'entrée du courant a sauté de l'anode a à la nouvelle anode b.
En intercalant, entre la source , d'électricité et les anodes a et b, deux rhéostats à résistances variables, il a pu partager le courant entre les deux anodes, dans une proportion quelconque ; la portion du tube comprise entre les électrodes « et 6 se comportait comme une simple résistance.
Cette expérience démontre péremptoirement qu'une électrode en mercure n'offre que très peu de résistance an passage du courant lorsqu'elle sert d'anode, et qu'elle lui en oppose, au contraire, une très considérable lorsqu'elle sert de cathode, si sa surface ne se trouve pas maintenue à l'état de désagrégation continuelle parle passage d'un courant suffisamment intense, préalablement établi.
M. Cooper Hewitt a repris la même expérience en remplaçant le
TUBES A GAZ RAHÉFIÉ 421
mercure par d'autres corps. Il a toujours obtenu les mêmes résultats ; mais rintensité du courant qui doit traverser la cathode c est d'autant plus grande quMl s*agit de corps plus difficiles à désagréger d'une manière quelconque.
La répugnance de la cathode est donc une propriété générale : on peut toujours la surmonter, en désagrégeant sa surface.
Le graphite est facile à désagréger : il se transforme en poussière. Il en est de même pour le potassium et le radium; mais leurs vapeurs attaquent rapidement le verre du tube. Quant aux sels, leur dissociation amène la production de vapeurs acides, qui attaquent Tanode.
Pratiquement, le mercure à l'état de pureté permet seul de constituer une cathode dont on puisse maintenir constamment la surface à Tétat de désagrégation et qui se reconstitue d'elle-même, au fur et à mesure de sa destruction. Les vapeurs de mercure n'exercent aucune action nocive sur les parois du tube ou sur l'anode, si elle est en fer comme celles qu'emploie M. Cooper Hewitt.
On peut donc constituer un tube avide offrant une grande conductibilité au passage d'un courant continu, une fois qu'il a été amorcé, à la condition de lui donner une cathode en mercure et de le faire toujours traverser par un courant continu d'intensité suffisante pour que la surface de la cathode soit maintenue à l'état de désagrégation. L'anode peut être en mercure, en fer ou tout autre métal non attaquable par les vapeurs de mercure.
D'ordinaire, l'anode s'échauffe davantage que la cathode. Si on la fait en mercure, il y a un transport de métal de l'anode à la cathode, opéré par voie de distillation.
11. Amorçage. — Tout tube à vide et à cathode de mercure doit être préalablement amorcé, c'est-à-dire que la cohésion diélectrique des gaz restants doit être détruite une fois pour toutes avant que l'on puisse lui faire produire un effet utile.
Un premier moyen consiste à lui faire supporter, pendant un temps court, un voltage suffisant développé par une source d'électricité capable de lui fournir, en même temps, un courant d'intensité assez grande pour amener la désagrégation immédiate de la surface de la cathode.
Cette source doit pouvoir fournir un grand débit d'énergie, mais seulement pendant un temps très court. Il était tout indiqué de la constituer avec une bobine de self-induction, qui restituerait brus-
<]Qeatettt rémrgie qu'^e aurait emmagasinée pendact on temps
<Iuelooi)qiie.
Aussi M. Cooper Hewitt a-t-il eu reeoars au di^nK^itif suivant {Voir /î^. 3).
^ggT
-VUWM^^»<^--
Fio. S.
Soit A le tube que Ton veut amorcer, a son anode en fer, et c sa <;athode de meroure.
On relie l'anode au pôle -}- de la source d'électricité par Tintermédiaire d'une résistance R et d'une bobine de self-induction J.
D'autre part, la cathode étant reliée au pôle — de la source, on •établit une connexion, entre Tanode et la cathode, renfermant un interrupteur à huile et à action rapide U et une résistance R'.
Enfin, autour du tube et dans le voisinage immédiat de la cathode, on dispose une feuille d'élain /; que Ton relie à Tanode. On fait ainsi un petit condensateur, dont les armatures sont fournies par la feuille d'élain et le mercure de la cathode, et qui est monté en dérivation entre les bornes de Tinterrupteur. Quand on ouvrira celui-ci, Textra-courant de rupture ira d'abord charger ce condensateur, au lieu de se frayer un passage à travers Thuile, ce qui pigmentera la rapidité de Taction de l'interrupteur, comme dans les bobines de Ruhmkorf.
Mais cette disposition a une efficacité toute spéciale dans le cas
TUBES'^ €^A2 R.ARÉFIÉ 433
netnt. Eb •«flbf, h xsttarrg» én^ eôndiettsateor sntiiie mm- vwtitàian ^Beggqug érla temèn scrperfimU»'<hi «evcore* ée k cathode. D en résulte une violente agitation de cette surface, qui est ainsi désagrégée, au moment même où la cohésion diélectrique du gaz est détruite.
L'expérience montre que la quantité d'énergie qu'il faut emmagasiner dans la bobine de self-induction J, pour déterminer Tamorçage, doit être environ 5 fois plus grande lorsque ce condensateur est supprimé que lorsqu'il est rétabli.
Pour amorcer le tube, on ferme l'interrupteur U. Un courant d'intensité constante finit par le traverser, après avoir emmagasiné une certaine quantité d'énergie dans la bobine de self-induction J. On ouvre alors l'interrupteur, ce qui provoque un coup de bélier. Le voltage s'élève entre l'él&ctFode et la cathode, jusqu'à ce qu'un courant d'intensité constante le traverse désormais. La résistance R sert à régler son intensité. La résistance R' sert à régler l'intensité du courant dans la bobine, avant la mise en route, et, par suite, la quantité d'énergie disponible pour Famorçage.
Le voltage nécessaire est proportionnel à la longueur du tube A, mais croît très raphletnent avec le degré de raréifaction des gaz, en tendant vers l'infini lorsque le vide devient absolu.
Pour éviter d^'avoir à produire des voilages démesurés^ M. Gooper Hewitt a fait des tubes ayant deux anodes, a et b^ et une cathode, c, comme celui représenté sur la fig, 4.
L'anode 6 est située aussi près que possible de la cathode c. On relie les anodes a et b par un circuit contenant un interrupteur U'. Cet interrupteur étant fermé, on détermine, comme précédemment, l'amorçage entre Tanode b et la cathode c. Le tube devient conducteur sur toute sa longueur et une partie du courant passe par l'anode a. Dans ces conditions, pendant l'amorçage, on n'a à surmonter que la cohésion diélectrique de la colonne comprise entre les électrodes b et c, au lieu de celle de la colonne comprise entre les électrodes a et c.
Néanmoins, lorsque la raréfaction des gaz devient extrême et que, la lampe étant froide, la tension des vapeurs de mercure émises par la cathode est sensiblement nulle, le voltage nécessaire pour déterminer l'amorçage est encore énorme. Il faut alors avoir recours à la méthode suivante, connue d'ailleurs depuis longtemps :
On incline le tube de façon qu'un mince filet de mercure vienne
joindre Tanode à la cathode et établisse un court-circuit. Le courant passe : dès qu'on redresse le tube, le court-circuit est interrompu.
Fio. 4.
un arc jaillit à Tintérieur du tube et détermine son amorçage immédiat.
III. Stabilité' du fonctionnement, — Si Tintensité du courant devient trop faible pour entretenir Fétat de désagrégation de la cathode, elle reprend immédiatement sa répugnance.
Or, les expériences de MM. Wiedemann, Ruhlmann et Cantoront montré qu*un courant traversant un gaz raréfié, lorsqu'il est fourni par une source à voltage constant, est toujours discontinu.
Il était donc nécessaire de le forcer à demeurer continu en faisant croître automatiquement le voltage aux bornes du tube, lorsque rintensité diminuait, et réciproquement. M. Cooper Hewitt y est arrivé en montant en série, avec chacun de ses tubes, une résistance ou une bobine de self-induction.
Au contraire, on rend impossible le fonctionnement d'un tube raréfié si Ton dispose un condensateur dé capacité appréciable entre ses bornes.
M. Robert de Valbreuze, qui a fait, il y a deux ans, d'intéressantes recherches sur les tubes à vide, a reconnu, de son côté, la grande efficacité des bobines de self-induction pour les maintenir amorcés. Elles ont l'avantage de ne pas dépenser d'énergie.
Toutefois, pour des raisons qui seront exposées plus loin, M. Cooper Hewitt joint à leur action celle d'une résistance ohmique.
IV. Étude spéciale de la conductibilité des tubes à vide et à cathode de mercure, — M. Cooper Hewitt, avec Taide de M. Wills, a fait de nombreuses expériences sur la conductibilité de ces tubes. Il a d^abord étudié comment variait le voltage à Tintérieur d'un tube à vide, à cathode de mercure, à la surface des électrodes et le long de la colonne gazeuse.
Un premier point était déjà acquis : la présence de gaz raréfiés à Tintérieur du tube ne pouvait produire qu'un accroissement de résistance après Tamorçage. Aussi les expériences n'ont-elles porté que sur des tubes où le vide avait été porté aussi loin que possible, et qui ne renfermaient plus que la vapeur de mercure émise par la cathode.
M. Cooper Hewitt avait aussi constaté que la chute de voltage, a la surface des électrodes, était presque indépendante de Tintensité du courant, qu'elle ne dépendait guère que de la température de ces surfaces et diminuait lorsque celle-ci augmentait.
Ils ont opéré sur des tubes à anode de fer. Une pince thermo-électrique, traversant le verre, passait à i centimètre environ de Tanode, et un électromètre mesurait la chute de voltage entre Tanode et la vapeur située dans son voisinage immédiat.
On se servait d'un électromètre pour éviter l'action de la cathode sur le courant qui aurait dû traverser un voltmètre.
M. Wills a, en particulier, relevé sur un tube de 19 millimètres de diamètre les nombres suivants, qu'il a publiés en août 1904 dans YElectrical Review :
Intensité da courant en ampères
Il est impossible de faire la même expérience avec la cathode, à cause dé l'état d'agitation continuel de sa surface. Mais, en opérant sur des ampoules de grande section dont l'anode et la cathode étaient très voisines, et où la chute de voltage dans le milieu intermédiaire était négligeable, il était possible, en connaissant la chute de voltage totale entre les deux électrodes et la chute de voilage à l'anode,
/. de Pkys., 4« série, t. IV. (Juin 1903.) 20
Chute de vollaffe
& la surface de l'anode
en volts
Température de Tanode
d en déduire, par simple différence, U chute de voltage à la cathode.
On a trooré, ainsi, que cette dernière chute était très sensiblement constante et égale à 5 volts.
MM. Cooper Hewitt et Wills ont ensuite recherché comment variait le voltage à Tintérieur d'un tube, en fonction de son diamètre^ de la tension de vapeur de mercure qui y régnait et de l'intensité du courant qui le traversait.
Pour cela, ils ont pris des tubes de diamètres diftérents (Voir fig. 5) dans lesquels pénétraient : 1*^ une pince thermo-électrique C et une pointe de platine D situées à une distance déterminée Tune de l'autre. La pince thermo-électrique C actionnait un galvanomètre B, dont la déviation donnait la température à l'intérieur du tube. On en déduisait la tension de vapeur du mercure au moyen des tables de lord Rayleigh. Un électromètre E mesurait le voltage entre les points C et D. On faisait varier la température de la lampe en la réchauffant extérieuremeiit, et un ampèremètre F mesurait l'intensité du courant qui la traversait,
La colonne lumineuse ne remplit pas toujours complètement le tube. Elle cesse de le taire dès que la tension de vapeur a acquis
nne yalenr déterminée. A partir de ce moment, son diamètre augmente avec rintensité du courant et diminue lorsque la tension de la sapeur augmente.
Température^^
f 5 ampèrez
--r--j ^ampères
3 ampères
) ^ h ï ï i J%(kHg.
Pressions
FiG. 6
Les diagrammes de la fig. 6 représentent les résultats observés ^ur un tube de 38 millimètres de diamètre. Ils montrent comment varie, pour ce tube, la chute de voltage par centimètre en fonction de la tension de vapeur et de l'intensité du courant.
Ils se composent chacun de deux droites se coupant sous un angle obtus. La tension de vapeur A^, au point d'intersection de ces deu]|L droites, est approximativement donnée par l'expression :
VD
-où J représente Tintensité, exprimée en ampères, du courant qui
lètre de ce dernier, exprimé en cenli-
)mène s'explique aisément parce que, lonne lumineuse occupe toute la section j, elle n'en occupe qu'une partie.
>ur un même tube, les droites apparte- Toupes de droites composant les diatensités difTérentes convergent en un : points de convergence ont même ab-
s, on trouve des diagrammes composés qui se relèvent plus rapidement.
Ampères Fio. 8.
r les résultats observés par la formule iifférence de potentiel nécessaire pour nt de J ampères 1 centimètre de Ionlètres de diamètre, la tension de vapeur ercure. Dans cette formule, a^ b^ c eid
On a pour :
TLBES
Cette formule montre que le voltage X est une fonction linéaire de la tension de vapeur A. Un tube conduit donc d'autant mieux que le vide y est plus grand.
Les fig. 7 et 8 se rapportent au cas où la pression dans le tube est maintenue constante et égale à 1 millimètre de mercure.
La première montre comment varie le voltage par centimètre, lorsque l'intensité du courant augmente, dans des tubes de diamètres difTérents. La seconde montre comment varie le même voltage, avec le diamètre du tube, pçur des courants de diverses intensités.
Les diagrammes des fig. 6, 7 et 8 sont des illustrations de la formule de M. Wills.
V. Influence (Tun champ magnétique sur un tube à vide et à cathode de mercure. — M. Hewitt a eu l'idée d'approcher un aimant d'un tube à vide et à cathode de mercure traversé par un courant. Il a constaté qu'une flamme, dirigée suivant les lignes de force, émanait alors de la tache brillante constituant la zone de désagrégation de la cathode et venait s'écraser contre les parois du tube, en un point où se manifestait un vif dégagement de chaleur.
Un phénomène très curieux s'est manifesté : la colonne lumineuse, qui continuait à aller de l'anode à la cathode, contournait cette flamme, en affectant la forme d'une hélice.
VI. Première application des tubes à vide à cathode de mercure, — Lampes dites à vapeur de mercure, — Le voltage nécessaire pour faire passer un courant dans un tube à vide, dont la cathode est en mercure, est d'autant plus petit, après l'amorçage, que la raréfaction du gaz a été poussée plus loin. Lorsqu'elle est extrême et que le tube est refroidi de manière que la vapeur de mercure émise par la cathode se condense immédiatement et pe vienne pas remplir le tube, le passage d'un courant de plus de 100 ampères ne se manifeste que par l'apparition d'une tache brillante à la surface de la cathode, à Tendroit où cette surface est désagrégée. La colonne gazeuse demeure obscure.
Si la raréfaction est poussée moins loin, le tube étant toujours
refroidi, la résistance est plus ^-rande, mais le tube s'illumine, et sa couleur est caractéristique du gaz qu'il contient encore : rose si c'est de Tazote, violette si c'est de l'hydrogène.. .
Un tube où le vide a été poussé aussi loin que possible s'illumine aussi dès que l'on cesse de le refroidir et qu'il est envahi par la vapeur de mercure, et la lumière émise a la couleur verte du mercure.
On conçoit la possibilité d'user de sembla))les tubes comme appareils d'éclairage.
M. le D' de Recklinghausen a fait les expériences suivantes : un tube à cathode de mercure primitivement rempli d'azote était plongé dans de la glace, il paraissait rose; dès qu'on enlevait la glace, il était envahi par la vapeur de mercure et devenait vert, l/un des spectres de l'azote ou du mercure était toujours prépondérant. Il a substitué à l'azote divers gaz parmi ceux qui ne pouvaient attaquer les électrodes, en particulier l'argon et l'hélium. Le résultat a toujours été le même. Il semble donc que le courant demande de le transporter, suivant les cas, de préférence aux ions de l'un ou l'autre des gaz ou vapeurs qui remplissent le tube, au lieu de le demander à plusieurs d'entre eux à la fois.
Il a ensuite remplacé le mercure par un amalgame de potassium. Dans un tube vertical, long de i mètre, la partie supérieure devenait rouge, et la partie inférieure verte, le changement de couleur se produisant sur une longueur de 2 centimètres environ. Quoi que l'on fasse, il est impossible de superposer pratiquement les spectres de corps différents dans ces tubes.
Comme on ne saurait maintenir une lampe électrique dans de la glace, si l'on veut employer des tubes à gaz raréfié et à cathode de mercure comme appareils d'éclairage, on doit accepter une lumièr*^ verte correspondant au spectre du mercure.
Elle a le grand défaut de dénaturer complètement les couleurs et de donner un aspect cadavérique aux personnes; mais elle est très reposante pour la vue et est très économique.
Les lampes normales de M. Cooper Hewitt ne consomment, en effet, que 0,45 watt par bougie en tenant compte de la perte d'énergie dans les résistances indiictives qui les accompagnent. Toutefois, si l'on consent une perte de 25 0/0 dans la lumière produite, on peut la mélanger de rayons rouges, en enveloppant les lampes avec une étoffe de soie imprégnée d'une substance fluorescente, telle que la
TUBES A GAZ RARÉFIÉ 43t
rhodamioe. Dans ces conditions, les personnes recouvrent leur aspect naturel.
La lampe à vapeur de mercure, telle qu'elle est, peut rendre bien des service«, quand des questions d'esthétique ne sont pas en jeu. Elle convient admirablement à Téclairage des ateliers et des bureaux de dessin.
La nocivité des rayons rouges, au point de vue physiologique et psychologique, est bien connue. Les ateliers de M. Lumière, à Lyon, étaient primitivement éclairés à la lumière rouge, et leur personnel, composé d'hommes et de femmes, était, paraîl-il, ingouvernable. Ils ont trouvé une couleur verte non photogénique : ils l'ont substituée au rouge et, depuis ce temps, le calme le plus absolu règne dans leur établissement.
La lumière des lampes à vapeur de mercure possède les mêmes qualités calmantes, tout en étant très photogénique : elle convient admirablement pour la photographie.
Les tubes de verre arrêtent les rayons ultra-violets; mais des artistes spéciaux ont réussi dernièrement à faire des lampes à vapeur de mercure en quartz, bien que sa température de fusion soit de 800^ supérieure à celle du verre. Ces lampes fournissent tellement de rayons ullra-violets que l'on ne saurait les regarder longtemps sans danger pour les yeux; mais elles ont des usages médicaux et peuvent servir au traitement du lupus.
A égalité d'intensité de courant, la luminosité d'un tube augmente avec la tension de la vapeur de mercure qui le remplit, mais le voltage nécessaire pour faire passer le courant augmente plus rapidement avec cette tension, à partir d'une certaine limite. Hy a donc une tension de vapeur pour laquelle le rendement lumineux est maximum. Elle est voisine de 2 millimètres de mercure et correspond à la température de 145**.
Le problème revenait à dimensionner la lampe, de manière que sa température intérieure se maintînt d'elle-même aux environs de 145*. La température de nos habitations étant toujours voisine de 20*, il suffisait de régler convenablement sa surface de refroidissement.
M. Cooper Hewitt y est parvenu en disposant, autour de la cathode, une chambre de* condensation de diamètre beaucoup plus grand que celui du tube, comme le montre la fig. 9. C'est contre les parois de cette chambre que se condense la majeure partie des
vapeurs issues de la cathode, et c'est à travers elle que se dissipe presque toute la chaleur.
On a soin de disposer du coton de verre au fond des tubes pour amortir les coups de marteau du mercure, si le tube venait à être culbuté. On peut arriver au même résultat en reliant les fils de platine qui traversent le verre à des coupelles en acier.
FiG. 9.
Ces dispositions paraissent avoir une très grande importance en pratique.
Toutes les lampes sont faites pour une intensité de 3,5 ampères. Ce chiffre ne saurait être dépassé sans qu'il fallût prendre des dispositions assez coûteuses pour assurer le passage du courant au travers des fils traversant le verre.
Avec une intensité plus faible, un courant d'air pourrait éteindre la lampe, en refroidissant par trop sa cathode.
Le diamètre du tube a été déterminé par les considérations suivantes :
Faisons fonctionner une lampe dans une atmosphère à la température de 20° C. environ, et faisons-la traverser par des courants d'intensités successivement croissantes. Le voltage qu'il faudra développer entre ses bornes variera, en fonction de l'intensité, comme le représente la courbe de la fig, 10.
Il passera par un minimum qui, toutes choses égales d'ailleurs, sera fonction du diamètre du tube.
On fera varier la surface de la chambre de condensation, de manière que la tension de vapeur soit à peu près de 2 millimètres de mercure, lorsque Tintensité sera de 3,5 ampères. Mais, pour que le régime de la lampe soit stable, le voltage nécessaire aux bornes de la lampe devra passer par un minimum, précisément pour cette intensité.
Ampères
S'il en est ainsi, il suffira de monter une résistance en série avec la lampe, comme s'il s'agissait d'une lampe à arc, pour qu'un accroissement d'intensité amène une diminution de voltage et, par suite, tende à ramener l'intensité à sa valeur normale et réciproquement.
Le fonctionnement de la lampe sera alors parfaitement stable.
11 faut donc déterminer le diamètre du tube, de manière que la courbe de la fi(/. 10 passe par un minimum, lorsque l'intensité du courant est de 3,5 ampères. Cette courbe se rapporte à une lampe destinée à fonctionner sous un voltage de 40 volts. Le résultat voulu est obtenu avec une grande approximation ; mais on perd, dans la résistance, un grand nombre des volts disponibles, soit 22.
Cela n'empêche pas le rendement industriel de cette lampe d'être très élevé, la consommation totale d'énergie n'étant que de 0,45 watt par bougie»
Afin de donner au fonctionnement de ses lampes la stabilité nécessaire, M. Cooper Hewitt les a accompagnées simultanément d'une résistance et d'une bobine de self-induction.
La self-inductîon sert à empêcher les variations brusques de courant qui tendent toujours à se produire dans les tubes à ride. La résistance sert à maintenir à la valeur voulue Tintensité normale du courant qui traverse la lampe.
— ng^SJOj^ — vwwvA
L'une de ces lampes est schématiquement représentée sur la fig.M- On les amorce en les inclinant et en établissant ainsi un court-circiiil momentané entre Tanode et la cathode.
VII. Deuxième application des tubes à vide et à cathode de mercure, — Soiqoape électrique. — Une cathode ne peut laisser passer un courant que si sa surface a été préalablement désagrégée. Cette
imrri
FiG. 12.
propriété permet de réaliser une soupape électrique, c'est-à-dire un circuit à travers lequel une force éleclromolrice alternative ne peut faire passer que des courants d'un sens déterminé.
Considérons, par exemple, la disposition suivante (Voir fig, 12).
TJUBES A GAZ RARÉFIÉ ' 43:>
Une ampoule A est muoie d'u»e cathode c en mercure et de deux anodes ^ et à en fer, mais qni pourraient aussi être en mercure.
Faisons passer <un courant continu entre l'anode 6 et la cathode c, par les procédés ordinaires. Ce courant sera fourni par une petite batterie B qui n*aura à développer que 14 volts entre les électrodes 6 et c et produira seulement un courant d'intensité suffisante, soit 3,5 ampères, pour maintenir la surface de la cathode c à Télat de désagrégation.
Faisons agir en même tempf* une source de force électromotrice ^Uernative C entre les électrodes a etc.
Lorsque le courant tendra à aller de Télectrode a à la cathode r, il n'aura à subir qu'une chute de voltage de 14 volts. Il passera donc, si la source C développe un voltage supérieur.
S'il tend, au contraire, à aller de c en a, l'électrode a jouera le rôle de cathode. Sa répugnance n'étant pas détruite par une désagrégation superficielle préalable, elle s'opposera au passage du courant.
Le circuit comprenant la source de force électromotrice E sera le siège d'un courant toujours de même sens, qui pourra charger une batterie d'accumulateurs D, développant une force contre-électromotrice bien supérieure à la force électromotrice de la batterie B. En même temps, l'intensité du courant, qui la chargera, pourra être bien plus grande que 3,5 ampères.
Enfin, si nous intercalons une bobine de self-induction E dans ce circuit, nous pourrons rendre très sensiblement continue l'intensité du courant.
Cet appareil permet donc de faire produire un courant continu par an alternateur. Mais l'alternateur ne travaille alors que pendant la moitié du temps. On évite cet inconvénient comme il suit :
Un alternateur (Voir fig. 13) alimente le circuit primaire P d'un transformateur muni de deux circuits secondaires S^ et S, ayant le même nombre de spires du même fil, mais enroulés l'un à gauche, Taotre à droite.
Les points d'entrée de ces circuits sont individuellement reliés aux deux anodes a et 6 de l'ampoule A. Leurs points de sortie sont réunis et servent de point de départ au circuit extérieur, que l'on veut faire traverser par un courant continu. Ce circuit aboutit à la cathode e. Il doit contenir une bobine de self-induction E.
On monte en dérivation, entre les conducteurs d'aller et de retour de ce circuit, une batterie d'accumulateurs B qui sert à amorcer Tampoule. De cette manière, Talternateur débite un courant alternatif, et rien n'est changé à son fonctionnement. Le courant secondaire traverse successivement Tun et Tautre des circuits secondaires.
Lia
Si AAAAAAAAAAA/ 1
Fio. 13.
Une fois Tappareil mis en route, on peut supprimer la batterie B, la bobine de self-induction E suffisant pour empêcher le courant de s'annuler avec la force électromotrice développée dans les circuits secondaires.
Lorsqu'il s'agit de redresser des courants triphasés, M. Cooper Hewitt emploie une ampoule A qui a trois anodes a^, a^, a^ et une cathode de mercure c (Voir /?</. i\). Le transformateur a ses circuits secondaires montés en étoile. Leurs trois points d'entrée sont individuellement reliés aux anodes ûr^, «2,^3. Le circuit à courant continu est branché entre le point neutre O et la cathode c. Une batterie d'accumulateurs B sert à opérer Tamorçage de l'ampoule, comme dans les cas précédents.
Ici, il n'est plus besoin d'une bobine de self-induction pour maintenir l'appareil amorcé, une fois que la batterie a été supprimée. En effet, les courants débités par les trois circuits du transformateur ne s'annulent jamais simultanément ; d'autre part, la self-induction des circuits d'armature de l'alternateur suffit pour empêcher toute variation brusque de l'intensité des courants.
FiG. 14.
M. Cooper Hewitt a fait des redresseurs de ce système capables de débiter un courant continu de 30 ampères sous 500 volts et dont le rendement s'élève à 98 0/0. Tout fait espérer que ces résultats seront de beaucoup dépassés dans l'avenir, lorsqu'on aura définitivement réussi à remplacer les ampoules en verre par des ampoules métalliques.
Les services que rendront ces appareils, lorsqu'ils seront devenus tout à fait industriels, seront immenses.
Ils permettent, en effet, de redresser des courants ayant la fréquence de ceux de Hertz, c'est-à-dire de courants capables do transmettre de l'énergie à distance, par induction, à travers Xaiv. il serait donc possible de transmettre de l'énergie sans fil, au lieu de transmettre seulement des messages. En supposant que cela ne puisse se faire qu'à petite distance, il serait déjà fort intéressant de pouvoir transmettre de l'énergie à des voitures automobiles, au moyen d'une simple ligne parallèle à la route, par induction et sans aucun contact direct.
Ces appareils permettraient enfin de redresser des courants
alternatifs, sans se servir de eoUectear, ce qui constituerait un
grand progrès pour l'industrie électrique.
VIII. Troisième application des tubes à vide et à cathode de mer- <iiire, — Exploseurs. — Pour produire des courants de haute fréquence, on ne peut se servir d*altematears, et Ton doit aroir recours aux phénomènes de décharge oscillante.
Il y a alors le plus grand intérêt, surtout si Ton veut mettre à profit les phénomènes de résonance électrique, à restituer au condenseur qui se décharge, au bout de chaque demi-période du courant, rénergie qu'il vient de fournir. En opérant ainsi, on peut obtenir des courants dont Tintensité efficace soit toujours constante, et dont les variations d'intensité, pendant la durée de chaque demi-période, suivent très sensiblement la loi sinusoïdale.
Que faut-il pour cela ? un exploseur doué des propriétés suivaates :
i° Un arc ne pourra jaillir entre ses électrodes que lorsqu'un voltage élevé et toujours le même aura été développé entre elles. Le condensateur branché entre ces électrodes aura alors une charge élevée et bien déterminée chaque fois que Tare jaillira ;
2° Aussitôt Tare éclaté, le voltage qu'aura à surmonter le courant pour passer devra être aussi petit que possible et très faible par rapport à celui qui aura déterminé l'amorçage;
Fio. 13.
3* L'exploseur devra se désamorcer instantanément, lorsque l'intensité du courant qui le traversera passera par zéro.
M.'Cooper Hewitt a réalisé un semblable exploseur de la manière la plus simple. Il se compose d'une ampoule A munie de deux électrodes en mercure P et Q (Voir fig. 15).
Le voltage nécessaire pour faire jaillir un arc entre ces élec-
trodes est d autant plus grand que le vide a été poussé plus loin dans Tampoule. Il est facile de le rendre égal à 10 000 ou 20 000 volts. Si Tappareil est refroidi par un bain d*huile, de manière que les vapeurs de mercure ne puissent envabirTampoule, ce voltage demeurera toujours le même.
Une fois Tamorçage obtenu, le courant n'a plus qu'un voltage de 14 volts à surmonter.
Enfin, lorsque le courant s'annule, la surface de la cathode cesse d'être désagrégée et elle reprend presque instantanément sa répugnance.
M. Cooper Hewittapu obtenir de cette manière des courants alternatifs parfaitement réguliers, ainsi que le révélait un miroir tournant, dont la fréquence atteignait 100000. Rien ne lui a fait supposer que celte fréquence ne pût être dépassée, dans les mêmes conditions.
Cet appareil doit donc permettre de produire industriellement, et avec un très bon rendement, des courants alternatifs de haute fréquence, d'allure aussi régulière que ceux fournis par les alternateurs. La fréquence 10* est beaucoup trop faible pour qu'on puisse transmettre sans fil de l'énergie à grande distance, mais permet de la transmettre, par induction, à quelques mètres d'une ligne parcourue par un courant de haute fréquence.
On a reconnu expérimentalement la possibilité de transmettre un oourant de haute fréquence, à grande distance le long d'une ligne «lectriqae, sans déterminer de surtensions dangereuses. Il saffit, poor cela, de disposer de distance en distance des bobines de selfinduction montées en dérivation entre les condueteors d'aller et de retour, en les dimensionnant convenablement.
La soupape éleetriqne, que nous avons décrite tout à l'heure, nous donne le mo^^en d'utiliser les courants ainsi transmis dans nos moteurs aetuels, en les transformant d'abord en courants continus.
IX. Quairième appHcaiiim des tubeê à vide et à cathode de mercure. — Interrupteur pour courants alternatifs, — Uoe application plus modeste, mais immédiate, a été faite de Tappareil précédent .
Lorsqu'un alternateur dessert une ligne ayant de la capacité^ il y a toujours une certaine quantité d'énergie, qui test tantôt emmagasinée dans la ligne, tantôt dans l'alternateur, et s'échange constamment entre aux. Une ligne peut demeurer indéfiniment chargée, sans qu'aucun courant ne la traverse. L'interruption dn courant dans une ligne ne déterminera donc pas la consommation immédiate de
Ténergie qu'elle contient. Au contraire, Ténergie emmagasinée dans un alternateur, par suite de la self- induction de ses circuits darmature, devra s'annuler avec l'intensité du courant. Si on vient à couper ces circuits, à un moment où cette intensité n'est pas nulle, l'énergie qu'ils auront emmagasinée se dégagera brusquement sous forme explosive.
Il y a donc un intérêt majeur à n'employer que des interrupteurs coupant le circuit au moment précis où l'intensité du courant passe par zéro.
Fio. ÎG.
On constitue un semblable interrupteur avec Texploseur de M. CooperHewitt, auquel on donne la forme représentée sur la /£^. 16.
A l'état normal, les deux électrodes sont mises en court-circuit par le mercure.
Pour interrompre le courant, on culbute l'ampoule de manière à rompre le court-circuit. Un arc s'amorce et le courant n'a que 14 volts à surmonter pour passer. Mais, dès que son intensité devient nulle, l'électrode qui devrait ensuite jouer le rôle de cathode recouvre toute sa répugnance et le courant ne peut se rétablir.
X. Résumé, — Nous sommes heureux d'avoir pu appeler l'attention sur les travaux de M. Cooper Hewitt.
Il a montré que, contrairement à une opinion répandue, un tube à vide conduisait d'autant mieux le courant électrique que le vide y avait été poussé plus loin, une fois ce tube amorcé. C'est seulement l'amorçage qui devient de plus en plus difficile, lorsqu'on veut le déterminer avec une simple différence de potentiel et que le vide
ANNALEN DER PHYSIK
devient très grand. Mais on y arrive toujours avec la plus facilité, en établissant un courtrcircuit momentané dans 1 L'arc qui jaillit dans le tube, au moment de la rupture du c( cuit, détermine toujours son amorçage, quelque soit le degré
Enfin, M. Cooper Hewitt a découvert cette propriété nouv cathodes qu'il a appelée répugnance et a donné les moyens d( monter.
Les tubes à vide paraissent, dès maintenant, appelés à re plus grands services industriels. Mon seulement on peut fa eux des appareils d'éclairage intéressants, mais il est proba dans l'avenir, en suivant la voie ouverte par M. Hewitt, on les appliquer à la production et à l'utilisation industrielle d rants de haute fréquence, avec lesquels on pourra, nous Fei résoudre des problèmes nouveaux, relatifs à la transmis l'énergie, qui ne sauraient l'être avec les moyens dont noui sons aujourd'hui.
ANRALEll DER PHTSK ; T. XV, n* 12 ; 1904.
P, LExNARD et V. RLATT. — Ueberdie Erdalkaliphospore (Les phosphores alcalino-terreux). — P. 225-282, 425-484 et 633-6
Cet important et remarquable mémoire contient, avec un graphie complète des sulfures alcalino-terreux phosphoresce indications théoriques d'un grand intérêt. Les auteurs avai fait voir que : l'^la phosphorescence est liée à la présence né de trois éléments : le sulfure alcalino-terreux, de faibles tra métal dit actifs et une substance étrangère fusible, ou [Zusatz] (*) ; 2"* l'aptitude à la phosphorescence existe se dans les corps préparés au rouge et non dans ceux que l'on à froid ou par la voie humide ; elle est détruite par la pressi
Le mémoire actuel, résultat de l'observation d'un nombre de préparations bien définies, poursuivie pendant des ann une méthode rigoureuse et dans des conditions très varié une vive lumière sur un phénomène d'une extraordinaire c* tion. Chemin faisant, les auteurs ont pu vérifier l'exactil
(M Wied. Ann., t. XXXVIII, p. 90 ; 1889 ; — et /. de Phys., 2^ série, 1. 1 (-) Ann, d. Phys,, t. XII, p. 439 ; 1903 ;— et J. de Phys., 4« série, t. II, p.
J, de Phys., 4« série, t. IV. (Juin 1905.)
442 ANNALEN DER PHYSIK
anciennes observations de Becquerel, et en expliquer un grand I . nombre par les lois qu'ils ont découvertes.
k Ils appellent phosphore alcalino-terreux, ou plus simplement
[■ phosphore y une préparation dans laquelle sont réunis les trois élé-
I ments ; un phosphore pur est celui qui ne contient qu'un seul métal
j et un seul sulfure. C'est donc une préparation bien définie, que
I Ton peut représenter par un symbole tel que CaCuNa^SO' par
f. exemple, où Ca désigne le sulfure, Cu le métal actif, Na*SO* le
fondant. On l'obtient en préparant le sulfure pur par calcination du
'^' carbonate pur avec du soufre pur; une masse déterminée de sulfure
p est ensuite broyée avec une masse convenable du fondant, puis dans
la poudre étalée au fond du mortier on creuse avec le pilon une
petite cavité que Ton remplit de 10 ou 15 gouttes d'alcool absolu ;
on ajoute ensuite un nombre déterminé de gouttes d'une solution
aqueuse titrée d'un azotate métallique (ou de tartrate, dans le cas
de Sb); on pilonne de nouveau, et on porte au rouge de douze à vingt
minutes. Toutes les observations se rapportent à des préparations^
de cette espèce. Les seuls métaux reconnus comme actifs, parmi
tous ceux que l'on a essayés, sont : Cu, Pb, Ag, Zn; Mn, Ni; Bi, Sb,
formant trois groupes assez bien défmis par la disposition générale et
les propriétés des bandes phosphorescentes que révèle l'examen
speclroscopique de la lueur émise.
Nous indiquerons seulement la division du mémoire et les conclusions générales, ne pouvant résumer les observations elles-mêmes^ trop nombreuses et trop détaillées.
A. Observation immédiate ApnÈs excitation par la lumière solaire. — L'observation est faite à l'œil nu dans la chambre obscure, environ une seconde après la fin de l'exposition, que l'on réalise ei> ouvrant une petite ouverture pratiquée dans la paroi, et par laquelle on fait passer la préparation, que l'on maintient à l'air libre pendant une demi-minute ou une minute. Les résultats, relatifs à près de deux cents préparations, donnent pour chacune d'elles l'intensité évaluée au moyen dune échelle conventionnelle, la couleur ou la nuance^ et l'allure de 1 amortissement de la phosphorescence.
L'étude méthodique et complète n'a été faite que sur une quarantaine de préparations, choisies de telle manière que l'on pût avoir, pour chaque métal et chaque sulfure, les couleurs qui s'étaient montrées avec la plus grande intensité.
B. Analyse spectrale de L'ÉMissfON phosphorescente. — La phos-
ANNALEN DER PHÏSIK U3
phoresceoce était excitée soit par un phosphoroscope tournant lentement et exposé à la lumière solaire fortement concentrée, soit par le spectre d*une source riche en radiations ultra-violettes, projeté par une optique en quartz, soit par la lumière d'un arc de lâO volts et 10-15 ampères filtrée à travers un filtre ultra-violet de Wood. Les rayons cathodiques et Tétincelle entre électrodes de zinc, qui ont également été étudiés, ont Tinconvénient de rendre très lumineuses des substances comme CaO, CaCO^, et quelques autres, qui se trouvent dans toutes les préparations. On observait au moyen d'un spectroscope de poche; sur la moitié de la fente on projetait Tirnage d'un papier huilé éclairé par la lumière d'un bec Auer débarrassé de Texcès de luminosité dans le rouge par filtration à travers du sulfate de cuivre ammoniacal et du carmin d'indigo. Un diaphragme iris et des verres fumés permettaient d'affaiblir le spectre de comparaison^ de manière à lui donner dans la région voulue une intensité égale à celle de la bande de phosphorescence étudiée. L'échelle d'intensité ainsi obtenue allait de i à 800. Les résultats sont résumés par des graphiques et consignés dans des tableaux indiquant, pour chaque préparation, tontes les particularités de ses bandes de phosphorescence : couleur, caractère général, aspect à la température ordinaire (excitation par la lumière transmise par le filtre ultra-violet), longueur d'onde moyenne, relations avec la couleur de la phosphores-
EC
HK
-AftT
Fio. t.
cence générale (excitée par la lumière du jour ou la lumière ultraviolette filtrée), action des variations de température.
C. IifFLUBKce 0fi Là TfiMPBttATCflE. — ^ Les préparations pouvaient être maintenues, pendant l'exposition et l'observation, à des tempéra-
444 ANNALEN DER PHYSIK
tures constantes comprises entre — 180° et 400*, ou soumises, après Texposition, à des variations de température plus ou moins rapides. Les résultats sont consignés dans des tableaux donnant, pour chaque température, l'intensité et la couleur de la préparation pendant l'exposition et après l'expositioh, et renvoyant, pour la composition et Taspect du spectre, à des graphiques analogues à celui que nous reproduisons ici, qui se rapporte à CaNiCaF-. (Les hachures correspondent à l'émission consécutive; les courbes, à l'émission pendant Texcitation avec le filtre ultra-violet.)
D. Excitation des phosphores. — a) Distribution spectrale des radiations excitatrices, — Le spectre excitateur, produit par une fente de 1 millimètre de hauteur, est projeté sur la préparation, étalée en couche mince, par une optique en quartz qui lui donne 4 centimètres de longueur dans l'ultra-violet; on l'observe soit par la méthode des spectres croisés, soit avec une loupe très claire.
b) Effet de la température sur cette distribution^ étudié en chauffant la préparation pendant qu'elle subit l'action du spectre;
c) Excitation par V étincelle ou les rayons cathodiques-;
A) Relations entre V intensité delà lumière excitatrice et r intensité de rémission phosphorescente .
I^es résultats, exposés avec beaucoup de détail, sont résumés dans des graphiques complétant les précédents {fig. 2).
Bandes
aUrcL' violet
FU KB
Fio. 2. — CaNiCaF- : Les parties hachées représentent les handes d'émission ; les courbes, les régions excitatrices correspondantes.
E. Analogies des différentes bandes. — Comparaison des caractères des bandes d'un même métal dans les trois sulfures etdes bandes 'des divers métaux dans les trois sulfures.
ANNALEN DER PHYSIK
F. Méthodes de préparation et de purification. — Phosph<
CENCE des préparations DEPOURVUES DE MÉTAL ACTIF OU DE FONI
— Analyse chimique par l'observation de la phosphorescence. s'agit uniquement ici de reconnaître dans des minéraux des ti de métaux trop faibles pour que l'analyse ordinaire ou l'analyse mique puissent les révéler. La phosphorescence se produit en avec des masses de métal de Tordre du cent-millième de la n de l'échantillon examiné ; la transformation en sulfure, Tadditic fondants variés et l'observation de la phosphorescence permet grâce aux tableaux donnés dans le mémoire, de reconnaître 1' tence de la nature du métal (^).
G. Conclusions. — a) Propriétés gé^iërales des bandes, — L'( sion phosphorescente se compose de bandes ayant une pos fixe dans le spectre pour chaque phosphore. Leur nombre etleu sition caractérisent un métal donné dans un sulfure donné. Cha d'elles est produite par des radiations excitatrices de longueur d' déterminée et plus courte, conformément à la loi de Stokes ; so tensité et sa durée peuvent être augmentées, d'une manière t< fait indépendante, par des fondants déterminés; elles peuvent pn ter trois états dont chacun est lié à un intervalle de tempén d'amplitude et de position bien définies :
l°Etat momentané inférieur, ou élat froid. — Pendant Tillun tionil se produit simultanément deux phénomènes affectant la bai une évocation et un amortissenlent très rapides de la lueur, € emmagasinement d'énergie croissant asymptotiquement avec Tir site et la durée de l'illumination. L'énergie ainsi accumulée pei conserver très longtemps sans produire de lueur. Les deux € sont déterminés par les mêmes radiations excitatrices, mais d manière tout à fait indépendante; l'un d'eux peut s'atténuer jus disparaître. Si c'est le premier, la bande, dans cet état froid, i complètement invisible; seule une élévation de température l'amenant au deuxième état, manifestera l'existence de la rés d'énergie, qui se dépensera alors sous forme lumineuse. Si c'e second, la bande brillera, mais il n'y aura pas d'accumulation.
(') Les expériences ont montré que le cuivre est extrêmement répandu le règne minéral, comme l'analyse spectrale a montré l'extrême diffusic sodium à la surface de la terre ; le manganèse et le plomb sont un peu e répandus que le cuivre ; on n'y rencontre qu'exceptionnellement le bismu proportion supérieure à 2 x 10 •'• ; en revanche, on le rencontre fréquem dans les coquillages.
4W ANNALEN DER PHYSIK
2** État durable, — Il y a simultanément accumulation d'énergie, et dissipation sous forme lumineuse. L'accumulation est moins parfaite que dans le premier état ; elle est irrémédiablement détruite, au moins en partie, par la dissipation indiquée, qui commence dès le début de l'excitation. L'accumulation croit encore asymptotiquement avec la durée et l'intensité de l'illumination. On voit alors augmenter graduellement l'éclat de la bande, l'accroissement asymptotique de Taccumuiation ayant pour conséquence une dépense croissante ; quand l'illumination a cessé, la bande s'affaiblit graduellement grâce à la dépense graduelle de l'énergie qui est restée accumulée.
3** Etat momentané supérieur, ou e^tat chaud. — Il n'y a plus d'accumulation ; 1 illumination ne produit plus qu'une évocation et un amortissement très rapide de la lueur. La limite de cet état est la température à laquelle disparaît l'excitabilité par la lumière. Pour un grand nombre de bandes, cette température est voisine du rouge ; pour beaucoup d'autres, fort au-dessous.
 chacun de ces états correspond un intervalle de température bien défini, caractéristique pour chaque bande ; mais aux limites, et aussi dans l'intervalle, ils se fondent graduellement l'un dans l'autre.
11 est vraisemblable que l'effet instantané se produit également dans l'état durable, et qu'il devrait se manifester par une variation d'intensité particulièrement rapide au début de l'apparition et de Taffaiblissement de la lueur persistante, mais les expériences, qui n'étaient pas photométriques, n'ont rien indiqué de semblable, au moins avec l'excitation lumineuse. Cependant, avec des rayons cathodiques lents de faible intensité, on a vu des bandes durables augmenter et diminuer très rapidement d'éclat, ce qui montre que non seulement l'effet momentané se produit avec ce mode d'excitation, mais encore que le phénomène principal n'est pas produit d*une manière appréciable. On peut encore déduire de là que la production de ce phénomène principal de Tétat durable, accumulation et dépense simultanées, nécessiterait dans le cas des rayons cathodiques, comme dans le cas de la lumière, des rayons particulièrement intenses.
Les différentes bandes d'un même phosphore pur sont entièrement indépendantes au point de vue de leur intervalle propre de température, des longueurs d'onde qui les excitent et de l'énergie accumulée ; celle qui correspond à une bande ne peut pas être dépensée par une autre.
On a pu cependant observer une influence mutuelle de deux bandes
ANNALEiN DEU PHYSIK 447
d'un même phosphore : i^ lorsqu'une élévation de température fait -apparaître une nouvelle bande ('), et 2* lorsqu'il y a dans la même préparation deux métaux dont Tun est en proportion beaucoup plus forte que l'autre.
b) Suggestions sur les centres cT émission des bandes, — L'expérience a montré que les sulfures purs n'ont qu'une phosphorescence de très courte durée, très faible et sans couleur définissable ; l'addition d'un fondant au sulfure pur exalte cette phosphoresi^ence, et les sulfures additionnés de métaux et dépourvus de fondant montrent la phosphorescence faible des sulfures purs, qui d'après cela peut être attribuée à la présence accidentelle de traces de métaux et de fondants. Les fondants agiraient en permettant une union intime^ dans une même molécule, du sulfure et des atomes métalliques. Le seul sulfure pur qui, dans un état moléculaire convenable, possède une phosphorescence propre, est le sulfure de 2inc. On peut l'assimiler à un sulfure alcalino-terreux où le zinc serait le métal actif, et qui n'a pas besoin de fondant, puisque les deux éléments essentiels sont unis dans sa molécule.
Un phosphore apparaît alors comme un mélange de centres d'émission de diverses sortes, chaque centre fonctionnant indépendamment des autres. Chacun d'eux doit posséder les périodes particulières des radiations excitatrices et de rémission care^ctéristiques ^e chaque bande.
Les éléments essentiels de ces centres doivent être les atomes du métal actif, ceux du métal alcalino-terreux et ceux du soufre, qui déterminent la possibilité d'elistence de ces périodes.
Les fondants, la température de calcination et les facteurs analogues, qui ne font que donner la prépondérance à certaines des périodes possibles, agiraient en modifiant le mode de groupement des éléments essentiels ; la pression détruit les groupements capables d'agir comme centres.
Les bandes de phosphorescence et les séries spectrales d'un métal sont analogues au point de vue de l'invariabilité des durées d oscillation et de leur attiibution à l'atome métallique. Toutes deux
(M Par exemple, à — 18ô^, CaNiCaF-^ ne donne qu'une blinde jaune, durikb&e, ^ {fig, 1); vers — 70% la bande rouge a apparaît, et ^ commence à diminuer; la laeor persistante des deux bandes est alors très affaiblie, aussi longtemps -qu'elles restent en présence. C'est seulement lorsque a est devenue la seule bande visible, vers H*, qu'elle montre une bonne phosphorescence.
448 ANNALEN DER PHYSIK
représentent des séries d'états vibratoires possibles, dont un seul peut exister dans un atome donné. (Chaque centre ne peut émettrf^ qu'une bande.) Celui de ces états qui se produit paraît déterminé par des influences d'ordre chimique, comme celle des autres atomes [ du centre d'émission dans le cas du phosphore, et celle de la nature
chimique du milieu ambiant dans le cas de Tare et des flammes ^\\ L'extension du spectre quand la température s élève est commun aux deux ordres de phénomènes, comme la diminution d'intensité causée par la présence simultanée de deux métaux.
Il semble que les centres ne contiennent qu'un petit nombre d'atomes du métal actif, et pas beaucoup plus de métal alcalino-terreux ou de soufre, car on peut remplacer une bonne partie de sulfure alcalin par une substance inactive sans amoindrir l'aptitude à la phosphorescence.
On a reconnu que l'éclat de la phosphorescence est maximum pour une proportion de métal actif comprise entre des limites plus ou moins voisines, mais toujours très faible. L'effet d'une substance inactive semble donc avoir pour seul effet d'empêcher la formation de groupements trop riches en métal, et par conséquent inactifs.
Quant à l'action de la lumière excitatrice sur les centres, il n'est pas actuellement possible de l'envisager autrement que comme une action photo-électrique; cette dernière détermine, comme on sait, une émission de charges négatives par l'atome, de sorte que l'énergie mise en jeu tirerait son origine non de la lumière, mais de Tatome luimême. 11 faut encore remarquer que les sulfures des seuls métaux reconnus comme actifs, les blendes et les galènes, sont éminemment capables de subir cette action, ainsi que les phosphores et les autres substances capables de devenir phosphorescentes. L'action photo-électrique est entièrement analogue au rayonnement secondaire provoqué dans les corps solides par les rayons cathodiques. On comprend dès lors pourquoi l'action de ces rayons ne diffère en rien d'essentiel de celle de la lumière.
Si l'excitation consiste dans l'arrachement aux atomes de charges négatives, la dépense d'énergie consécutive peut être le retour de ces charges qui regagneraient en oscillant leurs trajectoires originelles. La possibilité de cette dépense d'énergie serait donc liée à
(!) Lenard, Ann. d. Phys., t. XI, p. G36 ; 1903 ; —et J. île Phys., 4- série, t. Il, p. 823 ; i903.
. * ANNALEN DER PHYSIK 4i9
la possibilité du développement de courants électriques dans Tespace englobé par le centre. Or, en fait, la conductibilité électrique des substances ayant la composition chimique des phosphores est liée à la température, comme lui sont liées les propriétés des trois états des bandes.
P. LUGOL.
PFAUNDLER. — Ueber die dunkeln Streifen, welche sich auf den nach Lippmanns Verfahren hergeslellten Photographien sich ûberdeckender Spektren zeigen (Zenkersche Streifen) [Sur les franges sombres qui se montrent sur les photographies de spectres superposés obtenues par le procédé Lippmann (franges de Zenker)]. — P. 371-384.
Les photographies en question, préparées par Neuhauss, présentent : Tune, deux spectres parallèles, d'égale longueur, disposés d'une manière inverse et se recouvrant sur la moitié de leur surface ; l'autre, deux spectres croisés ayant une partie commune. Ces photographies, exposées à la lumière blanche du côt^ verre (la face gélatine est noircie) et observées normalement par réflexion, montrent des franges noires, que l'auteur appelle franges de Zenker (Zenker a indiqué que leur distance devait dépendre de l'épaisseur de lu plaque, ce qui est exact). Sur la première épreuve, on voit au milieu une raie bleu indigo très vive (c'est dans le bleu indigo que se trouve la radiation qui occupe la même place dans les deux spectres) encadrée par deux lignes noires; puis, symétriquement, des bandes sombres de plus en plus larges et diffuses : les derniers tiers de la plaque ne montrent pas de franges.
Dans la seconde, les franges ont la direction générale de la diagonale perpendiculaire à celle qui passerait par le sommet correspondant aux radiations les plus réfrangibles dans la partie commune aux spectres croisés ; elles sont un peu convexes vers le centre de la plaque, et, pour une raison qu'on n'a pu découvrir, manquent dans une des moitiés.
En faisant un dessin schématique de la stratiGcation déterminée dans Tépaisseur de la couche de gélatine par le mouvement stationnaire des ondes lumineuses dans le cas simple où les deux spectres inverses seraient des spectres normaux, l'auteur reconnaît que Tinterférence des deux systèmes d'ondes détermine des ventres et des nœuds secondaires qui, dans une section perpendiculaire à la lame et parallèle à la longueur des spectres, sont répartis sur des branches
450 ANNALEN DER PHYSIK
d'hyperboles asymptotes à la ligne médiane^ ligne de symétrie puisque, à la place qu'elle occupe, se projette, pour les deux spectres, la même radiation ; une section parallèle à la plaque rencontre ces hyperboles en des points à peu près équidistants. Quand la plaque est développée, la présence des miroirs élémentaires de Wiener (argent réduit) aux ventres précédents et leur absence aux nœuds rend compte des apparences présentées par la photographie ; Télargissement et Tatténualion des franges noires quand on s'éloigne du milieu est dû à l'élargissement de la projection des branches d'hyperbole nodales, élargissement qui finit par ne plus produire qu'une sorte de faible voile général. Cette explication permet également de rendre compte des franges des spectres croisés. Un calcul approximatif simple a donné comme distance des franges, dans un cas aussi analogue que possible à celui que réalisait la photographie, 2™"°, 16; la mesure directe a donné â,0.
L'auteur voit dans la production de ces franges une cause profonde des insuccès si souvent constatés dans les essais de photographie des couleurs par la méthode interférentielle. Elles prouveraient qu'il y a toute une série de mélanges de couleurs qui, au lieu de donner dans la photographie un mélange correct, se neutralisent. Les succès obtenus avec des sujets à couleurs vives seraient dus, soit à une homogénéité approchée des diverses couleurs, soit à une telle diversité des couleurs de mélange qu'il n'y aurait nulle part une forte extinction, mais une sorte de voile général; ce serait en particulier la cause de l'aspect terne des photographies de paysages.
P. LUGOL.
H. SIEVEKING et A. BEIIM. — Akustische Untersuchungen (Recherches acoustiques). — P. "393-814.
Les auteurs se sont proposé de déterminer la distribution de l'intensité sonore dans un endroit clos, la variation d'intensité vibratoire avec la distance dans l'air libre, la transparence acoustique de certaines substances, enfin la loi de diminution de l'intensité sonore correspondant à une diminution de pression du milieu entourant à la fois la source et le récepteur. Ils ont pris comme source un diapason à excitation magnétique [ul^ = 261), muni d'une caisse de
ANNALEN DER PHYSIK 451
résoaance, et comme récepteur uq diapason de même fréquence muni également d'une caisse de résonance ; ils mesuraient au microscope, ou photographiaient, l'amplitude des vibrations du récepteur.
Pour faire facilement les mesures, ils fixaient à Tune des branches une très petite sphère de verre, donnant une image très petite et très brillante d'une petite lampe à incandescence ; pour les vibrations d'amplitude trop faible, la sphère était portée par un fil de verre excessivement fin, dont on réglait la longueur de manière à lui donner exactement la même période vibratoire qu'au diapason ; on s'est assuré que le rapport des amplitudes vibratoires du fil et du diapason restait pratiquement constant dans de larges limites, et Ton a admis que l'intensité vibratoire du bois de la caisse et de Tair était également proportionnelle à celle du diapason, ce qui paraît assez naturel. On pouvait considérer le carré de l'amplitude du fil comme donnant une mesure relative de l'énergie reçue par l'air de la caisse.
L'excitation iriagnétiquc ne doit pas être continue, sous peine d'abaisser la fréquence, à cause de la différence de phase légèrement variable qui s établit entre les branches du diapason et le ressort portant le contact de platine. Un interrupteur séparé du diapason permettait d'actionner celui-ci pendant un peu plus d'une demi-seconde seulement; il vibrait ensuite librement et avec une intensité initiale toujours la même, de sorte que l'amortissement, bien qu'assez rapide, ne gênait pas; de plus, grâce à la faible durée de l'excitation, on pouvait utiliser des courants de 10-20 ampères sans crainte de trop <rhauffer la bobine, ce qui donnait des vibrations d'une énergie considérable.
Résultats, — 1. Dans un espace clos, on trouve, en déplaçant le récepteur perpendiculairement à une paroi quelconque, des maximums et des minimums très nets; mais leurs dislances sont altérées par les réflexions parasites sur les autres parois. On peut ainsi étudier commodément l'acoustique d'une grande salle.
2. Une place de 10 000 mètres carrés n'est pa^ assez vaste pour éliminer Tinfluence des réflexions ; on a toujours trouvé des maximums et des minimums, disposés, il est vrai, plus régulièrement que dans une salle ; on n'a pu vérifier la loi Ir^ = C**.
3. Les isolateurs sonores les plus employés, et en particulier le feutre, transmettent le son dans des proportions très grandes, à moins qu'ils ne soient fortement comprimés ou mouillés; c'est l'air contenu
V dans les pores qui les rend ainsi transparents ; la transparence sonore
^' varie en général en raison inverse de Tépaisseur. La mise en vibra-
r tion des corps solides, la transmission par chocs, mouvements,..
s'ajoutant à la transmission par passage des ondes directes, vient
<■' compliquer le problème de l'isolement sonore. Aussi la pierre de liège
(poudre grossière de liège agglomérée par un agglutinant), bien
^ qu'assez transparente, est-elle un bon isolant, grâce à sa propriété
d'absorber les chocs.
4. Aucune loi n'a pu être déduite des mesures faites à différentes , • pressions dans un récipient de 60 litres ; seule la diminution d'inten-
sité avec la pression a pu être constatée.
Les auteurs signalent, en passant, qu'on améliore beaucoup la résonance d'une caisse en ^pratiquant au centre de la paroi de fond une ouverture de dimensions convenables. Il s'échappe par cette ouverture un vent assez fort pour éteindre une bougie.
P. LUGOL.
PHYSIKALISCHE ZETTSCHRIFT ; T. V.
A. SCHWEITZER. — Ueber die experiinentelle Entscheidung der Frage, ob sich der Lichtâther mit der Erde bewegt oder nicht (Sur le moyen de décider expérimentalement si l'éther lumineux se meut ou non avec la Terre).— P. 809-811.
Description d'un projet d'expérience dressé par l'auteur, il y a quatre ans, reposant sur le principe indiqué récemment par E.-W. Wien (*) et utilisant la méthode de Fizeau. L'expérience n'a pu être exécutée, faute de ressources flnancières suffisantes.
P. LCGOL. .
Hans LEHMANN. — Beitrage zur Kenntniss der ultraroten Emissionsspektra der Elemente (Contributions à la connaissance des spectres d'émission des éléments dans l'infra-rouge). — P. 823.
L'auteur a pu, au moyen de la phosphorophotographie, obtenir des spectres de raies allant jusqu'à 1 700 {xja. Dans cette région, Rb pré-
(•) Ce vol., p. 123.
PHYSIKALISCHE ZEITSCHUIFT 453
sente un doublet qui appartient à la première série secondaire de Kayser et Runge, et porte le numéro d'ordre 3 ; c'est donc la raie fondamentale de cette série. Dans la région de 1 400 {X{x se trouve une autre raie double extrêmement forte, qui est la raie fondamentale de la deuxième série secondaire déjà reconnue par Fauteur, et porte le numéro d'ordre 3.
Enfin, on trouve vers 1 250 fuji pour K et vers 1 150 aji pour Na des raies très fortes, qui appartiennent tontes deux à la deuxième série secondaire.
P. LUGOL.
J.-J. TAUDIN-CHABOT. — Reflexion und Refraktion mittels einer natûrlich gekrûmmten Fl&che z week s Démonstration geometrisch-optischer Grunderscheinungen (Réflexion et réfraction sur une surface courbe naturelle* en vue de la démonstration des phénomènes fondamentaux de Toptique géométrique). — P. 823-825(1).
On place dans un vase cylindrique deux liquides non miscibles, eau et huile, ou huile et alcool ; on fait tourner le vase autour de son axe, puis, lorsque le mouvement est régulier, on le ralentit ou on l'accélère ; à cause de sa viscosité, l'huile suit le mouvement du vase plus vite que l'autre liquide. Si l'huile est en bas, une accélération du mouvement creuse la surface de séparation ; un ralentissement rend cette surface convexe vers le haut; si J'huile est en haut, c'est l'inverse qui a lieu ; l'égalisation des vitesses est assez lente pour que le phénomène soit facilement observable ; entre l'eau et l'alcool, l'huile devient biconcave si l'on accélère, biconvexe si Ton ralentit ; il se produit là un phénomène comparable à la transformation en anneau de la goutte d'huile de l'expérience de Plateau.
La surface du paraboloïde étant la surface médiane du cylindre, on peut, en remplissant complètement le vase et le couvrant d'une plaque de verre (chacun des liquides occupe la moitié du volume), conserver plane la surface supérieure ; une lampe placée convenablement sur le prolongement de l'axe permettra de faire les expériences d'optique. On pourra opérer très simplement au moyen d'une conserve en verre munie d'un couvercle vissé, que l'on suspendra à un cordon ; il suffira de tordre celui-ci et de le laisser se détordre.
P. LuGOL.
(1) Voir Phys, ZeiUchr., t. III, p. 331 ; 1901-1902.
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