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cale du néon, que le rendement devienne très petit pour les éléments des premières périodes du tableau ().

D'autre part, pour un même élément, les différentes séries spectrales K, L, etc. ne se comportent pas de même et ici encore les fluorescences de basse fréquence correspondent à de faibles rendements : sans doute y-a-t-il très peu de rayonnement caractéristique émis lors de l'excitation des niveaux extérieurs des corps lourds.

Nous verrons dans la quatrième partie quelles conséquences on peut tirer de ces remarques, et comment elles concordent bien avec toute une série de résultats obtenus par des méthodes très différentes.

Mesures de parcours.

Principe. — Comme nous l'avons vu, les différents rayons qui constituent l'effet pholoélectrique, composé se distinguent les uns des autres par leur parcours : dans une atmosphère composée principalement d'hydrogène, le rayon tertaire du krypton atteint 1 cm., tandis que les quaternaires ne dépassent pas 0,5 mm. Des mesures plus précises de ces différents parcours peuvent être entreprises, pourvu qu’on puisse fixer avec assez de certitude les conditions dans lesquelles elles seront effectuées ; en particulier l'influence de la composition du gaz, de la température et de la pression peuvent être considérables, Pour donner un sens aux valeurs absolues des parcours mesurés, il faudrait donc faire une série de déterminations accessoires, que le montage utilisé dans les expériences présentes rend difficiles.

(‘) La question se présente naturellement d’une façon différente pour les tout premiers éléments, dont les niveaux L ne sont pas encore complets, et où le rendement de fluorescence peut dépendre en particulier de l’état de combinaison chimique.

L'EFFET PHOTOÉLECTRIQUE COMPOSÉ A9

D'autre part le principal intérêt des évaluations de longueur des rayons électroniques, réside en ce fait qu’on peut connaître en même temps leur vitesse d'émission, ou leur énergie, comme nous l'avons vu dans la deuxième partie, La comparaison des trajets mesurés et des énergies calculées, fournira quelques points de repère pour l’étude de la variation du parcours des électrons dans la matière, en fonction de leur vitesse.

Il ne sera pas nécessaire, pour obtenir une loi de ce genre, de connaître les trajectoires en vraie grandeur : leurs longueurs relatives, rapportées à l’une d’entre elles prise comme étalon, suffiront pourvu qu'elles aient été produites dans des conditions identiques. Ce sont ces rapports de longueur que j'ai pu mesurer pour les éléments étudiés ici, c'est-à-dire les gaz rares.

Méthode. — Le procédé le plus simple et le plus sûr pour réaliser des conditions identiques dans la création des deux espèces de rayons électroniques que l’on désire comparer, est naturellement de les produire en même temps, dans la même opération de détente et de photographie, et de les mesurer sur le même cliché. Dans certains cas ces circonstances se présenteront d’elles-mêmes, par exemple pour la comparaison des rayons tertiaires et quaternaires d’un même corps. Pour passer d’un corps à l’autre il faudra les mélanger, en proportions convenables, de manière à obtenir côte à côte : sur les plaques les deux trajectoires cherchées. J'ai choisi l’argon, à cause des quantités importantes de ce gaz dont je pouvais disposer, comme intermédiaire, et Jai fait, par conséquent, les clichés avec les atmosphères suivantes :

1° Argon 2 0/o + Néon 5 o/o;

2 Argon 5 0/0 + Krypton 3 0/0;

3° Argon 10 o/o + Xénon 2 o/o.

Mesures. — Comme il ne s’agit que de valeurs relatives, il n'y a pas à se préoccuper du grandissement de lappareil

5o PIERRE AUGER

photographique et il suffit de mesurer les longueurs des trajectoires sur les clichés mêmes.

D'autre part, les rayons électroniques sont émis dans toutes les directions indistinctement, et ne sont pas rectilignes, on ne peut donc pas connaitre directement leur longueur avec un cliché, et même avec les deux projections rectangulaires l'évaluation serait difficile dans le cas général. Il est nécessaire, en pratique de faire un nombre suffisant d'opérations pour rencontrer les cas favorables dans lesquels la mesure devient facile.

On cherchera, en examinant soigneusement les doubles clichés, à trouver ‘un cas, où le rayon à mesurer est émis, et reste tout le long de sa trajectoire, sensiblement dans le plan de mise au point d'un des appareils photographiques. Le ‘rayon sera alors net dans son entier sur l'un des clichés, sur l’autre il sera moins net, mais se présentera en projection comme couché le long du faisceau de rayons X. Si cette condition est réalisée avec une précision suffisante, il ne restera'qu’à mesurer la trajectoire sur le cliché où elle est entiè-

rement au point.

La mesure se fera facilement si la trajectoire est assez rectiligne, si elle ne l'est pas, il faut la décomposer en segments mesurables, par exemple par report au compas à pointe sèche. On arrive facilement à avoir une précision raisonnable, supérieure aux fluctuations de parcours qui font que tous les rayons de même nature n’ont pas exactement la même longueur. Par exemple, dans le cas du rayon ter-

tiaire K du krypton, une série de mesures a donné : FR MAS LOU ER de tai € Me QUE SU

Dans le cas de rayons de très petits parcours, comme les quaternaires du krypton, ou les tertiaires du néon, les mesures sont évidemment très grossières et ne doivent être considérées que comme donnant un ordre de grandeur.

Résultats. — Le tableau VI donne les longueurs mesurées en prenant pour unité la longueur du rayon tertiaire K de l’argon, qui sert de terme de comparaison.

Tagzeau VI

ei Parcours P Nombre N Rayons f (mesuré) (calculé) Tertiaire K dù Néon . . . :. MONT 0,07

Tertiaire L

Quaternaire K } HER, SP 0,24 Tertiaire K de l’Argon. . . . (1,00) 1,00 Quaternaire K ) +,

TER EL CPT NERO EE 07. 2,3 2,18 Tertiaire K du Krypton . . . 10,4 10,7 Tertiaire K du Xénon. . . . ° > 40 h2,0

(Une mesure absolue que j'ai pu faire dans des conditions assez favorables m’a donné pour ce rayon de l’argon 1,3 mm. Ce parcours est obtenu dans l'hydrogène saturé de vapeur d’eau sous 2/3 d'atmosphère environ).

Relation entre le parcours et la vitesse d'émission. — Comme nous l'avons dit plus haut, l'interprétation théorique donnée dans la deuxième partie, des rayonnements électroniques constituant l'effet photoélectrique composé, permet de connaître la vitesse d'émission de chacun de ces électrons. Il suffit de connaître la valeur énergétique des niveaux de l'atome dont il s’agit et de calculer les différences :

LÉ CRC RER» 2):

22 PIÉRRE AUGER

Pour des gaz rares, dont je me suis servi principalement ici, les niveaux ne sont souvent pas connus directement, et il faut se servir de la loi de Moseley pour réaliser l’extrapolation.

Les valeurs ainsi obtenues peuvent permettre le contrôle expérimental des lois proposées pour exprimer la relation entre les parcours des électrons et leur vitesse. En particulier, la forme proposée par Whiddington, où le parcours est proportionnel à la quatrième puissance de la vitesse initiale (et par conséquent au carré de l'énergie cinétique) semble se vérifier remarquablement bien ({).

Si, en effet, nous formons un ensemble de nombres N proportionnels aux quatrièmes puissances des vitesses calculées et tels que le nombre relatif au tertiaire K de l’argon soit pris égal à r, nous obtenons le tableau de comparaison VI avec les parcours relatifs mesurés P.

La coïncidence est bonne, surtout pour les grands parcours. Pour les rayons très courts, où les mesures sont très grossières, la loi semble moins exacte, indiquant des nombres trop petits.

IT Directions d'émission.

Situation du problème. — Nous avons étudié le nombre et le parcours des rayons £ qui constituent l'effet photoélectrique complexe. Il est intéressant de faire aussi une étude de leur direction, surtout lorsqu'on remarque qu’une telle recherche effectuée sur les rayons £ secondaires a donné une relation très nette entre la direction d'émission de ces rayons et la direction de propagation des rayons X excita-

(1) Des mesures approximatives de parcours des rayons secondaires faites par C. T. R. Wisox (loc. cit.) ont montré aussi un bon accord avec cette loi.

» Ci L EFFET PHOTOÉLECTRIQUE COMPOSÉ 53

teurs (1). Deux espèces de mesures et de statistiques ont été faites au cours de ce travail : 1° relation de direction entre les rayons tertiaires et les rayons X excitateurs ; 2° relation entre elles des directions de départ des différents rayons secondaires, tertiaires, etc., d'un même atome.

Distribution des tertiaires dans l’espace. — Pour établir la première statistique, destinée à montrer si quelque influence des rayons X primaires se montre encore sur le rayon tertiaire au point de vue de sa direction (nous avons vu qu’il n'y en a pas au point de vue du parcours), nous évaluons dans chaque cas d'absorption, sur chaque figure d’ionisation, l'angle w que font entre elles la trajectoire du rayon f tertiare, et l’axe du faisceau de rayons X. Il suffira de mesurer sur chacune des deux plaques, obtenues à angle droit l’une de l’autre, les projections « et 8 de cet angle w à l’aide d’un cercle divisé et de calculer l'angle vrai dans l'espace. Le calcul rigoureux est assez long parce que nous ne faisons pas de véritables projections cylindriques, comme en descriptive, mais bien des projections coniques, mais la différence ne se fait sentir réellement que lorsqu'on s’éloigne notablement de l'axe principal de l'objectif, ce qui n'est pas le cas

dans le montage actuet. Nous pouvons donc nous en tenir à la formule tg? w — tg? à + tg? & vu le peu de précision à laquelle peuvent prétendre les mesures faites sur le cliché (Cette précision ne dépasse pas quelques degrés de 1 à 8, suivant les cas plus ou moins favorables). Ces mesures et ces calculs seront faits pour un assez grand nombre de rayons, de manière à obtenir une représentation statistique de la fréquence plus ou moins grande de chacun des angles possible (de o° à 180°). En fait, les statistiques ont porté sur environ

200 rayons tertiaires dans chacun des cas étudiés. On pourra

(‘) Pierre AuGer, Comptes Rendus, t. CLXXVIIL, p. 929; t. CEXXVIIL, p. 1535 ; t. CLXXX, p. 1939.

alors, pour rendre l'interprétation plus facile, représenter le résultat par une courbe : ce sera, par exemple, la courbe de répartition des angles mesurés entre o° et 180° obtenue en portant en abscisses la valeur de ces angles, et en ordonnées le nombre de cas observés pour chacune de ces valeurs {ou plus exactement pour les angles compris dans une région de 50 avant et après une série de valeurs convenablement choisies). Ce mode de représentation a le défaut de nécessiter des moyennes, qui portent naturellement sur un nombre d'observations relativement petit (dans une région de 5°, avant et après un angle A, on n’a dans le cas d’une statisti-

Nombre de rayons

Fig. 8.

que à 200 rayons que 30 rayons au plus), les fluctuations de probabilité sont alors très importantes et donnent à la courbe un aspect irrégulier.

ILest plus simple de porter sur chaque ordonnée le nombre total de rayons observés depuis l'angle O jusqu'à celui que représente l’abscisse correspondante. On a ainsi la courbe intégrale de la précédente ; la représentation de l'expérience est rigoureuse, car les coordonnées mesurent des grandeurs réellement atteintes, et la courbe a un aspect beaucoup plus régulier. Cette courbe part de l’origine et atteint, toujours en croissant, son ordonnée maximum pour 180°.

Les deux cas traités expérimentalement ont été ceux des rayons tertiaires K du krypton, et des rayons tertiaires L du xénon ; la courbe relative du krypton est représentée (fig. 8) : elle a l’aspect d’une portion de sinusoïde ; on a tracé les points indiquant le nombre de rayons mesurés effectivement et aussi une courbe continue én traits pleins, qui a pour équaton y —= 1 — cos x. On voit que cette fonction représente bien les mesures, ce qui indique une répartition sphérique uniforme des rayons tertiaires, comme il est facile de s’en rendre compte en considérant la variation de la surface de la calotte sphérique en fonction de l'angle au sommet du cône aucentre qui la sous-tend. La répartition ainsi trouvée indique nettement que l'atome ne garde pas (ou presque pas) de souvenir de la direction des rayons X qui l'ont primitivement ionisé. Il est probable qu'il a eu, pendant sa durée d'existence à l’état excité, le temps de tourner sur lui-même d’une façon plus ou moins compliquée et de ne rien garder de son orientation primitive. Cependant, il se pourrait qu'une telle conservation de l’orientation ait lieu, sans que la répartition des rayons tertiaires le manifeste d’une façon très nette, celui-ci pouvant quitter l'atome dans diverses directions.

Angles secondaires-tertiaires. — L'isotropie à peu près complète de l'émission des rayons $ tertiaires n'élimine pas absolument la possibilité de relation entre les directions des différents rayonnements électroniques, par exemple une relation planaire. IL est assez légitime de supposer que les orbites des électrons K et L, etc., qui interviennent dans l'effet photoélectrique composé, sont situés dans un même plan, les actions réciproques d’induction étant alors évidemment favorisées.

On devrait alors observer des rayons 6, dont les trajectoires partent dans un même plan, plan d’excitation primitive de l’atome s’il n’a pas tourné. J'ai cherché à mettre en évidence une telle relation, en faisant l’épure des figures

d’ionisation de l'effet photoélectrique complexe à 4 rayons sur le xénon, mais sur les 10 cas où cette épure a pu être faite dans de bonnes conditions, aucun n’a manifesté une tendance notable à la planéité. Ici encore il est probable que les mouvements de rotation de l’atome pendant la durée de son existence dans les états excités, sont suffisants pour détruire toute régularité.

Ce qui se passe ici est en somme l’analogue de la dépolarisation de la lumière de fluorescence par agitation thermique, mais les mouvements de l’atome sont sans doute plus rapides, par rapport aux durées de vie, que ceux de la molécule. - |

Une autre méthode pour rechercher une relation d’orientation consiste à mesurer les angles que font entre eux le: secondaire et le tertiaire, dans les cas d’effets photoélectrique composés observables sur le krypton, par exemple. Une étude statistique de la distribution de ces angles entre o° et 180° pourrait montrer si la répartition est uniforme dans un plan, ou dans l’espace, c'est-à-dire si le tertiaire part au hasard dans un certain plan fixé, qui contient le secondaire, ou sil est émis isotropiquement dans l’espace. De telles mesures ont été réellement faites, et semblent favorables à la seconde hypothèse, mais elles portent encore sur un nombre de cas trop petit pour permettre aucune conclusion ferme.