OPACITÉ DES MÉTAUX POUR LES ONDES ÉLECTRIQUES

Afin de savoir si les métaux en lames minces ou épaisses laissaient passer les ondes électriques, nous fîmes construire, M. Branly et moi, des caisses cubiques de 50 centimètres environ décote en métaux divers, d'épaisseur variant entre 0™",02 et 2 millimètres, dans lesquelles on plaçait les appareils récepteurs. Une porte ajustée avec le plus grand soin fermait Touverture de ces caisses.

Le radiateur producteur des ondes était placé à quelques mètres de Tappareil. On introduisait naturellement le récepteur dans Tintérieur de la caisse. Il révélait le passage des ondes électriques à travers ses parois en faisant fonctionner une sonnerie qui s'y trouvait renfermée.

Les premières expériences semblèrent conûrmer entièrement les recherches citées plus haut. Comme M. Bôse et les autres expérimentateurs, nous constatâmes que les ondes électriques paraissaient traverser le métal. Dès que le radiateur fonctionnait, la sonnerie placée dans l'intérieur de la boîte métallique se faisait entendre.

Bien que ces expériences fussent conformes à celles des précédents auteurs, nous ne voulûmes pas nous en contenter. Nous fîmes refaire l'ajustement des portes métalliques en adaptant à chacune d'elles une demi-douzaine d'écrous de façon à pouvoir les serrer hermétiquement. Ces précautions prises, nous constatâmes que, dès qu'on serrait les écrous, la sonnerie restait silencieuse. Il suffisait alors de desserrer un peu ces écrous pour qu'elle se fît entendre. Les ondes électriques ne traversaient donc pas le métal; elles passaient simplement par les très étroites fentes des portes métalliques. La ^ transparence constatée par les précédents observateurs tenait uniquement au

154 l'évolution des forges

défaut de fermeture suffisant des boîtes métalliques où ils enfermaient leur appareils. Les précautions que prennent les photographes pour préserver leur laboratoire et leurs châssis du passage de la lumière seraient tout à fait insuffisantes pour empêcher le passage des ondes électriques.

€es expériences furent répétées plusieurs centaines de fois avec les mêmes résultats. Serrage des écrous, silence de la sonnerie. Desserrage des écrous, retentissement de la sonnerie.

Nous essayâmes ensuite avec plusieurs métaux l'action de l'épaisseur. Elle se montra totalement nulle. Une caisse en bois mince, garnie de feuilles d'étain n'ayant que i/100 de millimètre d'épaisseur, se montra aussi opaque que des boîtes de métal de 2 millimètres.

La protection exercée par une enceinte métallique est tout à fait remairquable. Dans la porte en métal fermant la caisse, soudons perpendiculairement à son milieu une tige de laiton pénétrant de 30 centimètres dans son intérieur et faisant la même saillie au dehors^. Relions le circuit du tube â limaille à la portion intérieure de cette tige et mettons en contact sa partie extérieure avec le radiateur. Il semblerait que dans de telles conditions le récepteur dût fonctionner. Or, il n'en est rien. Bien que les ondes électriques se propagent, comme on le sait, le long des fils, la partie de la tige qui pénètre dans la boîte métallique cesse entièrement d'être conductrice. Les parois de la caisse forment écran, les ondes électriques suivent le plus court chemin qui est évidemment la surface extérieure de la cage métallique. En touchant cette dernière avec le doigt pendant l'expérience, on peut en tirer de nombreuses

étincelles.

1. Cette tige existe dans la paroi métallique de la caisse représentée dans les deux figures suivantes.

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156 l'évolution DBS FORCES

Les expériences précédentes, et notamment celle qui consiste à provoquer ou empêcher le passage des ondes électriques en desserrant oU' en sériant les écrous de fermeture de la porte obturant les caisses ' métalliques, prouvent que le& plus fines ouvertures permettent le passage des ondes électriques. Ainsi conduits à étudier Finfluence des fentes, nous constatâmes que, si Ton en remplace une, intentionnellement pratiquée dans la porte métallique, par une série de trous dont la surface totale soit très supérieure à celle de la fente, le passage des ondes $e fait beaucoup moins facilement à travers. Il suffit d'éloigner le radiateur de quelques mètres pour que la sonnerie reste silencieuse. Ainsi cent ouvertures rondes de 1 centimètre dans la porte métallique ïie donnent pas ' passage aux ondes électriques dès que le radiateur setipouve à plus de 50 centimètres, tandis qu'avec une fente de 1 millimètre de largeur sur 20 centimètres de longueur, le récepteur placé dan^ la boîte était impressionné alors même qu'on plaçait le radiateur dans une salle voisine . Avec une fente pratiquée , simplement en passant sur le métal le tranchant d'un rasoir, la boîte extérieure est encore traversée, mais à une distance six fois moindre qu'avec la fente dé 1 millimètre.

Si la fente est perpendiculaire à l'axe des quatre boules du radiateur, la caisse se laisse traverser à une distance six à huit fois plus grande que par celle parallèle à cet axe.

Ces expériences permettaient de pressentir qu'une toile métallique à mailles fines devait agir exactement comme une feuille pleine et l'observation le vérifia facilement. Une caisse en toile métallique dont les trous ont 1 millimètre carré de section est opaque, sauf quand on place le radiateur à quelques centimètres.

Il résulte de ce qui précède que les enveloppes métalliques agissent à l'égard des ondes électriques à peu près comme la cage de Faraday à Tégard de rinduction électrorstatique. On remarquera cependant, dans le cas des ondes électriques, que les fentes exercent une influence qu'elles ne produisent pas dans le cas de l'électricité statique. Il faut également noter pour les ondes électriques la facilité avec laquelle elles traversent les fentes très étroites, alors qi|e des ouvertures carrées assez grandes pour recevoir le doigt ne les laissent pas passer. Les ondes éiectriques semblent se comporter comme si elles étaient rigides et analogues à un disque métallique qui peut passer sans difficulté à travers une fente suffisamment large, mais est arrêté par un orifice inférieur à son diamètre.

Nous avons eu bien des fois l'occasion, au cours de ces expériences, de constater la facilité des ondes électriques à contourner les obstacles. Ce phénomène de diffraction dépend de la grandeur des ondes produites par le radiateur en usage. Dans les expériences précédentes le radiateur placé devant, derrière ou à côté de la face de la boite contenant le récepteur avec la porte métallique mal fermée, agit sur la sonnerie. Précisément pour cette raison, avec des appareils aussi sensibles, il eût été bien difficile à Hertz, comme je l'ai déjà dit plus haut, d'exécuter ses recherches sur la réfraction, la réflexion et la polarisation des ondes dont il découvrit l'existence, Lodge put les répéter avec des tubes à limaille, parce que leur construction défectueuse les rendait aussi peu sensibles que les récepteurs de Hertz.

C'est ce contournement des obstacles par diffraction qui illusionna les observateurs sur la transparence des corps volumineux pour les ondes électriques. Qu'il s'agisse dune onde liquide, sonore, électrique ou acoustique, un obstacle est d'autant mieux contourné

que sa longueur est plus grande relativement aux dimensions de l'obstacle. Le son d'une flûte jouée derrière une maison est moins perceptible que celui d'un trombone, précisément parce que les ondes sonores produites par le trombone sont plus longues que celles de la flûte, et par conséquent contournent plus facilement la maison. Les ondes électriques étant très grandes contournent aisément les grands obstacles, les ondes lumineuses étant très petites sont arrêtées par des obstacles de la dimension d'un cheveu. Pour cette raison le phénon]tène de la diffraction, si facile à observer avec le son et les ondes électriques, fut très difficile à reconnaître pour la lumière. Ne pouvant le constater, Newton combattit la théorie des ondulations. Si la lumière était constituée par des ondes, disait-il, les corps ne porteraient pas d'ombre, parce qu'elles tourneraient autour de leurs bords, comme le son tourne un angle et les ondes liquides un rocher.

Nous pouvons conclure, de tout ce qui précède, que les enceintes métalliques rigoureusement closes, et quelque faible que soit l'épaisseur du métal, offrent un obstacle absolu au passage des ondes électriques.

Il ne sera pas inutile de faire remarquer que la protection exercée par les enveloppes métalliques sera toujours illusoire, parce qu'il est extrêmement difficile de réaliser des fermetures hermétiques.

Nos recherches montrent les métaux opaques pour les ondes électriques. Leur transparence, que semblaient démontrer toutes les expériences antérieures, n'avait rien d'improbable. Elle ne s'accordait pas sans doute avec les équations de Maxwell, mais comme on ne tire jamais d'une équation que ce qu'on y a d'abord mis, il aurait suffi d'y mettre autre chose pour en tirer des conclusions différentes. Les

métaux sont très transparents, comme nous Tavons TU dans un autre chapitre, pour les lignes de force électriques et magnétiques et rien ne prouvait absolument qu'ils ne Tétaient pas pour les ondes électriques. L'expérience seule permettait donc de fixer la question.

§ 3. — TRANSPARENCE DES CORPS NON CONDUCTEURS POUR LES ONDES ÉLECTRIQUES.

La transparence des corps non conducteurs pour les ondes hertziennes, connue depuis les premières recherches de Hertz, fut confirmée par toutes les expériences de télégraphie sans fil. Mais cette transparence est-elle complète? Les ondes hertziennes traversent-elles réellement les collines et les maisons, comme on l'enseignait?

On pouvait se demander : 1® si la transparence des corps non métalliques ne varie pas suivant ces corps, et aussi suivant leur épaisseur; 2"" si la transparence des corps très volumineux comme les collines n'était pas une simple apparence résultant de ce que les ondes électriques, analogues sur ce point aux ondes sonores, contournaient les obstacles.

Pour résoudre définitivement ces questions, les expériences suivantes ont été réalisées avec M. Branly :

Nous avons d'abord fait construire une caisse cubique en ciment de Portland, dont les parois avaient 10 centimètres d'épaisseur et dont on pouvait fermer la face restée libre par une porte métallique soigneusement ajustée pouvant être serrée hermétiquement au moyen d'écrous. Dans cette caisse, on plaçait avant sa fermeture les instruments destinés à révéler le passage des ondes, c'est-à-dire une pile, une sonnerie électrique, et le tube à limaille qui devient conducteur dès qu'il est frappé par les ondes électriques.

La caisse hermétiquement close et un radiateur à boules actionné par une bobine de lô centimètres d'étincelle placée tout près d'elle, on fit fonctionner l'appareil. Dès la première étincelle on reconnut

p&r la sonnerie que les parois de la caisse étaient parraitcment traversées.

L'expérience répétée en éloignant progressivement le radiateur, on constata par le silence de la sonnerie qu'à partir de 7 mètres aucune onde électrique ne traversait la caisse. Il suffisait alors de desserrer les écrous de la porte pour entendre la sonnerie fonctionner, ce qui démontrait bien que les parois de la caisse constituaient le seul obstacle au passage des ondes électriques. Après plusieurs jours de dessiccation, la caisse devint un peu plus transparente, mais cependant le radiateur n'agissait plus à partir de 12 mètres.

Ces premières expériences prouvaient que si une enceinte close par un mur en mortier de 12 centimètres d'épaisseur laisse passer les ondes électriques, elle exerce déjà une absorption notable et devient tout à fait opaque à une faible distance.

Pour confirmer cette influence de l'épaisseur, nous fîmes construire une seconde caisse de ciment semblable à la première et différant seulement parce que ses parois avaient 30 centimètres d'épaisseur. Douze heures après sa fabrication, alors qu'elle était encore humide, elle présenta aux ondes hertziennes une opacité absolue même en plaçant le radiateur à quelques centimètres de ses parois. Desséchée, elle se laissa un peu traverser, mais à la condition de ne pas éloigner le radiateur de plus de 1 mètre environ; au delà, elle resta opaque.

Ces expériences confirmaient les premières et montraient que l'absorption croissait bien avec l'épaisseur, comme on pouvait le supposer. Elles semblaient indiquer aussi que l'eau possédait des propriétés absorbantes notables.

Pour vérifier ce dernier fait nous fîmes construire une caisse de bois, remplie de sable sec, dont les parois avaient 30 centimètres d'épaisseur. A son centre fut aménagée, comme dans les expériences précédentes, une cavité fermée par une porte métallique et destinée à recevoir les appareils révélateurs des ondes.

Tout étant ainsi disposé, on fit fonctionner le radiateur et on reconnut que le sable se conduisait comme un corps absolument transparent n'exerçant aucune absorption perceptible au moins à la distance de 40 mètres dont nous disposions.

Oo versa alors dans la même caisse autant d'eau que le sable put en absorber, et, répétant l'expérience précédente, une diminution considérable de la transparence fut constatée.

La facilité avec laquelle le sable sec se laissait traverser nous fit supposer que des corps à grains grossiers, tels que la pierre, pourraient être beaucoup plus aisément traversés que le ciment.

Afin de nous en rendre compte, nous fîmes tailler un bloc de pierre à bâtir de 1 mètre cube dans l'intérieur duquel on aménagea, eomme précédemment, la petite cavité nécessaire pour recevoir les

TRANSPARENCE DE tA MATIÈRE 161

appareils récepteurs des ondes. Cette cavité fut fermée par une porte métallique soigneusement ajustée.

L'épaisseur de pierre que les ondes électriques devaient traverser pour atteindre le récepteur était de 40 centimètres. Cette <5paisseur fut cependant traversée sans difficulté, alors même que nous placions le radiateur à l'extrême limite du Jardin dans lequel nous opérions» c'est-à-dire à 40 mètres environ du récepteur. La pierre était donc beaucoup plus transparente que le ciment.

La pierre fut ensuite mouillée pendant plusieurs Jours et aussitôt sa transparence diminua. Elle n'était plus traversée qu'en plaçant le radiateur à 25 mètres d'elle.

Dans les expériences précédentes le sable sec et la pierre flèche semblent tout à fait transparenti, mais ce n'est là qu'une simple apparence résultant de ce que nous ne disposions pas d'un «space permettant de reculer le radiateur assez loin pour constater l'absorption. Pour s'en convaincre, il sufAt de réduire l'intensité des ondes émises par le radiateur en se servant d'une bobine d'induction plus petite, ce qui revient au même que si Ton augmentait la distance avec une source de radiation plus forte. On constate alors que le. sable et la pierre exercent une absorption notable et ne sont pas du tout complètement transparents. Avec un radiateur entretenu par une bobine ne donnant que 2 centimètres d'étincelle, le bloc de sable sec de 30 centimètres d'épaisseur n'est plus traversé au delà de 16 mètres, et le bloc de pierre sèche au delà de 13 mètres.

Ces chiffres n'ont évidemment rien d'absolu. Ils prouvent simplement que la transparence des corps pour les ondes électriques n'est pas du tout complète comme on le supposait. Suivant l'intensité de la source on observera naturellement des différences d'ab" sorption. Des ondes de 100 mètres de longueur traversent mieux les corps que les ondes de 20 centimètres; mais il est également certain qu'il y aura toujours absorption, et que, par conséquent, les montagnes et les maisons ne sont pas traversées comme on le supposait aut«'efois.

Nous résumerons ce qui concerne la transparence des diélectriques pour les ondes hertziennes dans les propositions suivantes :

1** La transparence des corps non métalliques pour les ondes hertziennes dépend de leur nature et varie considérablement d'un corps à Tautre ; 2" cette transparence est toujours beaucoup plus grande que celle des mêmes corps pour la lumière ; 3^ l'absorption augmente à mesure que l'épaisseur du corps consi-

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déré s'accroît ; 4® rhomidité augmente beaucoup l^absorption ; 5*" lorsque les ondes électriques rencontrent de grands obstacles tels que les collines, ces obstacles sont contournés et non traversés.

Bien que les déductions pratiques que Ton pourra tirer de nos recherches ne nous préoccupent pas, il ne sera pas sans intérêt de faire remarquer que les observations précédentes trouveront peut-être des applications dans l'établissement des postes de télégraphie sans fil. Les ondes électriques étant en partie absorbées et par conséquent affaiblies par les petits obstacles qu'elles rencontrent et obligées de contourner les grands obstacles, ce qui les affaiblit également, il sera toujours utile de placer les postes d'émission et de réception sur des points élevés. La traversée des bras de mer et. la communication des continents avec les îles constituent pour les raisons précédentes les meilleures conditions de. transmission.