CHAPITRE IV

Persistance lumineuse des gaz après le passage des décliarges électriques.

On verra dans le livre suivant qu’en 1857 (1) j’ai fait usage de tubes contenant de l’air raréfié pour rendre phosphorescentes des matières placées à l’intérieur au moyen des décharges qui les traversent. Quelque temps après (2), M. Ruhmkorff, qui disposa ces appareils suivant mes indications, me fit remarquer que dans certains tubes ne contenant que des gaz raréfiés, et que lui avait envoyés M. Geissler, on voyait après le passage des décharges des traces lumineuses persistant seulement pendant plusieurs secondes et analogues à celles que répandent les matières phosphorescentes dont on parlera plus loin.

On représente ci-contre, fig. 28, un de ces tubes formé par des sphères jointesentre elles au moyen de parties d’un plus petit diamètre, et dans les deux sphères extrêmes duquel pénètrent les deux conducteurs qui peuvent être réunis aux tiges polaires d’un appareil d’induction. Au moment où la décharge commence à passer, la partie intérieure des sphères présente dans l’obscurité une lueur blanchâtre opaline ; dans les tubes de jonction elle se manifeste également, mais elle est diminuée par la lumière plus

(1) Ann. dechim. et de physique, 3e série, t. 55. p. 92.

(2) Ibid., t. 57, p. 108.

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Fig. 28.

intense de la décharge électrique. Une fois la communication avec l’appareil interrompue, cette lumière subsiste dans l’obscurité pendant plusieurs secondes, en décroissant graduellement d’intensité. Il y a une différence notable dans les deux sphères extrêmes ; la sphère en communication avec le pôle négatif, qui donne une lumière bleue pendant le passage de l’électricité, n’offre pas de persistance bien appréciable, tandis que la sphère positive, lumineuse rouge pendant la décharge , présente ces effets comme les sphères intermédiaires. En intervertissant le courant dans l’appareil d’induction, on voit le phénomène se produire de même dans le tube, mais en sens opposé; l’effet produit du côté négatif a peu de persistance.

J’ai étudié le passage des décharges électriques au travers des gaz et des vapeurs raréfiés, passage qui donne lieu à des effets lumineux dépendant de leur nature, afin d’examiner quels sont les gaz qui présentent l’effet de persistance lumineuse. Dans la plupart des tubes contenant des gaz tels que l’hydrogène sulfuré, le protoxyde d’azote, le chlore, on trouve de faibles lueurs persistant après le passage de l’électricité d’induction, ou même d’une simple décharge d’une batterie électrique, mais l’action semble bornée à la surface intérieure du tube de verre. Elle ne paraît pas due à la phosphorescence du verre, car ces tubes exposés à l’action d’une vive lumière, puis rentrés dans l’obscurité, ne donnent lieu à aucune action de ce genre, et il faut, comme on le verra, employer le phosphoroscope pour observer des effets de persistance sur le verre, effets dont la durée est plus courte que celle qui suit l’action de l’électricité. L’effet présenté par des tubes contenant quelques gaz autres que ceux dont il va être question semble donc résulter d’une électrisation du verre ou de la couche gazeuze adhérente.

Avec l’oxygène j’ai observé un effet différent : après l’avoir préparé

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au moyen du chlorate de potasse fondu, puis desséché et privé de chlore par son passage dans des tubes à potasse et à chlorure de calcium, en faisant passer au travers d’un tube contenant ce gaz raréfié les décharges d’un appareil d’induction fortement excité, et en interrompant • tout à coup le passage de l’électricité, le tube paraît éclairé d’une teinte jaune, qui persiste pendant plusieurs secondes après l’interruption et va en décroissant plus ou moins rapidement suivant des conditions que je n’ai pu préciser jusqu’ici. Pour que l’effet soit bien manifeste, il faut que l’électricité transmise dans le gaz ait une certaine tension; aussi estil préférable d’interposer un condensateur dans le circuit et d’exciter des étincelles à distance, dans l’air, entre un des conducteurs de l’appareil d’induction et l’un des fils de platine pénétrant dans le tube. Une simple décharge d’une batterie de plusieurs bocaux produit le môme effet. Pour observer l’action lumineuse persistante il faut avoir soin de tenir les yeux fermés pendant les décharges et de ne les ouvrir qu’irnmédiatement après, afin que la rétine ne soit pas impressionnée à l’instant du passage de l’électricité. Il est nécessaire également que la partie du tube où la décharge se produit ait au moins 15 à 20 centimètres de longueur.

L’action particulière qui illumine le tube a lieu entre, les molécules mêmes du gaz et non contre les parois du tube , car en se servant de sphères d’une capacité de 2 à 3 centimètres cubes, la masse entière du gaz devient opaline. En donnant plus de longueur aux tubes au-delà des fils de platine, on observe également que le gaz raréfié en dehors de la partie qui reçoit immédiatement la décharge donne lieu à une émission de lumière. D’un autre côté, cette opalescence du gaz indique que l’effet ne résulte pas de décharges électriques dues à l’électrisation du verre, et qui traverseraient l’espace éclairé après la cessation de la décharge électrique, comme on le produit en frottant le tube à l’extérieur. Quand un tube doit donner lieu à un effet de persistance lumineuse, il se produit au moment du passage de l’électricité une teinte jaune qui éclaire la masse de gaz dans le tube, et cela malgré les teintes diverses des rayons électriques, dont la couleur dépend de la nature des gaz mélangés ; lorsque cette teinte jaune disparaît, tout effet de persistance cesse. J’ai fait remarquer qu’il était même possible que des gaz mélangés à l’oxygène augmentassent la durée de la persistance, car des tubes préparés dans des conditions semblables en apparence ont donné des effets variables d’intensité et de durée.

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Si l’on opère avec un tube renfermant de l’oxygène raréfié et de petite dimension, après un certain temps du passage de l’électricité, l’effet de persistance cesse d’être appréciable ; ce résultat semble montrer que la propriété particulière du gaz dont il est question peut disparaître au bout de quelque temps.

L’acide sulfureux a quelquefois présenté une action analogue ; mais ce gaz ne s’étant pas montré constamment actif, j’ai pensé que l’émission lumineuse provenait peut-être de sa décomposition partielle. Il en est de même pour l’air raréfié en présence du phosphore. En général, j’ai observé que dans les gaz la présence de l’oxygène paraissait nécessaire pour produire le phénomène.

Depuis cette époque, M. Morren (1) a annoncé que l’oxygène seul ne devenait pas lumineux après le passage des étincelles, mais qu’il était nécessaire de le mélanger avec d’autres gaz, notamment-avec de l’azote ; que si au mélange on ajoutait un peu de vapeur d’acide azotique monohydraté elle est plus prononcée, et qu’elle est encore plus forte en ajoutant une goutte d’acide sulfurique anhydre. Il pense donc que les gaz secs et purs n’offrent aucune persistance lumineuse après le passage des décharges ; il attribue ce phénomène à une réaction chimique et à la présence temporaire de produits qui sont ensuite détruits pour se reformer lors d’un nouveau passage des décharges. Cependant on doit remarquer qu’il a conclu que l’oxygène était nécessaire pour la production du phénomène, comme je l’avais annoncé en 1859.

J’ai fait de nouveau une série d’expériences se rapportant à ce sujet (2) , et je me suis assuré que si des mélanges de gaz avec l’oxygène donnent des effets lumineux persistants plus marqués, | néanmoins en employant de l’oxygène préparé avec du chlorate de potasse fondu , et convenablement desséché au moyen d’un tube rempli de potasse, ce gaz isolé devient lumineux après l’action des décharges électriques. Avec un petit ballon de 15 à 20 centimètres cubes successivement rempli d’air raréfié et de cet oxygène également raréfié, et qui était dans un gazomètre à mercure , l’air n’a présenté qu’une persistance à peine appréciable, tandis que celle de l’oxygène était bien manifeste, quoique de courte durée. J’ai pu reproduire cet effet dans le même ballon, à cinq ou six reprises différentes. On ne peut assurer que le gaz

(1) Ann. dectiim. et de phys., 3e série, t. 4, p. 293, 1865.

(2) Leçons faites à la Société chimique de Paris , 1861, p. 187.

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que j’ai employé ait été complètement pur, malgré les précautions prises pour qu’il en soit ainsi , et même s’il eût été pur, de l’azote ou d’autres produits existant dans l’atmosphère, et adhérant au verre, auraient pu se mélanger avec lui dans le tube ou dans les ballons ; on ne peut donc pas affirmer quelle est la cause du phénomène. On doit seulement admettre comme résultant des expériences : 1° que l’oxygène est nécessaire à la production de ce phénomène, et qu’on ne l’observe pas d’une manière très-marquée sans lui ; 2° que les mélanges d’autres gaz peuvent augmenter l’effet de persistance.

Le phénomène de persistance dans l’action lumineuse ou de phosphorescence des gaz offre autant d’intérêt, soit qu’il tienne à un mouvement vibratoire des particules dû à l’action préalable de la décharge ou à l’incandescence qui en résulte, soit qu’il provienne des réactions chimiques exercées entre l’oxygène et des gaz ou des vapeurs. On sait en effet qu’un grand nombre de réactions chimiques ont lieu à basse température, mais aucune, sauf la combustion lente du- phosphore et peut-être, dans certaines circonstances, la combustion du soufre ainsi que l’action lente de l’oxygène sur le bois ou les matières végétales, ne donne de lumière. On sait également qu’un grand nombre de cristaux peuvent se former au sein des dissolutions , mais ce n’est que dans des circonstances particulières, comme on l’a vu page 39, que l’acide arsénieux vitreux et des sulfates doubles produisent une émission de lumière; dans ces différents cas l’apparition des rayons lumineux n’est pas une conséquence nécessaire de l’action chimique ou de l’effet moléculaire, puisque des actions du même genre peuvent avoir lieu sans conduire au même résultat; elle pourrait provenir de changements dans la constitution .des corps, et qui n’ont pu encore être appréciés. Ainsi cette persistance lumineuse temporaire, c’est-à-dire çette phosphorescence qui est produite par l’oxygène ou par son mélange ou sa combinaison avec d’autres corps, est aussi curieuse que l’effet lumineux donné par la combustion lente du phosphore (1).

(1) Je prends occasion de faire remarquer que lorsqu’on se sert d’un chalumeau à gaz oxygène et hydrogène , si l’on examine la flamme seule , on voit, si l’oxygène domine, comme une traînée de teinte jaunâtre qui se prolonge à l’extrémité du dard et au-delà. Cette teinte est analogue à celle que l’on observe dans les tubes à gaz raréliés dont il vient d’ètre question.

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