EXPÉRIENCES DE HERTZ

En 1887, Hertz, en diminuant considérablement la capacité et la self-induction du circuit de décharge d’un condensa-

teur, obtint des fréquences notablement plus élevées que celles de Feddersen. Son appareil avait l'aspect de l'excitateur qu'on employait d'ordinaire pour montrer les divers effets des bouteilles de Leyde. Il se composait de deux tiges de laiton, de longueur égale, en prolongement l'une de l’autre et séparées par un faible intervalle d'air AB (fig. 32). De part et d'autre de cet inter-.

Q A B Fic. 32.

valle, chaque tige était limitée par une petite boule. Les extrémités opposées des deux tiges étaient terminées chacune par une grosse boule, en C et D. Chargées d'électricités contraires, les deux branches de l'excitateur peuvent être comparées aux armatures d'un condensateur dont les capacités principales sont les deux grosses boules, la couche isolante étant l'intervalle d'air AB.

On relie les deux branches aux extrémités s et s du fil secondaire d'une bobine d'induction. Au moment où le arcuit du fil primaire p de la bobine a été ouvert par son interrupteur automatique, les deux conducteurs AC et BD prennent une différence de potentiel qui est celle des extrémités du fil secondaire et qui augmente jusqu'au moment où une

étincelle éclate entre À et B. En raison de l'échauffement de l'intervalle d’air et de l'entraînement des particules métalliques arrachées aux boules de l'éclateur, la résistance de l’étincelle est très faible. La décharge est indépendante du fl secondaire, dont la self-induction oppose une résistance absolue à toute dérivation d’un courant de haute fréquence. La grande résistance de l'intervalle d'air AB se rétablit après l’étincelle. -

À chaque ouverture du circuit primaire de Îa bobine d’induction, l’éclateur de l'excitateur donne une étincelle de décharge.

On savait qu'un courant alternatif de décharge produit des efets d’induction dans les conducteurs voisins.

Hertz fit voir que la propagation de ces effets a lieu par un rayonnement vibratoire électrique, qui est comparable à un rayonnement vibratoire lumineux et dont la fréquence est celle du courant alternatif de la décharge elle-même.

Hertz eût difficilement mesuré cette haute fréquence par la méthode du miroir tournant, car elle était supérieure à dix millions et la décomposition d'une décharge ne peut convenablement s’obtenir pour une fréquence de un million qu'avec une rotation du miroir d'environ 500 tours par seconde. Il calculait cette fréquence N, d'après une expression théorique de la période d'oscillation T en fonction des trois constantes du circuit de décharge, qui sont la résistance R, la capacité C et la self-induction L. Dans les expériences de Hertz, où R était négligeable, la période de l’osaillation s'exprimait par

T = 2x CL.

En cas de rayonnement et d’une propagation uniforme de ce rayonnement, il est légitime, en admettant que le

milieu de transmission prend lui-même part aux alternances de la source rayonnante, d'appliquer les équations qui conviennent à la propagation de la lumière ou du son :

NT = 1, V = Ni,

où N est la fréquence, T la période, V la vitesse de propagation, À la longueur d’ondulation, c’est-à-dire l'espace parcouru par le mouvement vibratoire dans son milieu de propagation, pendant la durée T d’une vibration. Le célèbre physicien anglais Maxwell avait admis que la vitesse de propagation de vibrations électriques dans l'air ou dans le vide devait être la même que pour la lumière, c’est-à-dire 3.107° centimètres par seconde. Ayant calculé T d'après les valeurs expérimentales de C et de L qui se rapportaient à son excitateur, Hertz introduisait N, qui est l'inverse de T. dans l'équation 3.101° = NX et obtenait la longueur d’ondulation À pour le mouvement vibratoire électrique de fréquence N.

La valeur de À, ainsi obtenue par Hertz, était de l’ordre de grandeur d'une longueur d'ondulation sonore : elle se prêtait donc à la reproduction, dans un laboratoire, d’une expérience d'interférence électrique, semblable à celle que Savart avait faite autrefois pour étudier l'interférence d'une onde sonore directe et d'une onde sonore réfléchie contre un mur. Quand le mouvement vibratoire sonore réfléchi, de retour à la source, était en concordance avec le mouvement vibratoire direct, l'intervalle de la source au mur était subdivisé en parties égales par des nœuds et des ventres fixes de vibration, la surface réfléchissante étant un nœud et la source un ventre. La distance d’un nœud à un ventre consécutif est alors le quart de la longueur d’ondulation des vibrations de la source.

Faite’ dans les mêmes conditions par Hertz pour une vibration électrique issue de son excitateur, en prenant comme surface réfléchissante une surface plane métallique M, cette expérience fit connaître directement la longueur d'ondulation À, par la simple mesure d’une distance entre un nœud et un ventre, c'est-à-dire d’un minimum stationnaire de mouvement vibratoire à un maximum stationnaire consécutif. La longueur d’ondulation À, relative à

. la fréquence N qui était connue, était ainsi trouvée expérimentalement, indépendamment de la connaissance de la vitesse V. Il a été alors possible de calculer V d’après l’équation V = Ni, sans faire intervenir l'hypothèse de Maxwell. La valeur de V, ainsi calculée, confirmée ensuite par une détermination directe, très précise, due à Blondlot, est égale à la vitesse de propagation de la lumière.

D'après les expériences de Hertz, on pouvait donc affirmer que, dans un milieu qui est identique en toute direction, un rayonnement électrique, issu d’un point, se propage avec la vitesse d’un rayonnement lumineux. À un instant donné, il offre des mouvements vibratoires qui sont concordants sur une sphère ayant pour centre le point. Cette sphère est une surface d'onde. Des sphères, ayant le même centre, sont aussi des surfaces d'onde. Deux surfaces d'onde, issues d'une même source, sur lesquelles. les mouvements vibratoires sont au même instant concordants, ou comme on dit, dans une même phase de leur vibration, sont distantes d’un nombre entier de longueurs d’ondulation.

L'égalité des deux vitesses de propagation du rayonnement Jumineux et du rayonnement électrique conduisait à admettre un même milieu de propagation pour les deux genres de vibration. Le milieu qui transmet les vibrations

électriques sera donc le milieu cosmique supposé à La fois élastique et résistant, mais impondérable, auquel on attribue la propriété de transmettre la lumière en vibrant lui-même, : et qu’on appelle éther.

Il est dès lors naturel de considérer les vibrations électriques et les vibrations lumineuses comme des vibrations de l'éther, ne différant que par ia période. Une confirmation de cette hypothèse, apportée par Hertz et ses continuateurs, est la communauté de propriétés des deux sortes de vibrations. En se propageant dans différents milieux, elles éprouvent des modifications semblables, conformément à des lois qui s’énoncent de la même manière, par réflexion, réfraction, diffraction et polarisation.

Les corps sur lesquels les vibrations électriques se réflé- chissent sont les corps bons conducteurs et, en particulier, les métaux. Pour les vibrations électriques, 1l y a aussi des corps transparents et des corps opaques ; les corps transparents sont les corps isolants ou diélectriques tels que l'air, le verre, l’ébonite, l'essence de térébenthine.

Les longueurs d'onde sont beaucoup plus grandes pour les rayons électriques que pour les rayons lumineux ; or les dimensions des miroirs et des lentilles devraient être alors tellement grandes, que pour répéter avec les rayons électriques les expériences usuelles, de réflexion et de réfraction de la lumière, leur construction serait irréalisable. Il en est ainsi déjà pour les longueurs d'onde de quelques-unes des expériences de Hertz.

En ce qui concerne la diffraction, la grande longueur d'onde des rayons électriques leur permet, comme aux rayons sonores, de contourner aisément les obstacles.

Comme les vibrations lumineuses, les vibrations élec-

triques se superposent, en se propageant, sans déformation. ;