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ties : une colonne lumineuse positive, sorte d'étincelle rosée, tronquée, à contours diffus, qui part de l'anode, va vers la cathode et s'arrête à une certaine distance de celte dernière, et la lumière négative,

DÉCHARGES ELECTRIQUES DANS LES GAZ RAREFIES 2g

de couleur violacée, contiguë à la cathode, Entre ces deux espaces illuminés se trouve un intervalle sombre appelé « espace obscur de Faraday ».

Lorsque l'on diminue encore la pression dans le tube, ces apparences lumineuses changent. En ce qui concerne la colonne positive, à mesure que la pression décroît, elle perd de plus en plus en étendue et en intensité lumineuse, et présente souvent un aspect stratifié. Mais occupons-nous surtout de la lueur négative. Celle-ci commence d'abord à s'étendre sur toute la cathode (comme en C, fig. 8), alors qu'au commencement elle n'en occupait que l'extrémité ; et, avec des raréfactions de plus en plus intenses, elle arrive à s'étendre à des distances de plus en plus grandes en se séparant en même temps de l'électrode (comme en G", fig. 8). Pendant ce temps, une nouvelle couche lumineuse se forme autour de la cathode : c'est le premier strate négatifs adhérent à la cathode et séparé du second strate négatif (qui primitivement occupait la position du premier) par un intervalle relativement obscur appelé espace obscur de la cathode (qu'il ne faut pas confondre avec l'espace obscur de Faraday).

Si l'on pousse le vide plus loin, ces deux couches lumineuses négatives s'étendent de plus en plus, deviennent moins lumineuses et leurs contours perdent en netteté (G", fig. 8). Enfin, si le vide atteint un millième de millimètre de mercure, toute luminosité du gaz disparaît presque complètement. Mais avant d'arriver à ce point, un nouveau phénomène se manifeste. Les parois du tube deviennent lumineuses, d'abord autour, ensuite en face de la cathode, en répandant une vivje lumière, généralement verte, due à une sorte de phosphorescence ^ ou mieux peut-

3o NATURE DES RAYONS CATHODIQUES

être, de fluorescence^ (cette dernière dénomination étant attribuée à l'émission de lumière par certains corps, laquelle, comme pour le spath fluor, disparaît en même temps que la cause qui la produisait).

L'origine de ce phénomène est dans la cathode ; il est facile de s'en convaincre en interposant un écran entre cette dernière et la paroi opposée du tube: on obtient immédiatement une ombre très nette dont le contour varie avec celui de l'écran, comme si la fluorescence était excitée par des rayons invisibles partant de la cathode.

C'est à ces rayons émis par la cathode que l'on a donné le nom de rayons cathodiques. Nous allons nous occuper de certaines de leurs propriétés.

Ces rayons se propagent en ligne droite et partent de la cathode en se dirigeant perpendiculairement à la surface de cette dernière : si la cathode a la forme d'un miroir concave, les rayons cathodiques concourront en un foyer unique situé au centre de courbure du riiiroir constituant la cathode. Ils ont été utilisés sous cette forme par W- Grookes, qui est arrivé à dégager leurs singulières propriétés au moyen d'appareils ingénieusement combinés.

Les principales propriétés des rayons cathodiques sont les suivantes :

Ils excitent la fluorescence du verre (ainsi que nous venons de le voir) et de beaucoup d'autres corps, que la lumière peut également rendre phosphorescents.

Les rayons cathodiques échauffent les corps qu'ils frappent et tendent à les déplacer. Cette dernière action, purement mécanique, pourrait d'ailleurs n'être qu'une simple conséquence de l'effet précédent.

Enfin les corps frappés par les rayons cathodi-

LA MATIÈRE RADIANTE DE CROOKES 3l

ques deviennent la source de nouveaux rayons : les rayons X, auxquels est attaché le nom de Rôntgen.

Pour expliquer tous ces phénomènes, Crookes émit l'hypothèse de la matière radiante {}).

Déjà, vers la fin de 1816, le célèbre ]Faraday (-) avait indiqué la possibilité d'un quatrième état de la matière comme une conséquence d'un changement hypothétique « qui surpasse l'évaporation d'autant que cette dernière surpasse la fluidité » ; et il rendait sa pensée encore plus claire en disant qu'il a attendait avec la plus vive impatience la découverte d'un nouvel état des éléments chimiques ». Il ajoutait ensuite, et cela a un intérêt spécial pour la théorie qui nous occupe, que « la décomposition des métaux, leur recombinaison, la réalisation de l'idée jadis absurde de la transmutation » sont des problèmes que la chimie est appelée à résoudre.

Lorsque la décharge a lieu dans un gaz très raréfié, des particules matérielles très petites et électrisées négativement seraient, suivant Crookes, violemment projetées par la cathode ; ces particules formant un quatrième état de la matière, successif à l'état gazeux, produiraient par leurs chocs les effets constatés, et constitueraient par leurs trajectoires les rayons cathodiques (■^).

(') Le nom d'état radiant, proposé pai' Crookes pour désigner son quatrième état de la matière, avait déjà été employé par Faraday (voir Bence Jones, Vie et lettres de Faraday). [E. N.]

(2) D'après une conférence faite par Sir \V. Crookes au Congrès de Chimie tenu à Berlin en Juin 1903.

(3) La caractéristique de cette « matière radiante » est l'indépendance absolue des molécules qui sont, dans cet état, devenues capables de parcourir de longs chemins sans dévier de la ligne droite. C'est en précisant cette hypothèse, pour la mettre en accord avec la théorie cinétique des gaz, que M. W. Crookes admet que l'espace obscur autour de la cathode mesure le chenfin moyen des particules, c'est-à-dire le chemin qu'elles peuvent parcourir sans rencontrer d'obstacle. Quant à

On supposa ensuite que ces particules étaient les atomes mêmes du gaz résiduel qui, vu son extrême raréfaction, présente ces nouvelles propriétés, que le radiomètre de Crookes met en évidence par la rotation de son petit moulinet.

D'autres savants, parmi lesquels Hertz, préféraient considérer les rayons cathodiques comme un phénomène ondulatoire analogue à la lumière, ayant son origine dans la surface de la cathode et son siège dans l'éther.

Mais cette opinion a di'i être rejetée devant les résultats des expériences ultérieures.

Pendant que différents physiciens, entre autres J.-J. Thomson (^), auquel la théorie des électrons doit tant, et Q. Majorana (2), reconnaissaient que la vitesse des rayons cathodiques est notablement inférieure à celle de la lumière, M. .1. Perrin (^) mettait en évidence le transport de Télectricité négative effectué par ces rayons, transport que P. Lenard (^) a pu constater même dans le cas où ces rayons avaient déjà traversé une lame métallique mince.

L'expérience de Perrin peut être répétée au

la lueur qui entoure l'espace cathodique obscur (dans les tubes dont le vide n'est pas poussé jusqu'au bout), ainsi que la fluorescence des parois et les effets mécaniques et calorifiques observés, ce sont des conséquences du bombai'denient moléculaire, c'est-à-dire qu'ils résultent du choc des particules contre les molécules du gaz environnant ou contre les parois ou les obstacles de diverse nature que ces particules rencontrent. (Voir plus loin, page 44.) [E. N.]

(1) J.-J. Thomson. — Phil. Mag., t. XXXVIII, p. 358, (1894).

(2) Q. Majorana. — Il Nuovo Cimento [IV], t. VI, p. 336 (4897).

(3) J. Perrin. —Comptes rendus, t. CXXI, p. 1130, (1895). (i) P. Le.xard. — Wied. Ann., t. LXIV, p. 279 ('1898).

— On ne saurait oublier ici, en dehors des noms de J.-J. Thomson P. Lenard et Q. Majorana, le nom de W. "Wien (Die electrostatischen Eigenschaften der Kathodenstralilen. Verh. der phys. Gesell., in Berlin, t. XVI, p. 165, 1897). [E. N.]