RAYONS CATHODIQUES

193. Expériences de M. Crookes. — Lorsque la pression est assez faible, de l’ordre du centième de millimètre ou moins encore, pour que l’espace noir occupe toute l'étendue du tube, les phénomènes ont des caractères particuliers qui ont été étudiés par M. Crookes.

Le fait capital est que la cathode semble émettre, dans une direction normale en chaque point, une sorte de rayonnement invisible qui jouit de la propriété de rendre fluorescents ou phosphorescents les corps qu'il rencontre, et cela quelle que soit la position de l'anode. Ces effets se propagent en ligne droite et on peut les traduire en disant qu'il existe des rayons calhodiques, sans faire aucune hypothèse sur leur nature.

Sil n'existe pas d'écrans sur le trajet de ces rayons, la paroi opposée du tube prend une phosphorescence verte pour le cristal et bleue pour les verres alcalins. L'expérience, dite de la croix de Malle, réalisée par M. Crookes, démontre bien celte propagation rectiligne. Une longue ampoule horizontale porte à l'une de ses extrémités une électrode terminée par un disque vertical qui sert de cathode : sur l’anode, qui est soudée latéralement, est montée une croix en aluminium mobile autour d'un axe horizontal. Quand la croix est relevée, son ombre se projette en noir sur le fond du tube, pendant que la portion qui l'entoure reste fluorescente. Le verre éprouve une modification particulière, une sorte de fatigue, car après

que l'appareil a fonctionné pendant quelque temps, si l’on fait tomber la croix d'aluminium, la place de l'ombre primitive prend plus d'éclat que les régions voisines.

En donnant à la cathode la forme d'une calotte sphérique, les rayons se réunissent au centre de courbure et y acquièrent une activité beaucoup plus grande. On arrive même à fondre le verre si le centre de courbure de la cathode se trouve sur la paroi de l'ampoule.

La plupart des corps deviennent ainsi phosphorescents sous l'influence des rayons cathodiques et avec plus d'intensité que par l'emploi de la lumière ultra-violette. Nous citerons, par exemple, le rubis, l'yttria, les sulfures alcalins, les sels d'urane et même la craie. Le spectre de ces phosphorescences présente une composition spéciale, dont M. Crookes a montré l'importance pour l'étude des terres rares.

Les traces de la phosphorescence et, en particulier, l'expérience de la croix de Malte, permettent facilement de montrer que les rayons cathodiques sont déviés par un champ magnétique, comme s'ils constituaient des filets de courants négatifs émanés de la cathode.

S'il existe ainsi un transport d'électricité négative, deux filets voisins doivent se repousser en vertu de leur action électrostatique et s’attirer comme courants. En employant deux cathodes parallèles, dont le rayonnement était intercepté par un écran percé de deux fentes voisines, M. Crookes a observé que la transmission est rectiligne pour chacune des cathodes agissant séparément et que, si on les met toutes deux en fonction, les deux rayons s’écartent l’un de l'autre après les fentes.

Toutefois, si cette répulsion existe, 1l est assez difficile que les rayons émis par une même cathode restent normaux à sa surface. MM. E. Wiedemann et Ebert(!) ont d’ailleurs observé qu'en fermant l’une des fentes par un volet mobile, la déviation a lieu encore pour le seul rayon qui conserve le passage libre quand on fait agir les deux cathodes simultanément ; l'effet produit doit donc s'expliquer autrement.

En plaçant comme anode dans la région moyenne du tube

(1) E. Wirenemanx et Essrr, Wied. Ann., t, XLVI, p. 158 ; 1892.

un écran en aluminium percé d'une fente, M. Birkeland (!) obtient sur la paroi opposée à la cathode une bande étroite illuminée. L'action d’un électro-aimant latéral dévie cette bande et la partage en un certain nombre de raies distinctes, variables avec diverses circonstances ; 1l en résullerait que les rayons cathodiques ne sont pas homogènes.

194. Différentes propriétés. — Pour M. Crookes, les molécules du gaz, à ce degré de raréfaction, se trouvent à un état particulier, qu'il appelle ultra-gazeux. Dans cette manière de voir, les rayons cathodiques sont les trajectoires des molécules lancées par la cathode avec une vitesse énorme ; leurs chocs à la rencontre d’un corps solide y provoquent des vibrations particulières d'où résulte la phosphorescence ou un échauffement qui tient à la perte de force vive.

D'autres physiciens sont plutôt d'avis que la cathode ellemême se désagrège et que les effets sont dus aux particules ainsi détachées, ou encore que l'explication des faits doit être cherchée dans les mouvements de l'éther.

Cette dernière hypothèse ne semble pas facile à contrôler. Quant à la perte de matière par les électrodes, elle existe en réalité dans plusieurs cas, surtout avec le platine, mais elle n’est pas essentielle au phénomène ; M. Crookes obtient les mêmes effets, par exemple, dans une ampoule sphérique où les électrodes sont simplement des calottes métalliques appliquées sur la surface extérieure.

L'idée de M. Crookes que quelque chose de matériel émane de la cathode est encore celle qui, jusqu à nouvel ordre, rend le mieux compte de l’ensemble des phénomènes. Si on place dans l’'ampoule une sorte de moulinet à ailettes de mica qui peut rouler sur des tiges de verre horizontales et disposé de façon que les ailettes supérieures soient seules sur le trajet des rayons cathodiques, ce moulinet se met en mouvement par les décharges comme s’il recevait une série de projectiles. Il est vrai que l'appareil est comparable au radiomètre et que la cause du mouvement peut être d’autre nature.

Pour rendre compte de la chaleur produite par les chocs ou le bombardement des molécules (?), appelons » la vitesse du

(1) Birkezan», C. R, de l'Ac. des sce., t. CXXIII, p. 492; 1896. (2) Lorp Kezvin, Proceed. R.S. L, t. LAIT p: 331 : 1893.

gaz et 4 sa masse par unité de volume; la force vive corres-

v? ra ; : à L pondante est -, de sorte que »p— représente l'énergie dé- 2, 2,

gagée pendant chaque seconde sur l'unité de surface de la paroi du tube. Si e est l'épaisseur du verre, D sa densité et sa Chaleur spécifique, la masse par unité de surface est eD et sa capacité calorifique eDo, quantité qui se réduit à 0,1 en prenant e—0°,2,D—2,5eto—0o,2. L’élévation de température 0 par seconde serait donc TRACER ER 2 1 MIOMEDT/ 0 0,0/4.10"

Pour l'air à la pression de 0"",0076 ou 10-° atmosphère, la

masse spécifique est égale à 14",3.10-*.10-5, ce qui donne

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