EXPLICATION DE M. LODGE

(soufre et limaille d'aluminium). Certains de ces mélanges qui ont la dureté du marbre n'en présentent pas moins le phénomène de la radioconduction comme de simples colonnes de limaille. 11 nous semble au contraire que l'explication de M. Lodge rend aussi parfaitement compte du fonctionnement de ces cohéreurs que de celui des colonnes de limaille.

Ces crayons compacts contiennent en effet des grains conducteurs très voisins séparés par une couche d'isolant solide. Pourquoi la décharge dont on admet la production entre les crains de limaille à travers l'air à la faveur des ondes électriques, ne se produirait-elle pas, sous l'influence des mêmes ondes, à travers la couche isolante solide, peut-être moins épaisse que la couche d'air qui sépare les grains conducteurs d'une colonne de limaille. Ces radio-conducteurs d'ailleurs nécessitent, pour reprendre leur résistance primitive, un choc que leur dureté même rend plus énergique. Les ébranlements matériels que provoquent ce choc suffisent à disloquer les ponts conducteurs établis entre les grains métalliques disséminés dans l'isolant solide : d'ailleurs ces cohéreurs semblent bien moins sensibles que les tubes h limaille ordinaires. Cette diminution de sensibilité n'est-elle pas due à la difficulté plus grande qu'éprouve chaque décharge à percer la lamelle isolante solide ?

Si les radio-conducteurs en forme de crayons solides de M. Branly présentaient le phénomène de la décohésion spontanée, on eiit pu tirer de ce fait un argument très puissant pour combattre la manière de voir de M. Lodge. Le fait qu'ils nécessitent un choc pour reprendre leur résistance primitive les range au contraire au nombre de ceux dont le fonctionnement s'explique aisément comme le propose ]\L Lodge.

L'explication du fonctionnement des cohéreurs à décohésion spontanée est peut-être un peu moins aisée

avec la manière de voir de M. Lodge. Elle nécessite en tout cas une hypothèse supplémentaire.

Pourquoi le choc n'est-il plus nécessaire dans le cas de ces cohéreurs particuliers ? Que deviennent les petits ponts conducteurs établis entre les grains de charbon par les décharges produites à la faveur des ondes électriques? En ce c[ui concerne les cohéreurs nécessitant un choc, nous venons d'admettre que les très petites particules métalliques que l'étincelle de décharge étage entre les grains conducteurs se soudent les unes aux autres d'une manière assez forte pour que la brisure de la chaîne formée nécessite un choc. Il n'en est plus de même dans le cas des cohéreurs à décohésion spontanée. Nous devons supposer alors que les particules de charbon, qui réunissent les grains au moment de la cohésion, ne se soudent plus les unes aux autres ou que leurs soudures sont trop précaires pour qu'elles subsistent après l'action des ondes et pour qu'un pont conducteur reste établi entre les grains de charbon.

Bien que cette hypothèse ait un caractère un peu particulier, elle paraît assez acceptable. Elle s'accorde d'ailleurs fort bien avec le fait d'observation que, seuls, les cohéreurs à poudre de charbon ou à contact charbonmétal présentent nettement le phénomène de la décohésion spontanée. Si l'on se reporte à la très intéressante étude des cohéreurs faite par M. Ferrie ('), on constate c[ue parmi les divers contacts étudiés, (charbon-charbon, métal-charbon, métal-métal, métal-liquide conducteur), les deux premiers présentent d'une manière bien nette et bien constante le phénomène de la décohésion spontanée. Le contact métal-métal ne présente le phénomène en question que d'une manière fugace. Le réglage du con-

(') G. Ferrik. Congrès international d'Électricité. [L'Eclairage Electrique, t. XXIY. no 39, 29 septembre 1900.)

REMARQUE DE M. RIGHI i/^b

tact est difficile, la durée précaire. Il semble que les limites entre le contact impartait ne réalisant pas encore un cohéreur et le contact imparfait réalisant un cohéreur nécessitant un choc, sont trop voisines pour laisser aisément place à un contact imparfait réalisant un cohéreur à décohésion spontanée.

Si l'explication de ^I. Lodge rend aussi aisément compte du fonctionnement des cohéreurs nécessitant un choc que du fonctionnement des cohéreurs à décohésion spontanée, elle ne semble pas susceptible de rendre compte du fonctionnement des dispositifs que Ton désigne sous le nom d'anti-cohéreurs.

L'explication de !M. Branly ne semble pas d'ailleurs devoir être plus heureuse h Tégard de ces derniers détecteurs d'ondes.

M. Branly a réalisé, dès 1891 (') des radio-conducteurs à accroissement de résistance. — Si le terme de radioconducteur donné à tous les détecteurs d'ondes électriques est très acceptable comme n'exprimant que l'observation d'un fait, l'explication de M. Branly sur le rôle de l'isolant semble encore moins convenir aux radio-conducteurs à accroissement de résistance qu'aux radio -conducteurs nécessitant un choc. Il est vrai de dire que l'explication de ]M. Lodge se heurte à la même difficulté.

Remarque de M. RigJii. — ^I. Righi a cru devoir compléter l'explication donnée par ]M. Lodge par l'admission d'une hypothèse complémentaire : la possibilité de petits mouvements des particules conductrices (^). Ces mouvements auraient pour effet de ranger les grains conducteurs d'une colonne de limaille en chaîne conductrice offrant une suite de contacts parfaits.

(') E. Branly. {Société française de Physique, avril 1891.) (-) A. Righi. Les ondes hertziennes. (Rapports présentés au Congrès international de physique de Paris, 1900, t. II, p, 3o8.)

246 RADIO-COyDUCTEURS OU COHEREURS

Ce complément h l'explication de M. Lodge ne nous paraît nullement nécessaire. Il est même, si on le soumet au contrôle de l'expérience, de nature à restreindre la généralité de l'explication de M. Lodge en mettant cette explication ainsi complétée en désaccord absolu avec des faits très nets d'observation.

Il sera difficilement acceptable, en effet, comme le fait remarquer M. Branlv, que les grains conducteurs de radioconducteurs constitués par des cravons solides formés d'un mélange compact de limaille et d'isolant, éprouvent de semblables mouvements. L'explication de la radioconduction présentée par des colonnes de disques métalliques, par des rangées de lourdes billes d'acier, très acceptable avec les seules bvpothèses de M. Lodge, devient inacceptable avec Ihvpothèse de ]\1. Riglii.

On a très souvent présenté comme preuves à l'appui de l'explication de M. Lodge les expériences de M. Arons (*j, de ^I, Tommasina '^-j, de M, Malagoli (') et de quelques autres observateurs. Les conditions dans lesquelles ces expériences ont été faites ne nous semblent pas leur donner le caractère démonstratif qu'on leur prête.

M, Arons observe au microscope les étincelles qui se produisent au sein de limailles métalliques formant pont entre deux bandes de clincjuant supportées par une lame de verre. — Lorsqu'on fait agir sur ce système les ondes produites par un excitateur de Hertz et concentrées par des fils disposés suivant les indications de M, Lécher, on observe des mouvements des crains de limaille et on

(') Arons. {4Viedemann's Annnlen, t. LXV. p. 56;, 1898.)

(") ToMMASi?>.\.. {Comptes rendus de l'Académie des Sciences. 1899, et 1900. Écl. Élecl., t. XIX, p. 278 ; t. XX, p. 35 et 75; t. XXIII, p. 79.)

(') Malagoli, [Ellettricita, t. VIT, p. 193. Éd. Élect., t. XXII, p. 483; t. XXIII, p. 270.)

HEM ARQUE DE M. RIGUI il?

aperçoit un flux de vives étincelles qui se produisent entre les grains conducteurs.

Ainsi que le fait remarquer M. Branly('), les conditions de cette expérience ne sont en rien comparables aux conditions réalisées dans les dispositifs pratiques de télégraphie sans fil. L'action des ondes sur un tel système est considérablement plus puissante que l'action des ondes émises par une antenne sur un cohéreur situé à 5o ou 80 kilomètres de cette antenne.

La même raison rend les observations de chaînes conductrices produites par ]NL Tommasina inacceptables en tant qu'expériences de contrôle de l'explication de M. Lodge ou de l'explication complémentaire proposée par ^L Righi.

Ces différents observateurs nous paraissent s'être éloignés par trop des conditions réalisées en général dans les expériences de télégraphie sans fil. En exagérant ainsi la puissance des appareils producteurs des phénomènes, n'ont-ils pas troublé, par des actions accessoires, les phénomènes qui se produisent au sein des tubes h limaille utilisés comme récepteurs en télégraphie sans fil ?

M. Tissot qui a examiné, tant au microscope qu'à l'aide de phénomènes de diffraction, la colonne de limaille de fer qu'il emploie dans ses ingénieux dispositifs, n'a jamais observé aucun mouvement de la limaille, ni aucune orientation de cette limaille (■). A-t-il aperçu les étincelles que lexplication de -NL Lodge suppose entre les grains de limaille? Sans nul doute, non, car il n'eût pas manqué de les signaler, — Leur non observation n'implique cependant pas leur absence.

(') E. Br.vnly. Les Radio-conditcteuns. (Rapports présentes, etc., p. 336.)

(*) C. Tissot. {Complea rendus de T Académie des Sciences, 2 avril tf)oo. — Congrès international d'Electricité. L' Eclairage Electrique, t. XXIV 29 septembre i<)oi», p. 489.)

Un fait observé, qui nous paraît bien plus susceptible d'être invoqué en faveur de l'explication de M. Lodge, est l'utilité, sinon la nécessité, d'une mince couche isolante enserrant les grains de limaille, utilité si nettement mise en évidence par les expériences de M. Blondel ('). — M, Blondel a montré en effet que les métaux inoxydables à l'air (argent, or, platine), ne constituaient que de très médiocres radio-conducteurs et qu'au contraire les métaux légèrement oxydables permettaient de réaliser de très sensibles radioconducteurs.

Explications de M. Ferrie. — M. le capitaine Ferrie a proposé diverses hypothèses relativement au fonctionnement des radio-conducteurs. Ces hypothèses peuvent se diviser en deux groupes : un premier groupe A'ise le fonctionnement des radio-conducteurs nécessitant un choc pour reprendre leur résistance primitive ; un second groupe a trait à l'explication des phénomènes que présentent les radio-conducteurs revenant spontanément a leur état primitif.

INI. Ferrie considère le condensateur formé par deux grains de limaille consécutifs et par la lamelle diélectrique qu'ils comprennent. — Ce condensateur est susceptible de supporter sans se décharger sur lui-même, sans « crever », une certaine différence de potentiel. Mais lorsque la différence de potentiel atteint une certaine valeur limite V, le condensateur considéré « crève ». C'est alors que, suivant la manière de voir de M. Lodge, une étincelle jaillit et qu'un pont conducteur s'établit entre les deux armatures du condensateur considéré, c'est-à-dire entre les deux grains de limaille consécutifs.

M. Ferrie propose les hvpothèses suivantes relative-

(') Blondel. — Quelques remarques et expériences sur les cohéieurs. — Congrès de Nantes, de T Association française pour l'avancement des Sciences, 1898, p. 216. Éd. Élect., i. XYI, p. 3i6.

EXPLICATIONS DE M. FERRIE M^

ment aux conditions qui déterminent la valeur limite de V :

La différence de potentiel limite que peut supporter le condensateur considéré dépend :

i" De la nature et de l'épaisseur du diélectrique interposé entre les grains de limaille.

2° De la nature des conducteurs constituant les armatures, c'est-à-dire de la nature de la limaille.

La première hypothèse est toute naturelle et doit évidemment être faite. La seconde mérite de ne pas être acceptée sans discussion.

Si l'on suppose, en effet, que la limaille employée est très propre, sans couche d'oxyde, sans nuage de sulfure (ce qui est le cas des radio-conducteurs les moins sensibles), on ne voit pas en quoi la nature du conducteur peut influer sur la différence de potentiel que peut supporter sans crever le condensateur. — Si, au contraire, on tient compte de la couche superficielle d'oxyde ou de sulfure, peu ou point conductrice, qui, dans tout bon cohéreur, recouvre inévitablement (ne serait-ce qu'après quelque temps d'usage) chaque grain de limaille, il nous semble que c'est de la nature et de Vêpaisseur de cette couche que doit dépendre la valeur limite de la différence de potentiel que peut supporter, sans crever, chaque condensateur formé par deux grains consécutifs de limaille. — Ainsi entendue, la seconde hypothèse de M. Ferrie est des plus plausibles et permet de rendre parfaitement compte des degrés de sensibilité si différents que l'on constate entre les cohéreurs construits avec des limailles métalliques différentes et qui nécessitent un choc pour reprendre leur résistance primitive. La nature du métal formant limaille influe sur la valeur de V par la nature de l'oxyde ou du sulfure formant gaine pour chaque grain de limaille.

Ces hypothèses admises, on peut aisément expliquer la

25o RADIO-COyDUCTELRS OU COIIÉREURS

supériorité du mélange de limaille employé par M. Marconi sur les limailles dont se sert M. Branly. Cette supériorité est due a la difTérence existant entre les valeurs de V relatives à ces deux sortes de coliéreurs. Cette différence provient de la nature et de l'épaisseur de la couche du diélectrique baignant la limaille (sur lesquelles influent la grosseur du grain, le degré de vide, le tassement) et aussi de la nature et de l'épaisseur du voile d'oxyde qui, dans chaque dispositif, recouvre les (Trains de limaille. — Si la valeur de Y assignable aux condensateurs considérés dans le mélange employé par M. Marconi est bien inférieure à la valeur de V assignable aux condensateurs formés par les dispositifs de M. Branlv, on conçoit que les ondes électriques agissent efficacement à une bien plus grande distance sur les coliéreurs de M. Marconi (|ue sur ceux de M. Branly.

C'est cette valeur limite de la différence de potentiel V, que M. Blondel a proposé de désigner sous le nom de tension critique de cohésion.

Les dispositifs imaginés par M. Tissot empruntent justement leur intérêt et leur puissance pratique au fait qu'ils rendent très facilement réglable et variable a volonté la tension critique de cohésion. Il suffit pour cela de faire varier le champ magnétique dans lequel se trouve placé la limaille.

L'essai de théorie de M. Ferrie indique donc que la sensibilité d'un cohéreur sera d'autant plus grande qu'il y aura une plus faible marge entre la différence de potentiel qui fait crever le condensateur et celle qu'on peut établir au préalable entre les armatures, sans le crever (').

') En ce qui concerne la pratique, il faut observer que le choc décohérora d autant moins facilement im cohéreur que le courant qui s'établit après l'action des ondes est plus intense. H y a donc avantage il employer des cohéreurs admettant une faible valeur de la tension critique de cohésion (cohéreurs à limaille de métaux peu oxydables ou à llTuaille placée dans des conditions de très faible oxydation).

EXPUCATIOXS DE M. FERRIE 251

Cette explication du fonctionnement des cohéreurs nécessitant un choc, qui peut être considérée comme un développement et une illustration en quelque sorte de celle préconisée par M. Lodge est en tout point d'accord avec les résultats de la très complète étude des diverses limailles, faites par M. Blondel (^). — Elle indique de plus qu'il y aura avantaf^e à utiliser une limaille très fine et surtout à crains très réguliers et uniformément tassés, de telle manière que la tension critique de cohésion de chaque couple de grains soit très sensiblement la même en toute région de la colonne de limaille. Il va également avantage il n'utiliser qu'une très petite colonne de limaille, ce qui est conforme aux résultats observés ; on a ainsi, en effet, plus de chance de réaliser l'homogénéité de la colonne de limaille.

Pour expliquer le fonctionnement des cohéreurs à décohésion spontanée, M. Ferrie imagine l'hypothèse suivante :

Lorsque deux particules conductrices (deux grains de limaille) sont très rapprochées, avant qu'il y ait contact parfait entre les particules , il existe une position pour laquelle le diélectrique est refoulé en dehors des portions des surfaces les plus voisines : une gaine vide se produit entre les conducteurs. Le diélectrique occupe l'espace d, d Fig. i.^o. — Disposition de

^ , . , , deux grains consécutifs

(hg. iJO) compris entre les deux jp limaille dun radiograins de limaille A, A, sauf conducteur, l'espace a qui constitue une gaine vide de matière.

Cette hypothèse admise, M. Ferrie explique le fonctionnement des cohéreurs à décohésion spontanée de la

(') Dloxdel. (Congrès de Nantes, de l'Association française, etc., p. aiG.

2 52 RADIO-COXDUCTEiRS OU COHÉRELRS

manière suivante : — Le contact imparfait constitué par deux grains de limaille est-il intercalé dans un circuit contenant une faible force électromotrice? Il se produit entre les deux conducteurs un effluve qui occupe Tespace vide a. Une conductibilité du circuit doit donc être observée. C'est en effet ce que l'observation vérifie. — Qu'une cause quelconque vienne augmenter progressivement la force électromotrice entre les deux grains conducteurs, l'effluve renforcé agrandit alors le cbenal vide existant a, repoussant le diélectrique cl jusqu'à ce qu'il s'oppose, par son élasticité ou son adhérence à la matière, à cet élargissement. Alors, si la différence de potentiel s'accroît encore entre les deux grains conducteurs A, A, une étincelle disruptive se produira entre eux et les réunira momentanément en formant pont.

Ce mécanisme de la décharge entre les grains conduc teurs par effluve précédant la formation d'une étincelle rend très bien compte de l'entretien d'un téléphone attelé à un cohéreur à décohésion spontanée par l'intermédiaire d'une pile lorsque le cohéreur est soumis à l'action d'ondes électric[ues.

On constate, en effet, que les variations de résistance du contact imparfait réalisé par le cohéreur suivent le rythme de l'interrupteur employé avec la bobine qui entretient l'excitateur des ondes. — On peut admettre que chaque train d'ondes agit simultanément sur l'effluve produit en a et que cet effluve s'élargit lorsque la différence de potentiel entre les grains conducteurs A est augmentée par l'action du train d'ondes, puis, revient à son état premier, grâce a l'élasticité du diélectrique, lorsque l'action du train d'ondes cesse. Les variations de largeur de l'effluve qui se produit en a se traduisent par des variations de même sens dans l'intensité du courant qui entretient le téléphone. De là l'imitation, par le bruit rythmé entendu dans le téléphone, du rvthme même de l'interrupteur.

CLASSEMEST DES DÉTECTEURS D OyDES 253

Si l'explication proposée par M. Ferrie relativement aux cohéreurs nécessitant un choc pour la décohésion peut être considérée comme un développement de celle proposée par M. Lodge, l'hypothèse qu'il propose pour rendre compte des phénomènes présentés par les cohéreurs à décohésion spontanée constitue un essai de théorie qui joint au mérite d'être fort ingénieux celui de suivre assez loin les particularités que Ton observe dans le fonctionnement de ces sortes de cohéreurs.

Classement des détecteurs d'ondes. — Si Ion jette un coup d'œil d'ensemble sur les divers essais de théorie que nous venons de passer en revue on constate qu'aucun d'eux ne permet de donner une explication complète des faits observés avec tous les détecteurs d'ondes électriques aujourd'hui si divers et si nombreux.

Nous proposons de classer les divers détecteurs d'ondes en emplovant la terminologie suivante.

On a réalisé :

1° Des détecteurs d'ondes à limailles qui ne reprennent leur résistance primitive que sous 1 action d'un choc (Branly, Lodge, Popof, Marconi, Blondel) ou par la suppression d un champ magnétique préalablement établi (Tissot) .

2° Des détecteurs d'ondes h limailles qui reprennent d'eux-mêmes, spontanément, leur résistance primitive (Tommasina, Popof, Ferrié\

3° Des détecteurs d'ondes constitués par des tubes à vide dont les électrodes sont très rapprochées (Righi, Blondel).

4° Des détecteurs d'ondes i limaille, poudre, feuilles minces) à accroissement de résistance I^Branly).

5° Des détecteurs d'ondes h couche de buée ou de vapeur (Aschkinass, Xeugschwender, Schaffer).

Ce sont là, h notre connaissance, les seuls détecteurs d ondes utilisés ou dont l'emploi a été préconisé en télégraphie hertzienne.

254 RADIO-COyDUCTEURS OU COIIÉREURS

On désignera tous ces détecteurs d'ondes sous le nom général de radlo-conducteuvs^ indiquant par là que tous ces dispositifs décèlent les ondes électriques par une variation de leur condiicti[>ilitc (diminution ou accroissement de résistance).

Les radio-conducteiifs comprendront alors ;

a. Les radio-conducteurs-coiièreiiis ou plus simplement les cohéreiirs répartis en deux classes :

1° Les cohéreurs à choc, qui reprennent leur résistance primitive sous l'action d'un choc. (Dans cette classe pourrait prendre rang le cohéreur de M. Tissot, sous le nom de co/iêreiir tnagnètique.)

2° Les cohéreurs à décohésion spontanée qui se décollèrent d'eux-mêmes.

b. Les radio-conducteurs proprement dits qui comprendront :

3° Les radio-conducteurs à vide qui sont constitués par un tube à vide contenant deux électrodes rapprochés.

4" Les radio-conducteurs résistants qui désigneraient et les détecteurs d'ondes à accroissement de résistance de M. Branlv et les détecteurs d'ondes à couche de buée ou de vapeur de M. Aschkinass, de M. Xeugswender, de M. Schaffer.

Cette terminologie présente lavantage de n'accorder le nom de cohéreur qu'aux seuls dispositifs au sujet desquels on peut admettre qu'il y a de la part des ondes effet de cohésion, réservant le nom de radio-conducteur qui ne présume rien sur le mécanisme de leur fonctionnement aux autres détecteurs d'ondes. Ces derniers pourront d'ailleurs ultérieurement prendre rang ou non parmi les radio-conducteurs-cohéreurs ou plus simplement cohéreurs, suivant les résultats auxquels leur analyse expérimentale conduira.

Conclusions. — Nous résumerons ainsi, en adoptant cette terminologie, les divers essais de théoiie précédents.

CO.\CL[SIOXS 255

L'explication de M. Branly ne permet pas d'expliquer à la fois le fonctionnement des coliéreiirs à choc et des cohéreiirs à décohésion sponianée. Suivant l'interprétation admise elle ne s'adapte qua lune ou à l'autre classe de cohéreurs. Cette explication ne rend aucun compte des phénomènes présentés par les radio-condiicteias propremcnl dits.

L'explication de M. Lodge qui semble la plus plausible et la plus générale de toutes celles proposées jusqu'à ce jour, réussit à expliquer le fonctionnement des cohéreurs à choc et des cohéreurs à décoliésion spontanée, mais elle est impuissante à rendre compte des phénomènes observés avec les radio-condnctenrs proprement dits. Peut-être d'ailleurs, les phénomènes présentés par ces derniers dispositifs et surtout par les radio-conducteurs résistants sont ils très différents de ceux présentés par les cohéreurs.

L'ingénieuse manière de voir de M, Ferrie qui rend si parfaitement compte des observations faites à laide du téléphone sur les cohéreurs à décohésion spontanée semble limitée h ces sortes de cohéreurs. Peut-être s'appliqueraitelle encore aux radio-conducteurs à vide, mais elle ne paraît pas pouvoir servir à expliquer le fonctionnement des cohéreurs à choc pas plus que celui des radioconducteurs résistants.

En résumé tous ces essais de théorie manquent de généralité. Chacun d'eux s'applique à un groupe de radioconducteurs à l'exclusion de tous les autres.

Bien que quelques-uns pénètrent assez avant les particularités du fonctionnement des dispositifs qu'ils se proposent d'étudier, ils nous semblent être encore un peu prématurés.

N'y aurait-il pas lieu tout d'abord de classer d'une manière bien nette les phénomènes déjà si divers présentés par tous les radio-conducteurs et de chercher à en

faire une analyse expérimentale qui permette de grouper, s'il se peut, ces faits autour de lois expérimentales bien établies que les théoriciens pourront se proposer alors d'expliquer ?

Quoi qu'il en soit, ces divers essais de théorie ont sans nul doute inspiré déjà de très heureux dispositifs et d'intéressantes expériences ; ils sont susceptibles d'ailleurs d'en faire naître d'autres. C'est là leur véritable mérite et leur utilité.