Expériences du miroir. — Ondes stationnaires

— Hertz entreprit aussi des expériences en supprimant le fil, et en faisant réfléchir sur une plaque métallique les perturbations émanées de l'excitateur et - en déplaçant un résonateur circulaire entre le miroir et l'excitateur.

Pour nous rendre compte de ce qui se passe il nous faudrait faire une théorie complète du résonateur.

Contentons-nous ici d'un raisonnement sommaire dû à Hertz.

Supposons appliquée en un point M du iil du résonateur [fig. 37) une certaine force électrique; nous aurons la composante utile en la projetant sur la tangente, elle tendra à produire un courant dans le sens indiqué par la flèche.

Déplaçons le point d'application de la composante MT, en conservant à celle-ci une valeur constante. L'action qu'elle produira ne sera pas la même en tous les points du résonateur.

Hertz fait le raisonnement suivant : en A et B le courant a une valeur très faible, ces deux points étant des nœuds. On peut donc assimiler le résonateur à une corde fixée à ses deux extrémités, c'est-à-dire que l'action de MT sera nulle quand cette composante sera appliquée en A ou en B, maxima au point C et intermédiaire aux autres points.

La salle dans laquelle Hertz fit ses expériences avait 15 mètres de longueur, 14 de largeur et 6 de hauteur ; mais elle était partagée en trois nefs par deux rangées de colonnes de fonte; Hertz opérait dans la nef centrale, dont la largeur était de 8", 50, et admettait que chaque rangée de colonnes agissait comme un mur ;

peut-être cependant ces colonnes exer-

FiG. 38.

çaient-elles une action perturbatrice.

Dans le fond de la salle était une sorte de niche, de 1 mètre de profondeur, au fond de laquelle se trouvait placé le miroir métallique, large de 2 mètres et haut de 4 ; de cette disposition du miroir pouvaient encore résulter des perturbations.

L'excitateur était placé verticalement, c'est-à-dire que le fil conducteur portant le micromètre à étincelles était vertical. Ceci a une assez grande importance, car la vibration électrique se trouvait être verticale, c'est-à-dire parallèle à la grande dimension du miroir. C'était surtout dans le sens

204 PROPAGATION DES OSCILLATIONS DANS l'aIR

horizontal qu'on pouvait craindre des elTets de diffraction dus à l'exiguïté du miroir.

Le micromètre à étincelles se trouvait situé en face du centre du miroir métallique, à 13 mètres environ de ce miroir.

Mode de fonctionnement du réso7iateiir. — Le résonateur était disposé tantôt dans le plan de vibration, c'est-à-dire dans un plan vertical passant par l'excitateur et la droite principale, tantôt dans le plan de Tonde, c'est-à-diro dans un plan parallèle au miroir.

Supposons-le d'abord placé dans le plan de vibration, à 80 centimètres du miroir, le micromètre à étincelles étant placé du côté du miroir ifig. 39), Les étincelles qu'on obtient dans cette position sont assez fortes ; faisons tourner le résonateur de 180° dans son plan, sans déplacer son centre. Dans cette nouvelle position on obtient des étincelles plus faibles que les précédentes. Interprétons ces faits : en C s'exerce une force électrique CD ; en K, une force EF; dans les deux positions les forces sont les mêmes, mais le micromètre est en E dans le premier cas et en C dans le second.

Si nous acceptons les idées de Hertz que nous avons exposées plus haut, nous devons considérer la force CD comme la force la plus active dans le premier cas, EF étant alors inactive, tandis que dans le second cas les rôles sont renversés. Comme les premières étincelles sont plus fortes

FiG. 39.

que les secondes, on en conclut que la force CD est plus grande que la force EF.

Les faits que nous venons de décrire ont lieu quand le résonateur est placé à une petite distance du miroir, 80 centimètres par exemple.

Déplaçons maintenant le résonateur à partir du miroir, en répétant pour chaque position la série d'expériences que nous venons de décrire. Près du miroir, les étincelles qui iaillissent quand le micromètre est tourné vers lui sont plus fortes que celles qui jaillissent quand il est du côté opposé. A mesure qu'on s'éloigne du miroir, cette différence diminue, s'annule, change de signe et on observe ainsi des effets alternés se succédant périodiquement.

Supposons-nous en un point où les étin- ,---^~^

celles ont la même force, que le micromètre soit en C ou en E. Les deux forces CD et EF sont alors égales en valeur absolue {p4j. 40) ; cherchons si elles sont ou non de

même signe. p^^ ^o

Supposons-les d'abord de même sens et amenons le micromètre au point G. Les deux forces auront sur le résonateur la même action en valeur absolue, mais ces deux actions tendent à produire des courants de sens contraires et se compensent, c'est-à-dire qu'on ne doit pas observer d'étincelles en G.

Supposons, au contraire, les deux forces égales et de sens contraires ; les actions de ces deux forces, quand le micromètre est en G, s'ajoutent alors et donnent lieu à des étincelles.

11 est facile de se rendre compte que, dans le premier de

206 PROPAGATION DES OSCILLATIONS DANS l'aIR

ces deux cas, la force est maxima ou minima au point O, qu'occupe le centre du résonateur, tandis que dans le second cas elle est nulle en ce point : dans le premier cas en effet,

la courbe représentant la force électrique aura deux ordonnées symétriques, ce qui indique au milieu un maximum ou un minimum ; autrement dit, ce point est un ventre pour la force électrique.

Dans le second cas, les ordonnées FiG. 41. sont bien égales de part et d'autre,

mais de signes contraires ; en 0 la force est donc nulle et ce point est un nœud pour la force électrique.

Pour la force magnétique, la disposition des nœuds et des ventres est inverse de la précédente. Considérons le premier cas : quand on place le micromètre en G, on n'obtient pas d'étincelles ; mais l'étincelle peut être produite par deux actions, les actions électrostatique et d'induction. Comme GOH est un axe de symétrie parallèle au champ électrique, l'action électrostatique est nulle.

Il reste Tinduction électromagnétique, proportionnelle au flux de force qui traverse le cercle du résonateur, c'est-à-dire à peu près proportionnelle à la valeur de la force magnétique au centre 0. Comme il ne se produit pas d'étincelles, c'est que la force magnétique est nulle en 0 : ce point, qui correspond à un ventre pour la force électrique, correspond donc à un nœud pour la force magnétique.

Voici les distances des ventres et des nœuds observés, pour la force électrique :

1" ventre : 1"',72 du miroir.

V' nœud : 4", 12.

2" ventre : 6™, à 6^,50. Peu net.

2" nœud : Très peu net.

Hertz a pris pour longueur d'onde le quadruple de la distance du premier ventre au premier nœud, c'est-à-dire 2'»,40 X 4 = 9'",60.

D'après cette valeur de la longueur d'onde, le nœud précédant le premier se trouverait non pas sur le miroir même, mais à 70 centimètres environ de l'autre côté. Ce résultat est dû évidemment aux causes perturbatrices que nous avons signalées.

La valeur trouvée ainsi pour la longueur d'onde tendait à montrer que la vitesse de propagation dans l'air est plus grande que la vitesse de propagation dans les fds.

Hertz a fait également des expériences en plaçant le résonateur dans le plan de l'onde ; les résultats sont moins nets, mais leur interprétation est simple : comme le résonateur est alors parallèle au miroir, en observant les maxima et les minima de l'étincelle, on observe aussi les maxima et les rainima de la force électrique.

Les résultats ont été à peu près les mêmes que ceux des expériences précédentes.

92. Expériences de Hertz à Bonn. — Hertz a répété à Bonn les expériences qu'il avait faites à Carlsruhe, dans un amphithéâtre qui malheureusement était garni de bancs, ce qui était une cause de perturbation. Aussi les maxima et minima de l'étincelle étaient-ils peu marqués.

Nous voyons, en somme, que les expériences de Hertz n'ont

208 PROPAGATION DES OSCILLATIONS DANS l'aIR

pas donné de résultat décisif au point de vue de la comparaison des vitesses de propagation dans les fils et dans l'air,