THÉORIE DU POTENTIEL DISRUPTJF
Par John-S. ïOWNSEND.
Traduit de l'anglais par M. MOULIN.
Phiiosophical Magazine, t. VI, igoS, p. 698 à 618.
I. Dans une Note publiée dans UElectriciarij 3 avril igoS^j'ai donné un aperçu d'une méthode à l'aide de laquelle on peut étudier quelques propriétés des ions positifs. La présente Note contient un exposé plus complet de la théorie de la production des ions parles ions positifs et de son application aux expériences qui ont été faites avec Pair et l'hydrogène.
La théorie est basée sur la détermination de la conductibilité qui se produit entre deux plateaux parallèles quand de la lumière ultra-violette tombe sur le plateau négatif.
Sous l'action de la lumière, un certain nombre n^ d'ions négatifs sont libérés et ces ions en produisent d'autres pendant leur passage
à travers le gaz. Si la pression p et le champ électrique X sont con-
stants, pour les petites valeurs de — et de la distance a entre les plateaux, le nombre d'ions négatifs qui atteignent l'électrode positive est «o€"''. La quantité a dépend de la pression et du champ électrique et représente le nombre d'ions que produit un ion négatif en traversant I®" de gaz.
Pour de grandes valeurs de — et de a, le nombre d'ions négatifs atteignant l'électrode positive est plus grand que /loe"**? ce qui montre
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que quelque autre cause dUonisation entre en jeu. Cette phase du phénomène est atteinte même quand la différence de potentiel entre les plateaux est beaucoup plus petite que celle qui est nécessaire pour produire une décharge continue.
On verra d'après les recherches qui suivent que tous les caractères de la nouvelle cause d'ionisation peuvent s'interpréter en supposant qu'elle provient de l'action des ions positifs.
Il est évident que si les ions positifs et négatifs, à la fois, en produisaient d'autres en nombre suffisant, nous aurions une décharg^e continue. Ces recherches montrent comment le potentiel nécessaire pour produire une décharge continue peut se déterminer par cette théorie en supposant que toute l'ionisation est produite par les chocs des ions positifs et négatifs contre les molécules, dans un champ uniforme. Il y a un accord très exact entre les potentiels ainsi calculés et les potentiels disruptifs déterminés expérimentalement.
2. L'étude du courant qui passe entre des plateaux parallèles quand les ions positifs et négatifs, à la fois, en produisent d'autres par colli> sion, indiquera quelles seront les expériences appropriées à la vérification de la théorie.
Si un nombre /Iq d'ions négatifs part du plateau négatif, ces ions en se déplaçant de a vers le plateau positif en produiront d'autres dans le gaz et un nombre d'ions /loe*** arrivera sur le plateau positif. Les /lo (e*** — i) ions positifs produits dans le gaz se déplaceront dans l'autre sens et nous supposerons que ces ions ont aussi la propriété d'ioniser le gaz.
Nous pouvons supposer ici, par anticipation des résultats de l'expérience, que les ions positifs et négatifs produits par le choc d'un ion positif contre une molécule neutre sont identiques aux ions positifs et négatifs produits par le choc d'un ion négatif. En appliquant la théorie, il suffira donc de ne considérer qu'une seule espèce d'ion positif et une seule espèce d'ion négatif ( • ).
Soit /lo le nombre d'ions partant du plateau négatif et soit n le nombre total d'ions qui arrivent sur le plateau positif : n — /Iq ions de chaque signe sont produits dans le gaz. Soient p le nombre d'ions
(^) Il est évident, d'après les recherches que nous avons faites, M. Kirkby et moi, que l'ion négatif libéré par l'action de la luoiière ultra-violette sur un plateau métallique ou produit dans un gaz par les rayons HOntgen est le même que l'ion négatif séparé de la molécule d'un gaz quelconque par les chocs. Seuls, les ions positifs peuvent différer pour différents gaz.
l'RODUCTlON DES IONS PAR LES CliOCS DES IONS POSITIFS DANS LES GAZ. QQJ
produits dans la couche comprise entre le plateau négatif et un plan parallèle à la distance x, et q le nombre produit entre ce plan et Télectrode positi\e, on a alors
Soit a le nombre d'ions de chaque espèce produits par un ion négatif en se déplaçant à travers i*'™ de gaz et soit ^ le nombre correspondant pour un ion positif.
Cherchons le nombre d'ions dp produits entre deux plans distants
Fig. I.
de x et x -f- dx de l'électrode négative. Nous avons a (/Iq +/>) dx
nouveaux ions de chaque espèce produits par les /i© H- /? ions négatifs
en se déplaçant de dx^ et ^qdxy produits par les q ions positifs se
déplaçant en sens opposé.
Delà,
t//o = a( riQ-hp) dx -\- '^q dx
ou
Doù
/' = (izrp-+-'*o)[^^"-^^'-»]'
-et, puisque p =z n — n^ quand x =:a^ nous avons
a— ps
(a-BU-
Les quantités a et ^ dépendent du champ électrique et de la pression , <le sorte que, si un certain nombre d'expériences sont faites avec différentes distances des plateaux, le champ électrique et la pression ne variant pas, les charges acquises par l'un des plateaux seront données par la formule ( i ), dans laquelle a et ^ sont constants.
3, 4, 5, 6. Le Tableau suivant donne quelques expériences faites sur l'air -sous ]a pression de i*" avec un champ de 35o volts par centimètre, [q est la S. P. 63
J.-S. TOWXSEND.
charge que pn^ncl Tun des plateaux, déterminée e\pcrimentaleineo( i' .| (a = 5,9-5, p = o,oi4i«)
a en cenlimetres :
\ti
(g — P)e(a-P)a a pgta-p)a
Pour de grandes distances des plateaux, les ions positifs donnent (lon<' Ln à un grand accroissement de la conductibilité, bien que le nombre rrel d'ioa> qu'ils produisent soit très petit.
L*appareil employé difTèrè peu de celui qui avait servi antérieuremeai. Lr
tube d*ébonite est remplacé par 4 colonnes d'ébonite fixées à un disque \
(Jlff. 2) qui. soutient le plateau de quartz. Ce disque est fixé par 4colooni^à
laiton Dau plateau de laiton E, au centre duquel est mastiquée une lenlillerr
quartz L.
Fig. 2,
Les quantités d'électricité reçues par le plateau B variant dans une zn*^ étendue, ces quantités ont été mesurées par une méthode de compensaiioa. Le système isolé était relié à l'une des armatures d'un condensateur, bo p'irtant l'autre armature à un potentiel convenable Va Taido d'un poteotiométe on induit sur ce système une charge c V égale et de signe contraire à la char? reçue par B de manière à ramener l'appareil au zéro, on peut ainsi mesurer des quantités d'électrici>é très différentes puisque l'on peut faire varier a volonté la capacité de compensation et le potentiel (Voirie Mén)oire,i'A{7. .V^f' 1903, t. Il, p. 6o3).
Une partie des résultats obtenus sont résumés dans les Tableaux suivants : \ étant le champ en volts : cm, q la quantité d'électricité reçue par B qaaaJ la lumière ultra-violette agit pendant 10 secondes (on peut avoir appro\iiB^>vement (/ en unités électrostatiques en multipliant les nombres donot^ y^
( ' ) Les valeurs de q ont été multipliées par un facteur pour que les va leurs relative des charges prises puissent être comparées aux uombres donités par les formules.
o,o3 ). Les valeurs de n ont été calculées par la formule
dans laquelle no = i , et a et p sont choisis de façon que les valeurs de n soient, autant que possiblCi égales aux valeurs de q.
