ET IONISATION DUE AUX RAYONS X

Pak Jeau PERRIN.

Charge ségatiTe des rayons cathodiques.

On avait formulé deux hypothèses sur la nature des rayons cathodiques :

Suivant Crookes, les rayons cathodiques étaient formés de particules matérielles, chargées d^électricité négative, et qui, repoussêes parla cathode, avaient acquis une vilesse énorme; mais, d'autre part, la plupart des physiciens croyaient les rayons cathodiques formés par un mouvement vibratoire, peut-être longitudinal, ayant Téther pour siège. Ainsi l'on hésitait, comme jadis pour la lumière, entre les deux théories de l'émission et des ondulations.

La théorie de l'émission repose sur l'hypothèse d'une électrisation. En accord avec cette hypothèse, Crookes avait cru observer que deux rayons cathodiques « se repoussent ». Mais, en interceptant un de ces rayons près de son origine, Ebert et Wiedemann virent que la déviation du premier n'est pas modifiée; la partie supprimée n'agissait donc pas, et l'on devait seulement admettre que la direction initiale du premier rayon varie quand le second est excité.

Pour vérifier directement cette électrisation, Crookes fit alors tomber un pinceau de rayons sur une plaque métallique liée à un électromètre. Or, cette plaque se chargea bien, mais toujours d'électricité positive, contrairement au résultat qu'il attendait.

Hertz, cherchant à son tour à manifester les propriétés électriques et magnétiques des rayons supposés chargés, n'obtint pas de résultats en ce sens et admit la théorie des ondulations.

Lenard, enfin, crut ôter toute vraisemblance à la théorie de rémission en prouvant que des rayons cathodiques traversent une feuille métallique assez épaisse pour tenir la pression atmosphérique. Ses raisonnements étaient incorrects, mais ses expériences étaient très

ÉLECTRISATION DES RAITOMS CATHODIQUES. S5g

intéressantes, et son opinion entraîna un instant l'adhésion de presque tous les physiciens (1894)-

Il me sembla pourtant que, s'il y avait des projectiles cathodiques, ils pouvaient différer assez des molécules, en taille et en vitesse, pour traverser une paroi imperméable aux molécules, et qu'avant de rejeter la théorie de l'émission, il fallait décidément s'assurer si les rayons cathodiques n'étaient pas électrisés {*),

Or on sait que l'on constate facilement l'introduction de charges électriques à l'intérieur d'une enceinte conductrice close. Peut-être est-ce même le meilleur moyen qu'on ait pour définir et mesurer ce qu'on entend par charge électrique.

J'ai donc fait pénétrer des rayons cathodiques à l'intérieur d'un cylindre de Faraday.

A cet effet, j'ai employé le tube à vide que représente la figure.

ABCD est un cylindre métallique fermé de toutes parts, sauf une

Fig. I.

So/ ei cage dB f'£/ectroscope

feuifiês d'or

petite ouverture a au centre de la face BC. C'est lui qui joue le rôle de cylindre de Faraday. Un fil métallique, soudé en S à la paroi du tube, réunit ce cylindre aux feuilles d'or d'un électroscope.

EFGH est un deuxième cylindre métallique, en communication permanente avec le sol et avec la cage de l'électroscope. Percé seulement de deux petites ouvertures en ^ et y, il protège le cylindre de Faraday contre toute influence électrique extérieure. Cette précaution est essentielle.

Enfin^ en avant de FG, se trouve l'électrode plane N.

L'anode était formée par le cylindre protecteur EFGH, et l'électrode N servait de cathode : un pinceau de rayons entrait donc dans* le cylindre de Faraday.

(*) Expérience publiée aux Comptée rendus, décembre 1895.

56o JEAN PKRRIN.

Aussitôl, ce cylindre se chargeait d'électricité négative.

Le lube à vide pouvait être placé entre les pôles d'un électro-airoant. Quand on excitait ce dernier, les rayons cathodiques, déviés, n'entraient plus dans le cylindre. Alors il ne se chargeait plus. La déviation nécessaire pour cela était, d'ailleurs, très faible, et le bord de la face FG, couverte d'une poudre fluorescente, brillait encore très fortement lorsque déjà l'électroscope n'accusait plus aucune charge.

L'électrisation n'est donc pas due à un défaut dans la protection électrostatique; au reste, pour mieux assurer cette protection, j'ai porté à 4*^"S sans inconvénient, la distance ap, et j'ai remplacé l'ouverture p par quelques trous d'épingle. Même, comme on va voir, j'ai pu la fermer tout à fait par une feuille mince d'aluminium.

Les charges négatives introduites dans le cylindre de Faraday, très facilement mesurables, varient extrêmement suivant des causes multiples parmi lesquelles je citerai la raréfaction du gaz et Ténergie de la décharge. Avec un de mes tubes, et pour chaque interruption du primaire de la bobine, les rayons cathodiques introduisaient facilement dans le cylindre 3ooo unités électrostatiques C. G. S.

Ces expériences pourraient s'interpréter de deux manières :

Ou bien les rayons cathodiques emportent nécessairement avec eux de l'électricité négative, comme le suppose la théorie de l'émission.

Ou bien ce sont des égaliseurs de potentiel, qui, lorsqu'ils réunissent au cylindre ABCD la cathode N dont le potentiel est plus faible, donnent au cylindre un potentiel inférieur à celui de son enveloppe, donc le chargent négativement, sans que le signe de celte électricité soit plus lié à leur nature que n'est lié à la nature d'un conducteur le sens du courant, dans ce conducteur.

Cette dernière hypothèse doit être rejetée.

En effet, en fermant complètement l'ouverture p par une de ces feuilles métalliques que Hertz ou Lenard employaient, j'ai constaté que le phénomène persiste. J'ai pu ainsi, pour chaque interruption du primaire de la bobine, faire apporter à l'intérieur d'une enceinte conductrice absolument close loo unités électrostatiques C. G. S. par des rayons qui traversent une feuille métallique exempte de trous, vérifiée au microscope avant et après l'expérience.

Le transport de charges négatives est donc inséparable des rayons cathodiques.

Cette électrisation parait difficilement conciliable avec la théorie des ondulations; elle s'accorde, au contraire, très bien avec celle de

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rémission. Et, en lout cas, elle forme un caractère essentiel du rayonnement cathodique.

J'ajoute que, cette électrisation des rayons cathodiques une fois établie, on trouve dans leurs dé\iations par les champs magnétiques une excellente preuve de l'équivalence entre les courants par conduction et les courants par convection.

Diverses autres conséquences sont évidentes; j'ai montré, par exemple, comment on peut dévier à volonté, ralentir, ou accélérer, des rayons cathodiques au moyen de champs électriques appropriés. ( Thèse de Doctorat el Ann. fie Chim. et de Phys., 1897).

En particulier, j'ai mesuré la difl'érence de potentiel juste suffisante pour arrêter les rayons, et, par suite, la chute de potentiel égale (environ 3oooo volts), à laquelle ils doivent leur énergie. {Ann. de Chim, et de Phys.y 1897).

Ëtiide sur les rayons de Rôntgen (1896).

On a\ait découvert que les rayons X déchargent les corps électrisés. Or on sait qu'une charge électrique ne peut disparaître sur un conducteur sans qu'une charge égale et de signe contraire disparaisse sur d'autres corps, les deux charges qui terminent un même tube de force devant être détruites en même temps. Il ne peut donc arriver que les rayons X déchargent un seul conducteur, et il me sembla qu'on ne pourrait obtenir de lois précises qu'à la condition de considérer simultanément les deux corps déchargés.

J'ai toujours pris la précaution d'enfermer dans une caisse recouverte de papier d'étain sur toutes ses faces, non seulement le tube focus d\>ù sortent les rayons, mais aussi la bobine de RuhmkorfT et les accumulateurs nécessaires. A ces conditions, la protection électrique est parfaite, et, par exemple, on peut faire jaillir dans la caisse de fortes étincelles sans influencer en rien l'éleclroscope ou l'éleclromètre employés.

Ayant placé en face d'une paroi de la caisse un corps chargé A, puis ayant appliqué contre cette paroi une plaque de tôle épaisse, nous eûmes l'occasion, M. Langevin et moi ('), d'observer que le corps A se déchargeait encore rapidement. Cependant, les plus rapprochés des rayons qui ne rencontraient pas la tôle passaient à plus

(^) M. Langevin, alors élève à TEcoie iNorinale, avait bien voulu m'apporter une aide précieuse.