Séparation partielle des ions des deux signes
7. Perturbation de la distribution du potentiel entre les deux plateaux exposés à la radiation dans certaines circonstances.
Les expériences qui vont être décrites montrent suffisamment que la théorie constitue une explication satisfaisante de la conductibilité produite par les rayons de l'uranium.
64O E. BCTHEBFOBD.
Dan*» toutes les espérience>. l«^s n-sullats sont indépendants du sl;;ne du plateau chargé, à moins que le contraire ne soît expressément spécifié.
§ 4. — Hature complexe des rayons de raraiiiiim.
A\anl d'aborder les phénomènes g«'nérauï de la conduclibilité produite par les rayons de Furanium, décrivons quelques expériences destinées à rechercher si Turanium et ses composés émettent les mêmes radiations et si ces rayons sont homogènes. Rontgen et d'autres physiciens ont observé que les rayons X sont en général de nature complexe, et qu'ils comprennent drs rayons ayant des pouvoirs de pénétration très différents à tra\ers les corps solides. Le pouvoir pénétrant dé[)end aussi, dans une large mesure, du degré de vide du tube de Crookcs.
Pour étudier la complexité des rayons, on a employé une méthode électrique, dont la figure i indique le dispositif général.
Fig. I.
^ Uranium-
Terre
L'uranium métallique ou le composé d'uranium employé était pulvérisé et répandu en couche uniforme au centre d'un plateau horizontal en zinc A, de 20*^"* de coté. Un plateau identique B était placé parallèlement au premier, à une dislance de 4*^"*- Tous deux étaient isolés. A était relié à l'un des pôles d'une batterie de 5o volts, dont l'autre pôle était au sol; B était relié à Tune des paires de quadrants d'un électromètrtî, l'autre paire étant reliée au sol.
Sous l'action des rayons de l'uranium, il y avait déperdition entre les deux plateaux. La vitesse avec laquelle raigdille de Télectromètre se déplaçait, quand le mouvement était régulier, était prise comme mesure du courant traver>ant le gaz.
On plaçait alors sur le composé d'uranium des couches successives de métal en feuilles minces, et l'on déterminait la vitesse de déper-
LES RATONS DE l'URANIUM ET LA CONDUCTION ÉLECTRIQUE. 64 1
dition pour chaque feuille qu'on ajoutait. Le Tableau suivant indique les résultats obtenus pour l'oxyde d'uranium avec des feuilles minces de clinquant battu.
Épaisseur de chaque feuille : oH-,8.
Nombre
Déperdition par minute
Rapport
de feuilles
en
divisions
pour chaque
superposées.
de
réchelle.
feuille ajoutée.
Dans la troisième colonne, on a donné le rapport des vitesses de déperdition pour chaque épaisseur de feuille métallique ajoutée. Quand on a ajouté deux feuilles à la fois, on a pris la racine carrée du rapport observé ; pour trois feuilles ajoutées à la fois, la racine cubique. On voit que, pour les dix premières feuilles, la vitesse de déperdition diminue à peu près en progression géométrique, quand l'épaisseur du métal croît en progression arithmétique.
On verra plus loin que, pour un voltage produisant la saturation, la vitesse de déperdition entre les deux plateaux est proportionnelle à l'intensité des rayons qui ont pu traverser le métal. La force électromotrice employée, de 5o volts, n*était pas suffisante pour saturer le gaz, maison a trouvé que les vitesses comparatives de déperdition, dans des conditions analogues, étaient à peu près les mêmes, pour 5o volts ou 200 volts, entre les plateaux. Quand il s'agit de très faibles vitesses de déperdition, il est avantageux d'employer un voltage aussi faîble que possible, afin que de légères variations du voltage de la batterie n'aient pas d'action appréciable sur le résultat. Pour cette raison, on a employé une force électromotrice de 5o volts et les vitesses de déperdition relatives étaient à peu près les mêmes que pour des forces électromotrices produisant la saturation.
Comme la vitesse de déperdition diminue en progression géométrique quand l'épaisseur du métal va en croissant, il résulte de ce qui précède que l'intensité de la radiation décroît en progression géomé-
6|2 E. RUTHBRFORD.
trique, c'est-à-dire suivant la loi ordinaire d'absorption. Cela montre que la partie de la radiation considérée est à peu près homogène.
Quand on augmente le nombre des feuilles superposées, l'absorption commence à diminuer. C'est ce qu'on voit plus clairement en employant l'oxyde d'uranium avec des feuilles minces d'aluminium.
Épaisseur des feuilles d'aluminium : 5V-.
Nombre
Déperdition par minute
de feuilles
en divisions
superposées.
de l'échelle.
Décrément.
On voit que, pour les trois premières feuilles d'aluminium, Tintensité de la radiation décroît suivant la loi ordinaire d'absorption, et que, après la quatrième feuille, l'intensité de la radiation est seulement légèrement diminuée par l'addition de huit autres feuilles.
Les feuilles employées ayant à peu près 5v- d'épaisseur, on voit que l'intensité de la radiation a été réduite à environ j^ de sa valeur par son passage à travers une couche d'aluminium épaisse de 0*^^,002. L'addition d'une épaisseur de o^'^yOOi d'aluminium n'a qu'un effet très faible sur la vitesse de déperdition. Cependant, l'intensité est encore réduite à environ 5 de sa valeur, en traversant une épaisseur supplémentaire de o'^"*,o5, ce qui correspond à 100 feuilles d'aluminium .
Ces expériences montrent que les rayons de l'uranium sont complexes et contiennent au moins deux types distincts de radiations : les unes, très rapidement absorbées, que nous désignerons pour simplifier sous le nom de rayons a, et les autres, d'un caractère plus pénétrant, que nous appellerons les rayons p.
Le caractère des rayons ^ semble indépendant de la nature du filtre à travers lequel ils ont passé : on a trouvé que ces rayons avaient la même intensité et le même pouvoir de pénétration, qu'on les ait obtenus en arrêtant les rayons a soit par des feuilles minces d'aluminium, soit par des feuilles d'étain, soit par du papier. Les rayons 3 traversent tontes les substances examinées bien plus facilement que les rayons a. Par exemple, une mince lame de verre couvre-objel. placée sur l'uranium, réduisait la vitesse de déperdition à 3^ de sa
LES RATONS DE l'uRANIUM ET LK CONDUCTION ÉLECTRIQUE. 643
valeur : les rayons p, cependant, la traversaient en subissant seulement une perte insignifiante d'intensité.
Quelques expériences effectuées avec différentes épaisseurs d'aluminium semblent montrer que les rayons ^ ont un caractère à peu près homogène, au moins dans les limites de précision des résultats. Le Tableau qui suit donne les résultats obtenus pour les rayons p de l'oxyde d'uranium :
Rayons p.
Epaisseur
Vitesse
d'aluminium traversée.
de
déperdition
cm
o,oo5
La vitesse de déperdition est prise pour unité quand les rayons a ont été absorbés en passant à travers lo feuilles d'aluminium. L'intensité de la radiation diminue quand l'épaisseur croît suivant la loi ordinaire de l'absorption. Il ne faul pas oublier que, lorsqu^il s^agit des rayons ^ seuls, la valeur de la vitesse de déperdition n'atteint, en général, qu'une faible fraction de celle qui serait due aux rayons a, de sorte que l'homogénéité des rayons p ne peut pas être cherchée avec une aussi grande précision que celle des rayons a. Cependant, dans la limite de précision des expériences, il semble bien en résulter que le;^ rayons ^ sont à peu près homogènes, bien que d'autres types de rayons, soit moins intenses, soit extrêmement pénétrants, puissent aussi exister.
§ 5. — Rayons émis par différents composés de Ftiranium.
Tous les composés de Turanium donnent les deux types de rayons : les pouvoirs de pénétration des rayons oc ou des rayons ^ sont les mêmes, quel que soit le composé qui les ait émis.
La figure 2 montre les résultats obtenus : on a porté les épaisseurs d'aluminium en abscisses, et les vitesses relatives de déperdition en ordonnées (on a pris pour unité la vitesse de déperdition due au sel découvert, car les valeurs absolues ne sont pas identiques pour les divers composés).
La quantité de rayons a émis dépend surtout de la surface de la couche active; la quantité de rayons ^ croit aussi avec l'épaisseur de la couche, ce qui indique que, contrairement aux rayons a, les rayons p peuvent traverser une couche considérable d'uranium.
La vitesse de déperdition due aux rayons a étant plus grande que celle due
HUTHERFOIID.
au\ rayons ^, il résulte de ce qui précède que l'ionisation produite pa poids donné de substance active dépend beaucoup de la surface qu'oj donne.
Dans la méthode photographique ce sont surtout les rayons ^ qui iraprfi' sionnent les plaques. Quand on a arrêté les rayons a, l'action chimique o'e^' pas sensiblement diminuée.
g 6- — Transparence dei inbatancai ponr lea denx types de rayoni.
Le rapport r dans lequel une radiation supposée homogène est affaibli; après avoir traversé une couche d'épaisseur d étant donné par la loi eixponfBtielle
le Tableau des coefGcients d'absorption X pour les deux espèces de rayons montre, par exemple, que l'aluminium est cent fois plus transparent pour l«-' rayons ^ que pour les rayons a. Pour ces derniers, le pouvoir absorbant det métaux va en croissant quand on les range par poids atomiques croissants.
X pour X pour Substance. Ees rayons a. les rayons ^.
Clinquant -.1700 »
Al 1600 i5
Su i65o 108
Pt -^i»
Verre 5,6
On peut comparer le pouvoir pénétrant des rayons ^ à celui des rayons X d'un tube u doux », et celui des rayons a à celui des rayons secondaires émis par les métaux quand ils sont frappés par les rayons de Rontgen.
§ 7. — Rayons du thorium.
La radioactivité des composés du thorium, récemment découverte par G.-G. Schmidt Cmai 1898) [et indépendamment par M"* Curie], est du même ordre que celle des composés de Turanium. Ces rayons du thorium sont aussi complexes. Le pouvoir de pénétration des rayons a est différent de celui des rayons a de l'uranium {yo\T fig, 2) : il faut trois ou quatre feuilles d'aluminium pour réduire leur intensité à \^ tandis qu'une seule réduit l'intensité de» rayons a de l'uranium à moins de {-. Avec une couche épaisse d'un sel de thorium, les rayons plus pénétrants prennent plus d'importance relative.
§ 8. — Absorption des rayons de rnraninm par les gas.
L*appareil employé comprend deux plateaux métalliques isolés parallèles dont la distance est invariable, le plateau inférieur percé d'une fenêtre que recouvre une feuille d'aluminium de 51'' d'épaisseur. Un dispositif, que la figure 3 indique suffisamment, permet de soulever l'ensemble des deux pla-
