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Terre

teaux à différents niveaux au-dessus de la couche de substance active. L'appareil peut être rempli de différents gaz à différentes pressions.

Les courbes de la figure 4 indiquent les résultats. Les vitesses de déperditioo relatives y sont portées en ordonnées ; on a pris comme unité, pour chaque gaz, la vitesse de déperdition pour la distance o*''",35 entre le plateau inférieur A et la couche radioactive (les valeurs absolues différent). Les distances portées en abscisses sont comptées à partir de cette position.

. BUTHEHFOID.

On peut admettre que la radiation ém zontal : l'ionisation est proportionnelle distance du plateau inférieur ù l'uranium

se est uniforme dans un-plan hori- I l'intensité. Si donc r désigne la et l l'intervalle compris entre If?

deu\ plateaux, f le rapport dans lequel la feuille d'aluminium affaiblit l'intensité, on a une ionisation totale par unité de temps proportionnelle à

Ç \-^e-^dx == ^ e-l'Ci — e-i')-

Le courant est proportionnel au nombre total des ions produits si la force électromoirice est saturante. Quand r varie, la vitesse de déperdition doit donc varier exponentiellement.

Les coefficients d'absorption trouvés sont

Hydrogène o,4î

Air i,ti

Gaz carbonique i,3

Gai d'éclairagi; 0,9^

On voit que l'absorption suit l'ordre des densités. Ces résultats se rapportent au& rayons a qui, avec une couche mince radioactive, produisent à env seuls presque toute l'ionisation. Les rayons ^ sont moins absorbés par les g*i que les rayons a.

§ 9. — Tariation de l'absorption arec la preaiion.

Dans les limites des pressions employées (de 19™ à 76" de mercure), l'absorption a varié à peu prés proportionnellement à la pression. Il faut o", j3 d'air sous la pression atroosphëri(|ue, i"°,95 d'air sous la pression de { d'atmosphère pour réduire à la moitié de sa valeur l'intensité de la radiation.

§ 10. — Inflaence de la pression snr la Titesse de décharge.

H. Becquerel (*) a donné quelques résultats sur l'influence de la pression, et montré que la vitesse de déperdition due à l'uranium diminue avec la pression. Beattie et S. de Smolan (^) ont aussi étudié ce sujet et sont arrivés à cette conclusion que, dans certains cas, la vitesse de déperdition varie proportionnellement à la pression et dans d^autreS; comme la racine carrée de la pression, suivant le voltage employé. Toutefois, leurs résultats numériques ne semblent s'accorder bien avec aucune de ces deux lois, et, en fait, ainsi que j'espère le montrer plus loin, la relation entre la vitesse de décharge et la pression est très variable : elle dépend, dans une large mesure, des distances comprises entre l'uranium et les conducteurs voisins, et aussi du gaz employé. Le problème est très compliqué par ce fait que les gaz absorbent très rapidement les rayons, mais on peut interpréter tous les résultats en admettant que la vitesse de production des ions en un point donné varie proportionnellement à V intensité de la radiation et à la pression du gaz.

Pour étudier l'influence de la pression, on a employé un appareil analogue à celui de la figure 3, avec cette diff'érence que le plateau A était enlevé. Le composé d'uranium était répandu uniformément sur la partie centrale du plateau inférieur. Le plateau mobile, relié à l'électromètre, avait lo*^™ de diamètre et était déplacé parallèlement à la surface de l'uranium. Le plateau servant de support à la matière active était relié à l'un des pôles d'une batterie de loo volts, dont l'autre pôle était relié au sol. On prenait la vitesse de l'aiguille de l'électromètre comme mesure du courant produit entre les plateaux. Dans quelques cas, le composé d'uranium était recouvert d'une feuille mince d'aluminium, mais, bien que la vitesse de déperdition en fût diminuée, les relations générales obtenues étaient encore applicables*

Les courbes de la figure 5 donnent les résultats obtenus pour l'air, l'hydrogène et le gaz carbonique sous difl^érentes pressions, pour une différence de potentiel de lOO volts entre les plateaux, force électromotrice suffisante pour saturer à peu près les deux premiers gaz. Des voltages beaucoup plus grands sont nécessaires pour saturer à peu près le gaz carbonique. La substance employée était l'oxyde d'ura-

(») Comptes rendus, l. CXXIV, 1897, P- 438. C) PhiL Mag., 5» série, t. XLIII, 1897, P- 4»8.

648 E. RUTHEKFOKD.

niuin ; la disUnce des plateaux était de o'^iSS enviroa. Ou a pris pour unité dans chaque cas le courant obtenu à la pression atmosphérique, bien que les valeurs absolues soient différentes pour les trois

Fig. 5.

\rrm

gaz. La ligne pointillée de la tigure 5 correspondrait à une proportionnalité rigoureuse entre la vitesse de déperdition et la pression. On voit que, pour les trois gaz, la vitesse de décharge croît d'abord proportionnellement à la pression, puis croit plus lentement, lorsque la pression augmente. C'est dans l'hydrogène que la différence est la moins marquée, dans l'acide carbonique qu'elle l'est le plus. Dans l'hydrogène la vitesse de déperdition est presque rigoureusement proportionnelle à la pression.

La relation entre la vitesse de la décharge et la pression dépend aussi de la distance qui sépare les plateaux. Les quelques nombres suivants su^isent à donner l'allure des résultats. La différence de potentiel entre les plateaux était de 200 volts et la vitesse de décfaai^ est donnée en divisions de l'échelle par minute.

Vitesse de déperdilioa.

Distance entre les plateaui :

Pression. ty^ll. 1~,5.

LES RAYONS DB l'VHANIUII ET LA CONDUCTION ÉLECTRIQUE. 649

Pour de petites distances entre les plateaux, la vitesse de la décharge est plus exactement proportionnelle à la pression que pour de grandes distances.

Les différences entre les résultats pour différents gaz et pour différentes distances s'expliquent simplement par ce fait que l'intensité de la radiation décroît rapidement entre les plateaux à cause de son absorption par le gaz. Les tableaux précédents montrent que, lorsque la distance entre les plateaux est petite, c'est-à-dire quand l'absorption est faible, la vitesse de la décharge varie proportionnellement à la pression. Quand l'absorption est faible, l'intensité de la radiation et par suite l'ionisation sont à peu près uniformes dans tout l'espace compris entre les deux plateaux. Puisque, avec une force électromoirice saturante, la vitesse de la décharge est proportionnelle à l'ionisation totale, ces expériences montrent que la vitesse de production des ions en un point donné est proportionnelle à la pression. On a déjà vu que l'absorption de la radiation est à peu près proportionnelle à la pression.

Soit q la vitesse de production des ions près de la surface de l'uranium pour une pression unité.

Soit Xo le coefficient d'absorption du gaz pour l'unité de pression.

Le nombre total des ions produits entre les plateaux, situés à une distance d l'un de l'autre, par unité de surface des plateaux, est, comme on le voit facilement, égal à

e-P^dx = ^ (i — e-P^),

puisqu'on a vu que l'ionisation et l'absorption sont proportionnelles à la pression. S'il y a une force électromotrice saturante agissant sur le gaz, le rapport des vitesses de déperdition aux deux pressions p^ etp2 est égal au rapport r du nombre total des ions produits à la pression/7| au nombre total de ceux qui sont produits à la pression /^a, et est donné par

I — e—PtKt^

I — C-Z'iXorf

D'ailleurs /^{X^ est le coefficient d'absorption du gaz pour la pression Pi, Si l'absorption est faible entre les plateaux, pi\^d et p^^^^d sont deux quantités petites et la valeur de r se réduit à

E. RUTHBRFORD.

c'est-à-dire que la vitesse de la décharge, quand la pression est faible, est proportionnelle à la pression.

Si l'absorption est considérable entre les plateaux à la fois pour les deux pressions px et p2^ la valeur de r est à peu près égale à l'unité, la vitesse de déperdition est à peu près indépendante de la pression. C'est ce que montrent les résultats expérimentaux représentés graphiquement figure 7 (^voir plus loin, p. 652).

Pour des valeurs intermédiaires de l'absorption, la valeur de r varie plus lentement que la pression.

Pour la même distance entre les plateaux, l'écart entre les courbes {Jig' 5) relatives à l'air et à l'hydrogène est dû à la plus grande absorption de la radiation par l'air. Moins l'absorption est grande, plus la vitesse de déperdition tend à être proportionnelle à la pression. Pour le gaz carbonique, la vitesse de déperdition décroît beaucoup plus lentement avec la pression que pour l'hydrogène ; ceci est dû en partie à la valeur bien plus grande de l'absorption dans le gaz carbonique et en partie à ce fait que la force électromotrice de loo volts n'était pas suffisante pour saturer ce gaz.

Si l'on détermine la vitesse de la décharge entre deux plateaux parallèles situés à quelque distance de la source du rayonnement, on obtient ce résultat quelque peu surprenant, que la vitesse de déperdition croît d'abord quand la pression diminue, bien qu'on emploie une force électromotrice saturante.

Le dispositif employé ressemblait beaucoup à celui de la figure *5. Les plateaux A et B étaient situés à a*^" l'un de l'autre et le plateau A

Fig. 6.

Presi

ion i

à environ i*^"',5 au-dessus de la surface de l'uranium. Les résultats sont représentés graphiquement figure 6.

LB8 RATONS DE L*URANU'M ET LA CONDUCTION éLBCTRIQUE. 65 1

La vitesse de déperdition passe par un maximum pour une pression inférieure à une demi-atmosphère, puis décroît; à la pression de i oo"™, la vitesse de déperdition est encore un peu supérieure à la valeur qu'elle prend pour la pression atmosphérique.

Ce résultat s'explique aisément par l'absorption considérable que subit la radiation à la pression atmosphérique et par la diminution de l'absorption produite par la diminution de pression.

Soient d^ , di les distances respectives des plateaux A. et B au-dessus de la surface de l'uranium.

Avec la notation déjà employée, l'ionisation totale entre ces deux plateaux (en supposant la surface rayonnante d'étendue infinie) est, comme on le voit facilement,

Cette expression est une fonction de la pression qui présente un maximum quand on a

d\ e~P^*>'^i — df e~ /'^u''« = o ou bien

logc^ = — p\^{di—dx).

La valeur Ae p\ dans l'air, sous la pression de •j6o™'", est i,6.

Si ^2=3*^", rf,=:i*"*, la vitesse de décharge présente un maximum, pour une pression d'environ ^ d'atmosphère. Par suite du grand intervalle compris entre les plateaux et la surface de l'uranium dans le dispositif employé, il n'y avait pas lieu de comparer les résultats expérimentaux et théoriques.

Dans toutes les recherches sur la relation entre la pression et la vitesse de décharge, on a employé de grandes forces électromotrices, pour être certain que le courant traversant le gaz était proportionnel à l'ionisation totale du gaz. Avec de faibles voltages, cette relation entre le courant et la pression serait très différente et varierait beaucoup avec le voltage et l'intervalle séparant les électrodes, aussi bien qu'avec la nature du gaz. Il a paru inutile d'indiquer ici les résultats obtenus avec de faibles voltages, car ils varient beaucoup quand les conditions varient. Bien qu'on puisse facilement les expliquer à l'aide des résultats obtenus avec des forces électromotrices saturantes, on ne peut pas les calculer simplement, et ils ne serviraient qu'à rendre moins nettes les lois reliant l'ionisation, l'absorption et la pression. J^eur allure générale peut se déduire de la relation {voir § 16) entre

le courant et la force éleclro motrice pour différentes pressions. On peut comparer les résultats précédents sur la relation entre le courant et la pression à ceux qu'on a obtenus pour les rayons de Rôntgen. J, Perrin {') a trouvé que la vitesse de la décharge variait, proporlionuellemenl à la pression, pour des forces électromolrices saturantes quand les rayons ne tombent pas directement sur la surface des plateaux métalliques. Ceci est d'accord avec les résultats obtenus pour les rayons de l'uranium, car le résultat de Perrin montre que l'ionisation est proportionnelle à la pression. Toutefois les résultais d'autres expérimentateurs sur ce sujet sont très iacohérents, ces différences étant dues principalement à l'emploi, dans certains cas, de forces électromotrices non saturantes, et aussi à ce fait que l'ionisation superficielle à la surface des électrodes compliquait la relation, particulièrement aux basses pressions.

l H- — Taleor de rionisatlon dana différents gts.

Quand les rayons sont complètement absorbés, la vitesse de la décharge est proportionnelle à l'ionisation totale. Un dispositif spécial a été employé pour saturer le gai (f. é. m. = 800 volts) entre une électrode centrale constituée par une petite sphère eouverte d'oxyde d'uranium et la paroi couverte de papier d'étain d'un Racon constituant l'autre électrode. Dans ces conditions, on trouve, pour tous tes gaï employé», la m£me ionisation totale (valeurs eitrémes, g> pour l'hydrogène et 1 1 1 pour le gaz d'éclairage en prenant 100 pour l'air).

Fis. 7.

(') Complet rendu», t. CXXIII, iSg6, p. t

LES HAYONS DE L tRANIUU KT LA CONDtCTION KLECTRIQl'l!.

le. Ces courbes montrent que l'absorption, à peu près le gai cai'bonique, ne devait pas t'être pour l'hydro-

gène et le gaz < complète pour Bèae.

Il résulte de ïk que l'énergie employée à produire la même ionisation, c'està-dire k mettre en liberté les mêmes charges, est la même, quel que soit le gai employé.

L'auteur fait remarquer combien les résultats obtenus dans la comparaison des conductibilités acquises par les dilTérents gaz (exemple : air et CO') différent suivant les conditions oii l'on se place.

g 13. — Variation dn conrant (do utiiratloii) entra les plateaux quand la diitance comprise entre enx varie.

Appareil analogue A celui de la figure 3, le plateau A étant enlevé. La figure 8 donne les résultats pour l'air ( H et CO* en donnent d'analogues) sous des pressions de i,^ et | d'atmosphère, la f. é. m. (loo volts) étant suflisante pour saturer le gaz, pour toutes les distances employées. On volt que, pour

Ûisti nce