PAR LA LUMIÈRE ULTRA-VIOLETTE

Par E. RUTHERFORD.

Traduit de l'anglais par H. BËNARD.

Prac. of the Cambr. Phil. Soc., t. IX, ai février 1898, p. 401-417.

L'action générale de la lumière ultra-violette sur la décharge des corps électrisés a fait Tobjet des recherches de nombreux expérimentateurs. C'est Hertz (') qui, en 1887, signala le premier l'action des rayons ultra-violets sur Tétincelle disruptive. Wiedemann et Ebert (*-^) montrèrent que Télectrode négative est le siège de cette action et firent l'étude de son effet général sur les décharges à potentiel élevé. Hallwachs (') et Righi (*) constatèrent que le zinc et d'autres métaux se chargent positivement sous l'action de la lumière ultra- violette. Ces résultats ont été généralisés parElster et Geitel (^), qui ont publié une série de Mémoires sur la décharge produite par les rayons ultraviolets, dans des conditions variées, et qui ont également (*) étudié l'action d'un champ magnétique sur la décharge aux basses pressions. Stoletow (^) a examiné en détail la relation entre le courant et la force électromolrice dans la décharge effectuée sous de faibles voltages et à différentes pressions.

La plupart de ces Mémoires traitent du caractère général de la décharge, mais on ne s'est pas encore spécialement occupé de la nature de cette conduction, ni de celle des particules chargées qui

(») Wied. Ann,, t. XXXI, 1887, p. 983. (M W^ied. Ann., t. XXXIII, 1888, p. 241. (») Phil. Mag., t. XXVI, p. 78.

i*) Phil. Mag., t. XXV, 1888, p. 3i4.

O Wied. Ann, t. XXXVIÏI, p, 40, 497; t. XXXIX, p. 33a; t. XU, p. 162, 166; t. LU, p. 433; t. LV, p. 684.

(•) Wied. Ann., t. XLI, 1890, p. 166.

(■) Journ. de Russ. Phys., t. XXI, 1889; Journ. de Phys., l. IX, 1890, p. 468.

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produisent la décharge. Lenard et Wolff (*) ont publié un Mémoire très intéressant où ils examinent Faction d'une surface, qui a reçu des rayons ultra-violets, sur la condensation d'un jet de vapeur situé dans le voisinage : leurs résultats les ont conduits à cette conclusion que beaucoup de corps subissent une véritable désagrégation sous l'action de la lumière ultra-violette, et que les particules ainsi détachées deviennent de véritables noyaux pour la condensation du jet de vapeur. Toutefois, à la lumière d'expériences plus récentes, ces résultats sont susceptibles d'être interprétés autrement.

R. v. Helmholtz (^) a montré qu'un jet de vapeur est influencé quand on produit une action chimique dans le voisinage. Richara {') a fait voir que les rayons de Rontgen produisent la condensation dans un jet de vapeur, et C.-T.-R. Wilson (*) a récemment observé que les ions produits sous l'action des rayons de l'uranium ou des rayons de Rontgen deviennent, dans certaines conditions, des noyaux de condensation pour la vapeur d'eau qui les entoure. 11 a aussi démontn^ ce fait important, auquel on ne semble pas avoir pris garde, que la lumière ultra-violette produit des nuages dans l'air humide ordinaire d'une façon absolument indépendante de la présence d'un corps solide quelconque dans le voisinage. Cet effet doit avoir compliqué ceux qu'ont observés Lenard et Wolff, et les résultats plus généraux concernant la propriété qu'ont les ions de produire la condensation semblent indiquer que, probablement, ceux que ces physiciens ont obtenus peu\entêtre attribués à la présence d'ions gazeux libres plutôt qu'à des particules solides détachées du métal.

Le Mémoire actuel a pour but d'exposer les résultats des recherches que j'ai entreprises sur les particules chargées auxquelles est due l'électrisation négative produite sous l'action de la lumière ultra-Violette, et de montrer que, vraisemblablement, la majeure partie de la charge est portée par les ions gazeux produits à la surface du plateau chargé négativement.

Pour obtenir une décharge à l'aide de rayons ultra-violets, la lumière doit tomber sur une surface chargée négativement. On n'obtient aucune décharge, si l'on fait arriver le faisceau de lumière entre les deux plateaux, sans qu'il tombe sur aucun d'eux. Sous ce rapport, l'action de

(») Wied, Ann., t. XXXVII, 1888, p. 443.

(*) Wied. Ann., t. XXXII, 1887, p. 1 ; t. XL, 1890, p. 161.

(*) Wied. Ann., t. LIX, 1896, p. 59a.

(*) Proc. Cambr. phil. Soc, t. IX, part. VII, 1897, p. 333.

LA DÉCHARGE DES CORPS ÉLECTRISéS PAR LA LUMIERE ULTRA-VIOLETTE. 669

la lumière ultra-violette est très différente de celles des rayons de Rontgen ou de ceux de l'uranium, qui produisent l'ionisation de chaque élément de volume du gaz traversé par eux. Henry ( * ) a cherché à résoudre la question de savoir si la lumière ultra-violette produit une ionisation appréciable du gaz qu'elle traverse : ses expériences, effectuées avec les vapeurs d'iode et d'iodure de méthyle, qui deviennent l'une et l'autre très conductrices sous l'action des rayons de Rontgen, n'ont donné que des résultats négatifs. Le résultat de C.-T.-R. Wilson, d'après lequel une lumière ultra- violette intense produit un nuage dans l'air humide, rend possible l'existence d'une légère ionisation cubique du gaz traversé par la lumière ultra-violette, mais cet effet semble trop faible pour être mesuré par des procédés électriques, et, dans toutes les expériences qui suivent, on a supposé que la surface du plateau chargé négativement est le siège de l'action de la décharge produite par les rayons ultra- violets.

Si l'on fait tomber de la lumière ultra-violette sur une surface chargée négativement, par exemple sur un plateau de zinc poli, puisque le conducteur se décharge lentement, il semble probable que, si la décharge est due au transport de particules chargées, ces particules puissent être entraînées en dirigeant un courant d'air suffisamment rapide normalement à la direction de leur déplacement.

C'est ce que Zeleny (^) a montré expérimentalement, en faisant voir qu'on obtient un gaz chargé négativement en soufflant le long du plateau chargé négativement pendant l'action de la lumière ultra-violette. Ce gaz a des propriétés analogues au gaz électrisé qu'on obtient par la séparation des ions dans l'ionisation effectuée par les rayons de Rontgen ('), car il perd facilement sa charge et ne peut traverser un tampon d'ouate sans l'abandonner.

J'ai observé le même fait d'une façon indépendante; j'ai également examiné l'effet des courants d'air longeant les électrodes, en particulier dans le but de déterminer la mobilité des particules chargées.

Avant d'indiquer les résultats généraux obtenus, il est nécessaire d'attirer l'attention sur les phénomènes observés par Bichat et Blondlot (*). Ils ont trouvé que si un plateau isolé de zinc était soumis à l'action de rayons ultra- violets, tous les conducteurs voisins

(*) Proc, Camb. phiL Soc, t. IX, 1897, P- ^19. O PhiL Mag., t. XLV, 1898.

(*) RuTHERFORD, PhU, Mag., t. XLIII, 1897. (^) Compte» rendus, t. XV II, 1888, p. 29.

E. ftCTBEBFOAO.

étant reliés au sol, le potentiel auquel on pouvait le porter était multiplié par 6 ou j, quand on balavait le plateau par un courant d*air. Ils ont trou\é que cette action est indépendante de la poussière et de rhumidité. On peut, de cette façon, facilement éle\erle potentiel d'un plateau de zinc amalgamé à i5 volts en quelques minutes, tandis que, sous l'action de la lumière ultra-\iolette seule, on ne pourrait réle\er qu'à un potentiel inférieur à 2 volts.

J'ai aussi constaté que la vitesse de déperdition d'un conducteur chargé négati\ement est beaucoup plus grande quand on dirige contre lui un rapide courant d'air dénué de poussières. Un plateau de zinc poli, chargé à — 8 volts, placé à 10*^" d'un autre plateau, a donné une \itesse de déperdition douze fois plus grande que sous raclion de la lumière ultra-violette seule. Le courant d'air semble aider la force électromotrice à enle\er la charge négative. On doit en tenir compte toutes les fois que des courants d'air tombent sur des surfaces .chargées négativement.

La figure 1 montre la disposition générale de cette e^iipérience.

ris. I.