II X

Dans la lueur, le rayon de courbure est réduit rapidement à environ o^"\5, montrant que la luminosité est due à une transformatioQ du mouvement de translation en mouvement thermique, le gaz dans les circonstances expérimentales actuelles était de l'azote très souillé par des hydrocarbures, la valeur de la vitesse moyenne à Tétai d'équilibre dépendra de Thypothèse que nous ferons sur la nature de k particule qui porte la charge.

Il sera suffisant de considérer les cas indiqués dans la table suivante :

Vitesse 11103'enQe Nature de la particule. quadratique.

Atome d'hydrogène 26 x 10^

Molécule d'hydrogène 18 x 10'

Atome d'azote 7 x 10*

Molécule d'azote 5 x 10*

Gomme nous ne tenons compte ici que de l'ordre de grandeur, il n'esl pas nécessaire de tenir compte de la température et nous pouvons prendre, comme valeur de r, 10*; nous obtenons ainsi :

-î>io^ m

La valeur actuelle de — est de 10* pourl'hydrogèneetde 0,7 xio^

pour l'azote, si nous imaginons que chaque atome d'azote porte la même charge que l'atome d'hydrogène dans l'eau, mais comme l'azole peut s'unir, se combiner avec trois atomes d'hydrogène, nous pouvonssup-

poser que trois charges au moins sont portées, ce qui rend — égal

à 2 X io=*.

11 apparaît maintenant que, dans les faits actuels, il n'y a rien qw

ne soit en harmonie avec la théorie. La limite inférieure pour - f^i

très proche des valeurs actuellement observées, et il n'est pas étonnant que la limite supérieure soit si élevée, car, dans l'équation (3), le rayon de courbure entre par son carré. Je pense que je peux considérer les expériences jusqu'ici mentionnées comme confirmant w théorie. En supposant la théorie correcte, elles montrent que dans U

lueur les particules sont rapidement réduites à une vitesse du même ordre de grandeur que la vitesse moyenne d'un milieu non électrisé. Si les particules ne portent pas de charges fixes, elles deviennent électrisées au contact des électrodes; ceci est l'opinion admise généralement, et il est intéressant d'en tracer les conséquences.

La charge e d'une sphère touchant un plan chargé de densité o" est donnée par

e = r r^a'a = loà^rs approximativement.

Substituant pour (t la valeur que j'ai obtenue dans mes expérienceSi environ 2,5 unités électrostatiques, e serait numériquement égal à 5ort^; si pour a^ nous prenons environ 5 x io~'®, qui est la valeur moléculaire obtenue par des expériences dans les gaz, nous serions au-dessus de la valeur; cette substitution dans la formule ci-dessus donnerait pour e la valeur de io~*^ en unités électrostatiques au lieu de io~*^, c'est-à-dire que la charge serait environ looooo fois moindre que d'après notre théorie. Appliquant ces valeurs à l'équation (4), je calcule que, selon l'hypothèse d'éleclrisation par contact, la vitesse moyenne des molécules serait seulement de a*^™ par seconde : le raisonnement que je viens de faire constitue une élimination par l'absurde.

L'auteur examine ensuite plusieurs questions ayant trait à la décharge positive, il cherche ensuite à comparer i*énergie acquise par un ion entre deux chocs à l'énergie cinétique moyenne de i""**' et essaie de résoudre certains problèmes intéressant la décharge.

Il donne ensuite une explication de la chute de potentiel à la cathode de Tespace obscur et montre que sa théorie peut expliquer le phénomène des «trates, tout en se demandant si les strates peuvent se voir dans des gaz parfaitement purs.

Nous pouvons maintenant résumer brièvement les résultats auxquels nous sommes arrivé. Un gaz à l'état normal ne contient pas d'ions libres; mais si, pour des causes physiques ou chimiques, les molécules sont dissociées dans un champ électrique, il se forme des ions et le gaz devient conducteur. En supposant que la différence de potentiel entre les deux électrodes soit graduellement accrue, il arrivera un moment où une étincelle passera, c'est-à-dire que les molécules seront dissociées par les forces électriques, les ions positifs diffusant vers la cathode tendent à constituer une couche polarisante d'épaisseur finie, augmentant d'étendue à mesure que la pression diminue. Si la décharge devient constante, les décompositions ont continuellement lieu à la cathode, les ions négatifs en étant projetés avec

JlOi A. SCHUSTER.

une vitesse considérable. Ces ions se déplaceront à travers l'espace appelé espace obscur sans perdre beaucoup d'énergie par collisions: mais, quand les chocs deviennent plus fréquents, par suite d'une diminution suffisante de la force électrique, l'énergie de translation >e transforme en vibrations lumineuses, lesquelles constituent la lueur observée. Les ions positifs qui entourent la cathode doivent avoir une vitesse plus grande au voisinage de la cathode où leur énergie (ie\ieni visible dans la première couche lumineuse. La question se pose it savoir si les décompositions ont lieu seulement à l'électrode ou à travers une distance finie de celle-ci; nous ne pouvons de même décider si le courant à l'intérieur de l'espace obscur est principalement constitué par les molécules négatives projetées. Les ions négatifs s'accnmuleront dans l'espace obscur et rencontreront les ions positifs provenant de la partie positive de la décharge. Nous devrons nous attendre à ce que les ions libres soient plus nombreux dans le voisinage de l'extérieur de la lueur, qu'en tout autre point oij la décharge a lieu: nous trouverons là une chute de potentiel faible et pas de luminosité, c'est l'espace sombre séparant la partie positive de la décharge de b lueur négative. En cet endroit un certain nombre d'ions seréunissenl probablement pour former des molécules; on devrait finalement trouver dans ce cas que les ions positifs et négatifs diffusent avec b même vitesse et nous serions amenés à conclure qu'il y a autant de molécules dissociées à la cathode qu'il s'en recombine dans cet espace obscur. Si, comme il me semble le plus probable, on trouve quête ions négatifs diffusent plus rapidement, la recombinaison aura lie» en partie à l'anode. Si dans le tube les conditions sont telles que le gaz se divise en couches, de façon que les dissociations dépassent le? recombinaisons et vice versa^ des stratifications se formeront.

Telle est l'esquisse générale de la théorie qui devra être modifiée dans le détail, mais qui, je crois, contient une part considérable de vérité.

Quelques disciples de Maxwell, qui considèrent un courant comme une circulation d'un liquide incompressible dans un circuit fermé. nient la possibilité d'une électrisation en volume.

Mais il n'y a rien, autant que je puis le voir, dans les conclusions que j'ai tirées des décharges dans les gaz, qui ne soit d'accord avec les idées fondamentales de la théorie de Maxwell, quoiqu'elles ne puissent être en contradiction avec les embellissements accessoires dont cette théorie est occasionnellement ornée. Je ne vois, pouriia part, rien d'improbable à ce qu'il puisse y avoir une électrisation en

DÉCHARGE DE L*ÉLECTB1CITÉ DANS LES GAZ. 7l3

volume sans que Ton entre en contradiction avec l'équation de continuité d'un liquide incompressible, aussi longtemps que nous admettons la possibilité de courants de déplacement et de déplacements dans les conducteurs. Les équations ordinaires des courants dans un solide non homogène (ou dans un solide quelconque où Ton tient compte des inégalités de températures), donnent une électrisation en volume qui peut seulement être détruite par l'introduction d'une quantité analogue à la pression hydrostatique et dont le seul objet est précisément de détruire toute électrisation, sauf à la surface des corps ; nous ne connaissons aucun phénomène physique pouvant justifier l'introduction d'une telle quantité, dont à mon avis la nécessité ne se fait pas sentir. On peut montrer l'existence d'une électrisation en volume quand un courant passe d*un liquide à un autre flottant à sa surface, dans la région où les liquides commencent à se mélanger; on observe des effets chimiques qui peuvent s'expliquer par l'électrisation qui accompagne tout changement dans la conductibilité électrique.

Les équations de Maxwell supposent l'homogénéité des conducteurs, hypothèse justifiée quand nous ne tenons compte que d'effets moyens. Nous déduisons, de la même façon, les équations qui représentent la transmission de la lumière, en supposant que chaque corps transparent est remplacé par un milieu homogène ayant certaines propriétés. Mais, quoique cette hypothèse soit valable dans la discussion de certains phénomènes, il y en a d'autres pour lesquels il devient nécessaire d'aller plus loin, et de considérer la constitution structurale du corps de tenir compte séparément des effets du milieu séparant les atomes et des eflets des atomes eux-mêmes. Dans toutes les branches de la physique, l'avancement de nos connaissances nous force graduellement à abandonner l'hypothèse d'homogénéité et, en agissant ainsi, il n'y a plus aucune difficulté dans la voie de l'électrisation en volume; nous pouvons réellement considérer ces électrisatious en volume comme des électrisations superficielles entre les atomes et le milieu.

En parlant d'électricité positive et négative comme de substances possédant une existence séparée, je me suis avancé d'une autre façon contre ce qu'on appelle les vues modernes sur l'électricité. J'ai toutefois essayé de me mettre sous la protection d'une autorité reconnue en plaçant en tête de cette conférence une citation d'Helmholtz disant que nous avons de fortes raisons pour croire que l'électricité a, de même que la matière, une constitution atomique. Nous devons à

7l4 A. BCROBTCK. — DECHARGE DE L ELECTRICITE DANS LES GAZ.

Tavenir nous efforcer de mettre cette manière de voir en harmonie avec la théorie électromagnétique de la lumière qui doit être acceptée comme un fait accompli. Il n'y a entre ces deux manières de voir aucun antagonisme. Si jamais nous parvenons à expliquer ratlraclion chimique et celle provenant de la gravitation par les déformations d'un milieu, nous trouverons encore utile de parler d'aloraes el de molécules, et, de la même façon, croire à un effort et à une déhrmation électrique n'est pas en contradiction avec l'idée qu'il ja dans l'atome quelque chose qui crée cet effort et qui peut être pris comme la quantité d'électricité élémentaire. En prenant même l'idée cïtrérae que la déformation électrique est due à des vortex filamenteux dans l'éther, il n'est nécessaire, pour réconcilier les opinions en apparence antagonistes, que d'admettre simplement que ces filaments ont la mênie intensité el que quelques-uns se terminent à la surface des atomes; mais à présent il n'j a aucune nécessité à ce que nous arrivions à des idées particulières. Dans quelques phénomènes électriques, nous trouverons qu'il vaut mieux parler d'effort et de déformation électrique (le déplacement serait un terme induisant en erreur et il vaut mieux s'en dispenser étant donné l'usage excessif qu'on en a fait); nous continuerons à employer la vieille nomenclature et à parler d'électricité positive et négative comme de quantités réelles dans d'autres cas de plus en plus nombreux. L'électrochiraie est un sujet d'importance primordiale dans l'état actuel de la Science.

La manière d'être différente des particules électrisées positivement et négativement conduit, comme j'ai essayé de le montrer, à une modification non symétrique des forces moléculaires par l'électrisalion. il n'est pas suffisant d'additionner géométriquement les effets de l'action moléculaire et électrique, mais il faut tenir compte de ^inle^ férence entre les forces chimiques et électriques. La nature exacte de cette interférence doit être résolue en partie par une action chimique, mais les décharges électriques dans les gaz promettent encore une riche moisson au chercheur.