THOMSON ET RUTHBRFORD. ^ SUR LE PASSAGE DE L'ELECTRICITE, ETC

verte d'une bande de papier; le dispositif était tellement sensible qu'on aurait pu facilement mettre en évidence la déperdition de l'anneau de métal, si la plaque avait seulement réfléchi j^ du rayonnement incident; et pourtant il n'y avait pas trace de déperdition. Les résultats d'expériences sur les eflets photographiques que produisent les rayons diffusés par les plaques métalliques semblent montrer que ces rayons sont assez abondants. Rapprochant ce résultat de l'absence de tout effet électrique appréciable produit par ces rayons ayant subi la réflexion difluse, nous pensons que ces rayons n'ont pas les mêmes caractères que les rayons incidents (* ).

Nous n'avons pu déceler aucun effet produit par un champ magnétique sur la vitesse de déperdition; nous avons essayé avec les lignes de force magnétique parallèles et aussi perpendiculaires au courant, et aussi bien avec des courants faibles qu'avec des courants saturés.

La vitesse de déperdition par l'air desséché en restant trois jours en présence d'anhydride phosphorique, ne diflere pas sensiblement de celle qui est produite par l'air humide de la salle.

En terminant, faisons remarquer que la durée de rayonnement uniforme d'un tube à vide n'est pas longue; comme la plupart de nos expériences exigeaient une vitesse d'émission constante, nous avons dû en employer un très grand nombre, tous fabriqués par M. E. Everett, que nous désirons remercier à ce sujet.

(') Les premières Notes de G. Sagnac, sur la transformation des rayons de Rôntgen par la matière, ont été publiées aux Comptes rendus, en juillet 1897 C^* CXXV, p. 168 et 33o;. {Note du traducteur.)

Par J.-J. THOMSON.

Traduit de Tanglais par P. LUGOL.

Philosophical Magazine, 5* série, t. XLIV, 1897, p. agS-SiG.

Les expériences discutées dans ce Mémoire ont été entreprises dans Tespoir d^acquérir quelque connaissance de la nature des rayons cathodiques. Les opinions les plus diverses ont été soutenues au sujet (le ces rayons. De Tavis presque unanime des physiciens allemands, ils sont dus à un moavement dans l'éther sans analogue dans les phénomènes observés jusqu'à présent, puisque leur trajectoire dans un champ magnétique uniforme est circulaire et non rectiligne ; suivant une autre opinion ces rayons, bien loin d'être tout à faitéthérés, sont entièrement matériels, et figurent les trajectoires de particules de matière électrisées négativement. Il semblerait à première vue qu'il ne doit pas être difficile de décider entre des opinions aussi différentes, mais les faits montrent qu'il n'en est pas ainsi, puisque, parmi les physiciens qui ont le plus approfondi la question, on peut rencontrer des défenseurs des deux théories.

Au point de vue de la recherche, la théorie de la particule élecirisée a un grand avantage sur la théorie éthérée, puisqu'elle a un »ens précis, et que l'on en peut prédire les conséquences; avec la théorie éthérée il est impossible de prédire ce qui arrivera dans des circonstances données, puisque d'après elle on a afl'aire à des phénomènes ayant leur siège dans l'éther, encore inobservés, et dont nous ignorons les lois.

Les expériences suivantes ont été faites pour contrôler quelquesunes des conséquences de la théorie de la particule électrisée.

Charge transportée par les rayons cathodiques. — Si ces rayons sont des particules électrisées, ils doivent, en pénétrant dans un

espace clos, y introduire une charge d'éleclricité négative. C'est ce qu'a montré Perrin (*).

Son expérience prouve que quelque chose, chargé d'électricité négative, est projeté par la cathode, normalement à sa surface, et que ce quelque chose est dévié par un aimant; mais, pourrait-on objecter, elle ne prouve pas que la cause de Télectrisation de l'électroscope ait quelque chose à voir avec les rayons cathodiques. Les partisans de la théorie éthérée ne nient pas que des particules électrisées soient projetées par la cathode; ils nient que ces particules aient plus de rapport avec les rayons cathodiques qu'une balle de fusil n'en a avec l'éclair du coup. J'ai alors répété l'expérience de Perrin sous une forme qui ne laisse pas prise à cette objection. La disposition est indiquée dans la fîgure i. Lorsque les rayons cathodiques (dont la tra-

Fig. I.

Terre

Etectpométre

T, tampon mélallique muni d'une fenie qui laisse passer les rayons émis par la cathode A; il est relié à l'anode B et à la terre.

K, cylindres coaxiaux munis de fentes; le cylindre intérieur esl relié à l 'électromètre, le cylindre extérieur au sol. Les rayons cathodiques ne peuvent atteindre les cylin< dres que s'ils sont déviés par un aimant.

jectoire est définie par la phosphorescence du verre) ne tombaient pas sur la fente, la charge reçue par i'électromètre après la mise en action de la bobine génératrice des rayons était faible et irrégulière; mais, lorsque les rayons étaient déviés par un aimant de manière à tomber sur la fente, I'électromètre recevait une forte charge négative.

(•) Journal de Phys., 3» série, t, V, 1896, p. 35o; Ann. de Chim. et de Phys,, 7* série, t. XI, 1897, P* ^°^' ( Voir ce Recueil.)

Je fus surpris de la grandeur de cette charge ; dans certains cas il pénétra dans le cylindre intérieur, à travers la fente étroite, assez d^électricité pour faire varier de 20 volls jen 1 seconde le potentiel d'une capacilé de 1 , 5 microfarad. Si les rayons étaient suffisamment déviés par Taimant pour dépasser la fente du cylindre, la charge introduite dans le cylindre retombait à une faible fraction de la valeur correspondant à une visée exacte. Cette expérience montre donc que, pour autant que Ton contourne et dévie les rayons cathodiques au moyen des forces magnétiques, Félectrisation négative suit le même chemin, et que cette électrisation leur est indissolublement liée. Quand les rayons sont dirigés par Taimant de manière à pénétrer à travers la fente dans le cylindre intérieur, la déviation de Félectromètre augmente jusqu'à une certaine valeur puis reste constante, bien que les rayons continuent à affluer dans le cylindre. C'est que le gaz de Tampoute devient conducteur de Télectricité quand les rayons ie traversent ; et alors, bien que le cylindre intérieur soit parfaitement isolé quand les rayons ne passent pas, Fair compris entre les deux cylindres devient conducteur dès que les rayons traversent l'ampoule, Cl l'électricité s'écoule du cylindre intérieur vers la terre. Sa charge ne va donc pas en croissant continuellement; il atteint un état d'équililre dans lequel la vitesse de charge par les rayons est égale à la vitesse de déperdition de l'électricité par conduction à travers l'air. Si le cylindre intérieur possède au début une charge positive, il la perd rapidement et en acquiert une négative; lorsque, au contraire sa charge initiale est négative, elle diminue si ie potentiel initial est numériquement supérieur au potentiel d'équilibre.

Déviation des rayons cathodiques par un champ électrique. — On a tiré argument contre la théorie matérielle de l'insuccès des premières expériences faites pour constater une déviation des rayons par un champ électrique faible, et attribué la déviation qu'ils éprouvent au voisinage d'électrodes reliées à des sources à haut potentiel non à un effet primaire du champ, mais à la décharge entre les électrodes. Cet insuccès est dû à la conductibilité commulûquée par les rayons cathodiques aux gaz qu'ils traversent. Comme la mesure <lc cette conductibilité a montré qu'elle diminue rapidement à mesure que le vide s'améliore, on a pensé qu'en utilisant un vide avancé, on aurait des chances de constater une déviation. L'expérience a été faite au moyen de 'appareil représenté figure 2.

Quand on reliait les électrodes aux pôles d'une batterie de petits accumuîa- ^urs la trace lumineuse du faisceau se déplaçait du côlé de la plaque positive, *t d'une quantité proportionnelle à la différence de potentiel; on a pu observer ^i> déplacement pour une différence de potentiel de 2 volts.

C'est seulement quand le vide était bon que la déviation se produisait; mais la preuve que Tabsence de déviation est due à la conductibilité du milieu est fournie par les phénomènes observés

Fig. a.

G, cathode;

A, anode formée d'un tampon métallique étroitement ajusté, muni d'une fente et relié au sol;

B, autre tampon muni d'une fente et relié au sol;

P, E, 'plaques d'aluminium de S'^x a*", distantes de i^'^S:

F, échelle divisée collée extérieurement sur l'ampoule, et servant à mesurer la déviation de la trace fluorescente formée par les rayons.

<]uand le vide atteint juste le degré nécessaire pour que la déviation 'CommeAceà se produire. Les rayons sont déviés dès que Ton relie les .électrodes aux pôles de la batterie, mais si Ton maintient les connexions la tache phosphorescente revient graduellement à son zéro. C'est justement ce qui arriverait si r<espace compris entre les plaques -était conducteur, mais peu conducteur, car alors les ions positifs ^t les ions négatifs qu'il renferme se diffuseraient lentement jusqu'à 'Ce que la plaque positive fût couverte d'ions négatifs et la plaque négative d'ions positifs; ainsi le champ électrique s'évanouirait, et les rayons cathodiques seraient soustraits à toute force électrique. On en voit une autre preuve dans ce qui se passe lorsque, à une pression assez basse pour qu'il y ait déviation, l'on établit entre les pla- .ques une grande différence de potentiel, 200 volts par exemple; dans ces conditions on observe une forte déviation des rayons cathodiques, mais le milieu, sous l'action de la grande force électromotrice, est assez souvent rompu et une décharge brillante jaillit entre les plaques; quand cela a lieu, la trace lumineuse retourne d'un saut à sa position de zéro ; quand les rayons sont déviés par le champ électro- . statique, la tache phosphorescente se décompose en plusieurs bandes brillantes séparées par des intervalles relativement sombres; le phénomène est entièrement analogue à celui qu'a observé Birkeland .quand les rayons cathodiques sont déviés par un aimant, et qu'il a .appelé spectre magnétique

HATO.XS RATKOUIQLBS. 78}

La déviation diminue quant) la pression baisse, el quand par conséqueoL la dilTérence de potentiel dans le tube augmente au voisinage de la cathode.

Condaotibilité d'un gu traversé par des rayons cathodiques. — La conductibilité du gaz a été étudiée au moyen de l'appareil représeaté par la figure z. La plaque supérieure D était reliée à l'un des pAles d'une batterie de petits accumulateurs, dont l'autre pâle était mis au sol; la seconde plaque E était réunie à l'une des armatures d'un condensateur d'une capacité de i microTarad dont l'autre armature était au sol; une des paires de quadrants d'un élecLromètre était également reliée à E, l'autre paire au sol. Les deu\ paires de quadrants, réunies au début de l'admission des rayons cathodiques entre les plaques, sont ensuite séparées. Si l'espace compris entre les plaques n'est pas conducteur, le potentiel de la paire de quadrants qui n'est pis reliée au sol restera nul, et l'aiguille de l'électromèire ne se déplacera pas; dans le cas contraire, le potentiel de la plaque inférieure se rapprochera de celui de la plaque supérieure, et l'aiguille sera déliée. Or il se produit toujours une déviation de l'éleclromètre, accusant l'existence d'un courant entre les plaques. L'intensité de ce courant dépend beaucoup de la pression du gaz, au point qu'il est difficile d'avoir des lectures concordantes à cause des changements de pression qui se produisent toujours dans le tube quand la décharge le traverse.

Prenons d'abord le cas où la pression commence juste à être assez bible pour permettre à la tache phosphorescente d'apparaitre au fond du tube; la Bgure 3 montre la relation entre le courant et la dilTé-

Fig. 3.

est reliée au p6le — Mt reliée au pOIe +

rence de potentiel initiale des électrodes. Les abscisses représentent la différence de potentiel initiale entre les plaques, et les ordonnées l'accroissement de potentiel de la plaque inférieure par minute. Une

784 J.-l. THOMSON.

division représente 2 volts sur chacun des axes, La quantité d'électricité qui a passé entre les plaques en une minute est celle qui peut charger i microfarad à la difierence de potentiel indiquée sur la courbe.

Même s'il n'y a pas de différence de potentiel initiale, la plaque inférieure acquiert une charge négative grâce au choc de quelquesuns des rajons cathodiques.

La courbe montre que le courant entre les plaques acquiert bientôt une valeur qui n'est que légèrement affectée par l'augmentation de la différence de potentiel initiale ; c'est un trait commun à la conduction des gaz traversés par les rajons de Rontgen, les rayons uraniques, la lumière ultra-violette, et, comme on le voit, les rayons cathodiques. La vitesse de fuite est à peu près la même, que la plaque supérieure soit positive ou négative au début.

Le courant ne dure que peu de temps ; il cesse bien avant que le potentiel de la plaque inférieure approche de celui de la plaque supérieure. Par exemple, quand le potentiel de la plaque supérieure était H- 4oo volts, celui de la plaque inférieure ne s'éleya jamais au-dessus de 6 volts. De même quand la plaque supérieure était reliée au pôle négatif de la batterie, la chute de potentiel de la plaque inférieure était très faible comparativement à la différence de potentiel entre la plaque supérieure et le sol.

C'est ce que l'on pourrait attendre si le gaz était bien meilleur conducteur entre les plaques et le tampon h{fig. 2) qu'entre les plaques elles-mêmes, car la plaque inférieure doit être dans un état stationnaire quand le courant qui lui vient de la plaque supérieure est égal à celui qu'elle envoie vers le tampon ; une faible différence de potentiel entre la plaque inférieure et le tampon sera alors compatible avec une forte différence entre les plaques.

Considérons maintenant l'autre cas extrême, celui où la pression a la plus faible valeur compatible avec le passage de la décharge dansl'ampoule. Quand les plaques ne sont pas reliées à la batterie la plaque inférieure se charge négativement, mais avec une très grande lenteur en comparaison de l'effet observé dans le cas précédent. Lorsque la plaque supérieure est négative, ce courant qui va vers la plaque inférieure n'augmente que très peu, même si la différence de potentiel atteint 4oo volts; sous une petite force électromotrice, 20 volts environ, la vitesse de fuite paraît un peu diminuée. On ne peut pas employer de différences de potentiel dépassant beaucoup 400 volts; en effet, bien que le diélectrique compris entre les-

plaques soit capable de les supporter pendant quelques instants, un arc extrêmement brillant éclate bientôt entre les plaques et libère assez de gaz pour détruire le vide. Les raies du spectre de cette lueur sont principalement les raies du mercure; son passage laisse des traces très particulières sur les plaques d'aluminium.

Lorsque la plaque supérieure était positive, la charge négative communiquée à la plaque inférieure était amoindrie, et devenait nulle quand la différence de potentiel entre les plaques était d'environ 20 volts; mais à la plus basse pression, quelque grande que fût la différence de potentiel (plus de 4oo volts), la déperdition d'électricité positive vers la plaque inférieure n'était aucunement comparable à la déperdition d'électricité négative (vers la même plaque) observée quand les deux plaques étaient détachées de la batterie. De fait, à cette très basse pression, tout justifie l'opinion que les elTets observés sont dus à des particules électrisées cheminant le long des rayons cathodiques, tandis que le reste du gaz possède une faible conductivité. On a fait quelques expériences avec un tube semblable à celui de la figure 2, sauf que l'absence du tampon B permettait à un beaucoup plus grand nombre de rayons cathodiques de passer entre les plaques. Quand la plaque supérieure était reliée au pôle positif de la batterie une décharge lumineuse à stratifications bien marquées jaillissait entre cette plaque et le tampon relié à la terre à travers lequel s'écoulaient les rayons cathodiques; elle se produisait même avec une diflerence de potentiel (entre la plaque et le tampon) ne dépassant pas 20 volts. Il semble donc que si l'on envoie dans un gaz (les rayons cathodiques provenant d'une source extérieure à la cathode, une faible diflerence de potentiel suffit à produire la décharge caractéristique.

Déviation magnétique des rayons cathodiques dans différents gaz. — Cette déviation a été étudiée au moyen de l'appareil suivant

Les rayons pénétrant dans la cloche F à travers la fente passaient le long d'une plaque de verre verticale divisée en petits carrés. La cloche était placée entre deux grandes bobines parallèles montées comme un galvanomètre de Helmholtz. On repérait la trajectoire des rayons en photographiant la cloche pendant que les rayons la traversaient; le quadrillage de la plaque permettait de déterminer cette trajectoire. Sous l'action du champ magnétique le mince faisceau de rayons cathodiques s'étale en une large luminosité en forme d'éven- S. P. 5o

«1- -* ini:::»'— :*- i — f i^* lai:- "ti^ UrU.- -* - r-ziii ^~ — - .«- '- ir- Il " *■ t- iri.ii-r-ïif'-af'i: ''•*^r':- -:.?- rr^ r*'^ -itr— • ira:

Hfiitr^ r>ifr .T lAitf.^,^ A ^*'. i .f::.-r :-: r^j .'l.t ri> ir ?• cl: ]«=• 'jritjrx»-

jniiaatrT •or I^ %^'rr^ n^ -'/fit j^? t.njar* Zf*- --r^M^-nrz: « .*■» T tr^ m ir*f 'J*:* li^ri^"* l^r^ plu* brill^n'rr «i^ l* Iixinir' -r-i:- liz* .- -r**-

p;i9 r*tii^*r ;• 1^ i:kiiif^i^ \^t une lueur âpprécLkiî»*. l--r:i :^ : -Iîs* ¥ atoîr d;ffM ^ï'^uin:^ \9Hrtic,t 'Ju ^az une âl>*jaiiz.:r \i:2l\i, ->■ l^ poÎAl Ir^'» îfilére^^anL rni* en lumi^-re par Ir- phot- .jritLi-f'f. -< ^"^ daii.4 un i:ï%'Hit%\9 rn;<;rn/:ti'|ue donné, entre 1rs limitr:-' 'iu^ùe^ riiîl^ une différence Je (>/#tentiel moyenne é;:alemenl Jvnnrr-.u trije^-tou* Je* Tzyotïs t'M \ntU'.\t«'.w\iiuU' de \h n;ilure ilu '^dz. ^Jn a ph-;t ,:raphié la dëeliarjçe dann l''Uyfiro*,:i'm:, V-Hir, l'anhvdride rarLoniqur. Ik-Jure de méllivle, e'est-ifwliie «Un?» de^ g;jz dont les densités >«.»nl cmprisej entre 1 et 170; et eep#'nd;int. non >eulenient les trajectoire? J^ rajrons h;i» pluf» dévié?* ét;iient le*» mêmes dans tous les cas. uiais 1^ détails eui-ménien, teU que la distribution des espaces SMUibre> ^^ brillants, éUjienl les mêmes ; de fait, les photo^prapliies se distinguaient difficilement Ich unes des autres. Il faut noter que les pressions n^étaicnt pas les mêmes; elles étaient réglées, dans les différents gai* de telle sorte que les diderences de potentiel moyennes cuire la cathode et Tanode fussent les mêmes dans tous. Lorsque la pres>ion d'un gaz diminue, la difféninec; de potentiel entre les électrodes eroît et la déviation des rayons par un aimant diminue, ou en tout cas. la déviation des rayons cpiand la piio.spliorescence est maximum diminue.

La même chose a Heu si l'on dispose une interruption sur le circuit.

Dans les expériences avec les divers gaz, la pression avait la valeur maximum compatible avec l'apparition de la phosphorescence sur le verre, de manière à assurer la présence dans le tube de la plus grande masse possible du gaz étudié.

Puisque les rayons cathodiques transportent une charge électrique négative, qu'ils sont déviés par une force électrostatique comme s'ils étaient électrisés négativement, et qu'ils sont traités par une force magnétique exactement comme le serait un corps électrisé négativement et cheminant suivant leur trajectoire, je ne vois pas comment on peut échapper à la conclusion que ce sont des charges électriques négatives transportées par des particules matérielles. Une question se pose maintenant : que sont ces particules? Des atomes, ou des molécules, ou de la matière dans un état de division plus grand encore? Pour jeter quelque lumière sur cette question, j'ai fait une série de mesures du rapport de la masse de ces particules à la charge qu'elles transportent. J'ai employé deux méthodes indépendantes. Voici la première : considérons un faisceau de rayons cathodiques homogènes; soit m la masse de chaque particule, e la charge qu'elle transporte; soit N le nombre de particules traversant une section quelconque du faisceau dans un temps donné; la quantité d'électricité Q transportée par ces particules est alors donnée par l'équation

Od peut mesurer Q en recevant les rayons cathodiques dans l'intérieur dune enceinte reliée à un électromètre. Si ces rayons frappent un corps solide, la température de celui-ci s'élève, l'énergie cinétique des molécules en mouvement se transformant en chaleur; si nous admet- Ions que la transformation est intégrale, nous pourrons, en mesurant réiévation déterminée dans la température d'un corps de capacité calorifique connue par le choc de ces raj'ons, connaître l'énergie cinétique Wdes particules; et, si nous appelons r la vitesse de ces particules, nous aurons

i N mt;» = W.

Soit p le rayon de courbure de la trajectoire de ces rayons dans un champ magnétique uniforme H, on a

U ev = ,

OU

— =np = i,

en écrivant I à la place de Ho, pour abréger. De ces équations nous

tirons

I /n , \V a tf Q

m __ PQ e "^ aW'

Si donc nous connaissons les valeurs de Q, W et I, nous pourrons

en déduire celles de r et de — •

Pour mesurer ces quantités j'ai employé des tubes de trois types différents. Le premier que j*aie essayé est semblable à celui qui est représenté par la figure 2, sauf que les plaques D et E sont absentes, et que deux cylindres coaxiaux sont fixés à l'extrémité du tube. Les rayons émanés de la cathode C tombent sur le tampon métallique B relié au sol, servant d'anode, et percé d'une fente horizontale à travers laquelle passent les rayons; ceux-ci frappent ensuite les deux cylindres, dans lesquels sont pratiquées des fentes qui permettent aux rayons d'arriver sur la paroi interne du cylindre intérieur. Le cylindre extérieur est relié au sol ; le cylindre intérieur, isolé du premier, est relié à un électromètre dont la déviation mesure la quantité d'électricité Q apportée dans le cylindre par les rayons. Derrière la fente, dans ce cylindre, est disposé un couple thermo-électrique fait de très petites^ bandes de fer et de cuivre fixées à des fils très fins de fer et de cuivre^ ces fils passent à travers les cylindres, dont ils sont isolés, sortent dvm tube en traversant le verre, et vont à un galvanomètre de faible résis — tance dont la déviation fournit les données nécessaires au calcul dmi^ l'élévation de température de la soudure sous les chocs des rayoo.^ cathodiques. Les bandes de fer et de cuivre étaient assez larges powf permettre à tous les rayons cathodiques pénétrant dans le cylindre de frapper la soudure. Dans quelques-uns des tubes les bandes de fer et de cuivre étaient placées bout à bout, de sorte que certains rayons frappaient le fer, certains autres le cuivre; dans d'autres tubes, les bandes étaient placées l'une contre l'autre ; on n'a cependant pu trouver aucune différence entre les résultats fournis par les deux dis-

positifs. On avait pesé les bandes, et calculé la capacité calorifique delà soudure. Dans une série de soudures elle était de 5 x io~', dans une autre de 3 x lo""^. Si Ton admet que les rayons cathodiques qui frappent la soudure lui cèdent intégralement leur énergie, la dévialion du galvanomètre donne W ou - Nmç'^.

On obtenait de la manière suivante la valeur de I, ou Hp : le tube était placé entre deux grandes bobines circulaires parallèles Tune à l'autre, et séparées par une distance égale à leur rayon; ces bobines réalisent un champ magnétique uniforme dont on a l'intensité en mesurant au moyen d'un ampèremètre l'intensité du courant qui les traverse. Les rayons cathodiques sont ainsi dans un champ uniforme, de telle sorte que leur trajectoire est circulaire. Supposons que, déviés par un aimant, ils frappent le verre du tube en E {^fig* 5 ) ; on a alors,

Fig. 5.

si p est le rayon de la circonférence,

^^ un

on a donc, en mesurant CE et AC, le moyen de déterminer le rayon de courbure de la trajectoire des rayons.

La détermination de p est rendue quelque peu incertaine par la dispersion du pinceau de rayons sous l'action du champ magnétique, dispersion qui donne à la tache phosphorescente en E plusieurs millimètres de longueur; on aura donc des valeurs de p difi'érant entre elles d'une manière appréciable suivant la position attribuée à E dans la tache phosphorescente. Cependant, il y avait généralement dans cette tache une région beaucoup plus brillante que les autres; on prenait alors pour E le point le plus brillant. Quand il n'y avait pas de maiimum d'éclat on prenait le milieu de la tache. L'incertitude qui enrésultait pour p pouvait atteindre 20 pour 100 environ dans certains cas; j'entends par là qu'en prenant pour E successivement les deux «trémités, on avait pour p des valeurs différant entre Celles de cette quantité.

La mesure de la quantité Q d'électricité pénétrant dans le cylindre

est compliquée par le fait que les rayons cathodiques rendent conducteurs les gaz qu'ils traversent, de sorte que Fisolcinent, parfait en leur absence, ne Fêtait plus quand ils passaient dans Tintervalle compris entre les deux cylindres; il en résultait qu'une partie de la charge communiquée au cylindre intérieur fuyait, de sorte que la charge réellement prise par ce cylindre était supérieure à la charge indiquée par Télectromètre. Pour rendre aussi faible que possible Terreur ainsi introduite, on avait réuni le cylindre intérieur à la plus grande capacité disponible, soit i,5 microfarad, et Ton n'admettait les rayons que pendant très peu de temps, i ou 2 secondes environ, de sorte que la variation de potentiel du cylindre intérieur ne fût pas grande: elle était comprise entre o,5 et v5 volts dans les différentes expériences. Une autre raison qui oblige à rendre aussi brève que possible la durée d'admission des rayons, est qu'il faut éviter la correction relative à la perte de chaleur de la soudure thermo-électrique par conduction le long des fils; l'élévation de température de celte soudure était de l'ordre de a® C. ; une série d'expériences a montré qu'avec le même tube et la même pression de gaz Q et W étaient proportionnels Tun à l'autre quand les rayons n'agissaient pas pendant trop longtemps.

Les tubes de cette espèce ont donné des résultats satisfaisants; leur seul désavantage consistait en ce que, le verre se chargeant d'électricité, une décharge secondaire passait quelquefois entre le cylindre et les parois du tube, et les cylindres étaient entourés d'une lueur; quand cette lueur apparaissait les lectures étaient très irrégulières; on pouvait cependant la faire disparaître en raréfiant le gaz et laissant reposer le tube quelque temps. Les résultats obtenus avec cet appareil sont donnés sous la rubrique tube 1.

Le second type de tube était semblable à celui qu'on employait pour photographier la trajectoire des rayons {Jig- 4)î ^^ double cylindre muni d'un élément thermo-électrique pareil à celui qui servait pour le tube précédent était placé dans la ligne de tir des rayons; l'intérieur de la cloche était tapissé d'une toile de cuivre reliée au sol. Ce tube donna des résultats très satisfaisants; on ne fut jamais troublé par l'apparition d'une lueur autour des cylindres, et les lectures furent très concordantes; le seul désavantage était que, certains des joints devant être faits avec de la cire à cacheter, il n'était pas possible d'obtenir avec ce tube les plus hauts degrés de vide, de sorte que les limites de pression sont moins étendues avec lui qu'avec le tube i. Les résultats qu'il a donnés sont inscrits sous la rubrique tube 2.

RAYONS CATHODIQUES. 79 ff

Le troisième type de tube était semblable au premier, sauf que les

ouvertures pratiquées dans les deux cylindres étaient beaucoup plus

petites; les fentes étaient remplacées par de petits trous de i"", 5 de

diamètre environ. A cause de la petitesse des ouvertures, la grandeur

des effets était de beaucoup diminuée ; pour avoir des efTets mesurables

il fallait réduire à o,i5 microfarad la capacité du condensateur relié

aucylindre intérieur et rendre le galvanomètre extrêmement sensible,

car Télévation de la température de la soudure thermo-électrique

n'était en moyenne, dans ces expériences, que de o", 5 C. environ.

Les résultats obtenus avec ce tube sont donnés sous la rubrique tube 3.

Le Tableau suivant donne une série de mesures faites avec ces

appareils :

^ Valeur de -ir- . — .

Gaz. Q I. e v.

Tube 1.

Air 4,6 X lo** a3o 0,57x10-"^ 4 x lo^

Air 1,8 X 10** 35o o,34xio-' i x lo^o

Air 6,1 X 10»» 23o 0,43x10-"^ 5,4 xio'

Air 2,5 X 10** 400 0,32X10-"^ 1,2x10*0

Air 5,5 X 10** 23o 0,48x10-^ 4,8 x lo'

Air I X 10** 285 0,4 X 10-" 7 X 10'

Air I X 10*' 285 0,4 X 10-7 -j x 10»

Hydrogène 6 X 10*' 2o5 o,35 x 10-" 6 x io«

Hydrogène 2,1 X 10** 460 o,5 x 10-^ 9,2x10»

Gaz carbonique.. 8,4 X 10" 260 0,4 x 10-" 7,5 x 10»

Gaz carbonique.. 1,47x10** 340 0,4 x 10-^ 8,5x109

Gaz carbonique.. 3o x 10*' 480 0,39x10-^ i,3xio*<>

Tube 2.

Air 2,8 X 10" 175 0,53 XIO-- 3,3xio«

Air 4,4 X 10** 193 0,47x10-" 4,ïXio9

Air 3,5 X 10" 181 0,47x10-" 3,8x10»

Hydrogène 2,8 x 10*» 175 o,53 x lo-^ 3,3 x 10»

Air 2,5 X 10** 160 0,51X10-'^ 3,1x10»

Gaz carbonique . . 2 X 10** 148 o,54 x 10-^ 2,5 x 10»

Air 1,8 xio*» i5i o,63xio-" 2,3xio»

Hydrogène 2,8 x lo^» 173 o,53 x 10-" 3,3 x 10»

Hydrogène...... 4,4 x 10*» 201 0,46 x lo-' 4,4x10»

Air 2,5 X 10** 17G 0,61x10-^ 2,8x10»

Air 4,2 X 10** 200 0,48x10-7 4,1x10»

Tube 3.

Air 2,5 X 10** 220 0,9 X 10-"^ 2,4x10»

Air 3,6 X 10** 225 0,7 x lo-^ 3,2 x 10»

Hydrogène 3 x 10** 25o 1,0 x 10 -^ 2,5 x 10»

On remarquera que la valeur de — est beaucoup plus grande pour

le tube 3, où Touverlure est un petit trou, que pour les tubes 1 et 2, où l'ouverture estune fente de surface beaucoup plus considérable. Je

crois que les valeurs de — obtenues avec les tubes 1 et 2 sont trop

faibles, à cause de la déperdition entre le cylindre intérieur et le cylindre extérieur, due à la conductibilité donnée au gaz par le passage des rayons cathodiques.

On voit par ces tableaux que la valeur de — est indépendante de

la nature du gaz. Ainsi, avec le premier tube la valeur moyenne est o,4 X 10"^ pour l'air; 0,42 X io~' pour Thydrogènc, et o,4 x 10"* pour le gaz carbonique; avec le second tube la moyenne pour l'air est 0,62 X 10"^; pour l'hydrogène o,5 x 10^, et pour le gaz carbonique 0,54 X lO^

Un changement dans la nature des électrodes modifîe l'aspect de la décharge et la valeur de p à la même pression, mais n'altère pas celle de — •

Dans toutes les expériences qui précèdent on commençait par écarter les rayons du cylindre au moyen d'un aimant, et l'on constatait alors qu'il n'y avait de déviations ni à l'électromètre ni au galvanomètre, de telle sorte que les déviations observées étaient entièrement dues aux rayons cathodiques; quand la lueur précédemment mentionnée entourait les cylindres, l'électromètre déviait même lorsque les rayons cathodiques étaient rejetés à côté du cylindre.

Avant de procéder à la discussion des résultats de ces mesures, je

décrirai une autre méthode de détermination des quantités — et <\

complètement différente de la précédente par son principe : elle est fondée sur la déviation des rayons cathodiques par un champ électrique. Si Ton mesure d'une part la déviation éprouvée par les rayons quand ils traversent une longueur donnée dans un champ électrique uniforme et d'autre part leur déviation quand ils franchissent une distance donnée dans un champ magnétique uniforme, on pourra

trouver de la manière suivante les valeurs de — et de v :

Soit / la distance parcourue par les rayons dans un champ électrique uniforme d'intensité F; le lemps correspondant est -> la vi-

lesse dans la direction de F est donc

Fe l

de sorte que l'angle 8 dont les rayons sont déviés quand ils quittent le champ électrique et pénètrent dans une région où il n'y a pas de force électrique est donné par l'équation

Si, au lieu d'une force électrique, c'est une force magnétique H qui agit sur les rayons perpendiculairement à leur direction sur une distance /, la vitesse normale à la trajectoire initiale des rayons a pour râleur

Uev l

de sorte que l'angle ^ dont les rayons sont déviés quand ils quittent le champ magnétique est donné par l'équation

De ces équations on tire

et

lie l

Dans les expériences faites, H était réglé de façon à rendre * égal à ^; les équations deviennent dans ce cas

c "~ FO

L'appareil employé pour mesurer par ce procédé ç^ et — est repré-

^nlé figure 2. On produisait le champ électrique en reliant les deux plaques d'aluminium aux pôles d'une batterie d'accumulateurs. Comme il était nécessaire de faire l'obscurité dans la chambre pour voir la tache phosphorescente, une aiguille recouverte de peinture lumineuse était disposée de manière à pouvoir être déplacée le long de l'échelle F au moyen d'une vis; elle était visible dans l'obscurité,

et on la déplaçait jusqu^à ce qu'elle coïncidât avec la tache phosphorescente. La déviation pouvait ainsi être mesurée lorsqu'on rendait la lumière.

On produisait le champ magnétique en plaçant le tube enlre deux bobines dont le diamètre était égal à la longueur des plaques ; elles couvraient l'espace occupé par ces dernières, et leur distance était égale à leur rayon. On déterminait de la manière suivante la valeur moyenne de la force magnétique sur la longueur /; une petite bobine C de longueur /, reliée à un galvanomètre balistique, était placée entre les bobines; le plan des spires de C était parallèle à celui des bobines, el sa section était un rectangle de 5*"* sur i*'". On envoyait un courant connu dans les bobines extérieures, et l'on observait l'impulsion a du galvanomètre quand le courant était renversé. La bobine C était ensuite placée au centre de deux très grandes bobines, de manière qu'elle fût dans un champ uniforme : on renversait le courant dans les grandes bobines et l'on observait l'impulsion ^ du galvanomètre; de la comparaison de a et ,3, on pouvait déduire la valeur moyenne de la force magnétique sur la longueur /; on a trouvé qu'elle était

i désignant le courant dans les bobines.

Une série d'expériences a montré que la déviation électrostatique est proportionnelle à l'intensité du champ entre les plaques; le courant était réglé de façon que les déviations électrostatique et magnétique fussent égales

Gaz. e. H. F. /. 7 V.

g Air 5,5 i,5xio'o 5 i,3xio-' 2,8x10'

Air ^^^ 5,4 1,5X10*0 5 i.ixio-' '2,8x10»