LES R\TON8 DK L*URAN1UM ET LA CONDUCTION ÉLECTRIQUE

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

Les différences entre les résultats pour différents gaz et pour différentes dislances s'expliquent simplement par ce fait que l'intensité lie la radiation décroît rapidement entre les plateaux à cause de son absorption par le gaz. Les tableaux précédents montrent que, lorsque la dislance entre les plateaux est petite, c'est-à-dire quand l'absorption esl 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 électromotrice 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 Aq 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 — tf-A'Xorf ),

puisqu'on a vu que l'ionisation et l'absorption sont proportionnelles à la pression. S'il y a une force éleclromotrice saturante agissant sur le gaz, le rapport des vitesses de déperdition aux deux pressions />i et/>2 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 /72, et esl donné par

I — e--A»ïXorf

D'ailleurs /?|Xç est le coefficient d'absorption du gaz pour la pression ^|. Si l'absorption est faible entre les plateaux, piX^d et pa^-od sont deux quantités petites et la valeur de /* se réduit à

Pt

B. RUTHEEFORD.

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 p^ et p^^ 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. 632).

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 {fig* 5) relatives à l'air et à l'hjdrogène 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 .'i. Les plateaux A et B étaient situés à 2^" l'un de l'autre et le plateau A

Fig. 6.

Pœsi

ion i

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

LES KATONS DB L*VKANltll BT LA CONDUCTION ELECTRIQUE. 65 1

La vitesse de déperdition passe par un maximum pour une pression inférieure à une demi-atmosphère, puis décroît; à la pression de loo"™, 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 Fabsorption considérable que subit la radiation à la pression atmosphérique et par la diminution de I absorption produite par la diminution de pression.

Soient €3?i, €3?2 les distances respectives des plateaux A. et B au-dessus de la surface de l'uranium.

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

S- ( e-p^'^t — g-z'Vj ).

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

ou bien

La valeur àe p\% dans l'air, sous la pression de 760"*"', est 1,6.

Si rfj=3*^", £/, = i*^", la vitesse de décharge présente un maximum, pour une pression d'environ j d'atmosphère. Par suile du grand intervalle compris entre les plateaux et la surface de F 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 éleclromolrices, 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. l^ur allure générale peut se déduire de la relation {voir § 16) entre

653 K, RUTHKAPOtlD.

le courant el la force électromotrîce pour dtlTérentes pressions. On peut comparer les résuliats précédents sur la relation eotre le courant el la pression à ceux qu'on a obtenus pour les rayons de Ronlgen. J. Perrin {*) a trouvé tjue la vitesse de la décharge variait, proportionnellement à la pression, pour des forces éteclro motrices 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 Perrio montre que l'ionisation est proportionnelle à la pression. Toutefois les résultats d'autres expérimentateurs sur ce sujet sont très incohérents, ces différences étant dues principalement à l'emploi, dans certains cas, de forces électromolrices non saturantes, et aussi à ce fait que l'ionisation superlicielle à la surface des électrodes compliquait la relation, particulièrement aux basses pressions.

' Valeur de l'ionisation dans différents gas.

Quand les ravons sont c proportionnelle à l'ionisai saturerlcgai(f.é. m. = ï une petite sphère couverti dVtain d'un llacon conatitu pour tous les gaz employés, la même ionitalion totale (valeurs extrêmes, 9S pour l'hydrogène cl 1 1 1 pour le gaz il'âclairagc en prenant 100 pour l'air).

implètcmeni absorbés, la vitesse de la décharge est ia totale. Un dispositif spécial a été employé pour jovolis) entre une électrode centrale constituée par d'oxyde d'uranium et la paroi couverte de papier int l'autre élcrtrode. Dans ces conditions, on trouve.

sian

(■) Comptes rendut, t. CXXIII, i8g6, p. i-}K.

'IHANIUU ET LA CONOLUTION l^LtCTRIQl'IC.

•éneetle gai carbonique. Ces c complète pour l'air et le gaz c gène.

urbea niODtrent que l'absorption, à peu pri rbonique, ne devait pas l'être pour l'Iiydro

suite de là que l'énergie employée à prodi i-dire à mettre en liberté li^s mfnies charges, e gai employé.

L'auleur fait remarquer combien les résultats obtenus dar dtf coDdnctibilités acquises par les ilifTêrents gaz (exemple Ukbi suivant les eonditions oii l'on se place.

la mâme i<

) même, quel que soit le

- Tariatian dn conraiit (de latnrBtion) entre les pUteetu quand te dlitance compriie entre eux Tarie.

Appareil analogue à celui de la lîgui |ure8 donne les résultats pour l'air (H et C0< lin pressions de i,| et \ d'atmosphère, la f. é pour saturer le gaz, pour toutes les distances

plateau A étant enlevé. La H- I donnent d'analogues) sous . (300 volts) étant suffisante iployées. On voit que, pour

mi

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<le faibles distances entre les plateaux, l'ionisatii l« courant varie à peu près proportionnellement •liMance augmente, l'absorpLiou diminuant 1' t^'oignées de l'uranium, le courant de saturation lance. On a vu (% 10) que l'ionisalio SQBi l'une et l'autre proporlionnclli i~e-i'\'i. L'accord avec l'expérient déduire /.X, de leupérience, c'est-à pour différentes pressions.

L étant à peu près uniforme, la distance; puis, quand la nisation dans les régions

: la

totale, si l'ionisation c à la piession, est proporiionnclli est excellent (Jig. 8). On pe le coefficient d'ab:

don<

654 K. RUTHERFOilD.

§ 13. — Vitesse de recombinaison des ions.

Ij'air qui a passé à la surface d^un composé d'uranium a la propriété de décharger les corps éiectrisés soit positivement, soit négativement. On a employé le dispositif suivant pour trouver la durée de persistance de la conductibilité ainsi produite.

Sur une feuille de papier épais, entièrement recouverte d'une couche mince de gomme arabique, on répandait uniformément de l'oxyde d'uranium ou du sulfate double de potassium et d'uranium finement pulvérisés. Cette feuille, séchée, était enroulée en cylindre, la couche d'uranium en dedans; on plaçait ce cylindre à l'intérieur d'un tube métallique T, de 4*^™ de diamètre {fig^ 9). Un courant

I^'ig- 9-

Tepi*e

d'air venant d'un gazomètre, après avoir traversé le tampon d'ouate C destiné à retenir les poussières, circulait dans le tube T, puis dans un long tube de métal relié au sol.

Des électrodes A et B, isolées, étaient fixées dans ce dernier tube, à une distance de 44*"" Tune de l'autre. L'électromètre pouvait être relié à l'une ou l'autre de ces électrodes. Pratiquement, les deux paires de quadrants étaient d'abord reliées ensemble. Les deux électrodes A et B, ainsi que l'électromètre, étaient ensuite chargées à un potentiel de 3o volts, enfin les deux paires de quadrants étaient séparées.

En l'absence de l'uranium, aucune des électrodes n'était déchargée quand un courant d'air rapide circulait dans le tube. L'uranium remis en place, le courant d'air produisait la déviation progressive de l'électromètre et cette déviation continuait jusqu'à ce que l'électrode fût déchargée.

Quand A. était chargé à 3o volts, il n'y avait pas de déperdition en B. La vitesse de déperdition de B ou A est ainsi proportionnelle au nombre total des ions contenus dans le gaz. Les ions se recouibinent dans l'intervalle de temps employé par le gaz à passer de A à B. La