LA DÉCHARGE DES CORPS KLECTRISÉS PAR LA LUMIERE ULTRA-VIOLETTE

la lumière ultra-violette est très différente de celles des rayons de Runtgen 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 Runtgen, 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 parla séparation des ions dans l'ionisation effectuée par les rayons de Runtgen ('), 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. 3 19. O Phil. Mag., t. XLV, 1898. (') RuTHERFORD, PhU. Mag., t. XLIII, 1897. (*) Comptes rendus, t. XVII, 1888, p. 29.

E. RUTHERFORD

étant reliés au sol, le potentiel auquel on pouvait le porter était multiplié par 6 ou ^, quand on balayait le plateau par un courant d^air. Ils ont trouvé que cette action est indépendante de la poussière elde riiuinidité. 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 ullra-violette seule, on ne pourrait l'élever qu'à un potentiel inférieur à 2 volts.

J'ai aussi constaté que la vitesse de déperdition d'un conducteur •chargé négativement est beaucoup plus grande quand on dirige conlre 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 vitesse de déperdition douze fois plus grande que sous l'action de la lumière ultra-violette seule. Le courant d'air semble aider la force électromotrice à enlever la charge négative. On doit en tenir compte toutes les fois que des courants d'air tombent sur des surfaces chargées négativement.

La figure i montre la disposition générale de cette expérience.

z30--s=Ajf:

Un courant d'air, produit par un soufflet ou un gazomètre, passait entre deux électrodes planes parallèles B et C, et circulait ensuite à l'intérieur d'un cylindre d'aluminium isolé T. On enlevait autant que possible les poussières de Tair en le forçant à traverser, avant d'atteindre les plateaux, une ampoule G contenant un tampon serré d'ouate. Une lampe à arc A constituait la source de lumière ultraviolette. Cette lumière traversait une plaque de quartz Qi qui couvrait une fenêtre ménagée dans l'écran métallique LM entourant l'arc, puis une seconde plaque de quartz Q2, enfin une fine toile métallique B, et tombait sur le plateau métallique C, généraleuient en zinc poli ou amalgamé. Les hachures en lignes pointillées indiquent la

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position des isolants qui servaient à isoler les uns des autres la toile métallique B, le plateau C et le tube T. Un fil isolé W était placé suivant Taxe du cylindre T.

Dans une expérience, le plateau C était long de 4*^"'j2, large de i*"",5 et situé à 8^" de la toile métallique B. Comme la surface de Touvertore rectangulaire {>ar où Tair passait nY'tait que de i*^™',2 on pouvait facilement obtenir des vitesses de courant d'air égales à Soo*"'" ou 4oo*^'" par seconde.

Première expérience. — C était relié au pôle négatif d'une batterie de 8 volts, l'autre pôle étant relié au sol. La toile métallique B était reliée à l'une des paires de quadrants d'un électromètre, l'autre étant au sol. Toutes les autres parties de l'appareil étaient reliées au sol. Quand la lumière ultra-violette agissait, le plateau C perdait une charge négative que recueillait la toile B, et Taiguille de Télectromètre montrait une déviation de

60'''^ par minute.

En faisant passer un courant d'air rapide entre les plateaux, on arrêtait complètement Taiguille de l'électromètre; ceci montrait que les particules chargées négativement, après avoir quitté C, étaient complètement entraînées par le courant d'air.

En chargeant C à un potentiel de — if\ volts, la vitesse de déperdition correspondait à

170**'^ par minute;

avec le courant d'air, elle était réduite à

8*"^ par minute;

par suite, moinsde jj, de la charge pro\enant de C atteignait la toile B. En chargeant C à des potentiels plus élevés, la proportion des particules chargées qui pouvaient atteindre la toile métallique sans être balayées par le courant d'air augmentait. En diminuant ou en auginentant la vitesse du courant d'air, les autres conditions restant identiques, on augmentait ou l'on diminuait le nombre des particules chargées recueillies par la toile métallique.

Deuxième expérience, — On a vu que Ton peut empêcher la totalité ou une partie des particules chargées d'atteindre la toile métal-

67a E. RL'TIIERFORD.

lîque B. Il faut montrer à présent ce que deviennent celles qui oat été entraînées hors de Fespace limité par les deux plateaux. Le pla<^ leau C était chargé à — 24 volts et la toile métallique reliée au sol. Le cyliïidre d'aluminium T était relié à l'un des pôles d'une batterie de 3o volts, et le fil W à l'électromètre. On ne constatait aucune déviation de l'électromètre sous l'action des seuls rajons de l'arc. Si T était chargé négativement, la production du courant d'air chargeait W négativement. Si la charge de T était positive, rien de tel n'avait lieu. On en conclut qu'un gaz chargé négativement a circulé à l'intérieur du cylindre; dans le premier cas, il a cédé sa charge au fil central; dans le second cas, au cylindre T. Un excellent procédé pour évaluer la charge totale entraînée consiste à placer un tampon d'ouate à l'intérieur du tube : l'air qui le traverse se trouve complètement déchargé.

Troisième expérience. — Si le tube d'aluminium T, ayant 3o*^" de longueur et i^", i de diamètre, était relié à l'électromètre, et le fil central enlevé, on trouvait que le gaz circulant dans le tube lui cédait une partie de sa charge. Dans une expérience, la vitesse de Tair étant d'environ 1 5o*^™ par seconde, -5 du gaz était déchargé par le tube : on pouvait s'attendre à ce résultat, car les particules chargées se repoussent mutuellement vers les parois du tube. Si la densité cubique d'électrisation était uniforme à travers toute la section du tube, une telle expérience nous permettrait de calculer la vitesse avec laquelle la particule se meut par suite de cette répulsion mutuelle, mais cette condition n'est pas remplie ici.

Quatrième expérience, — On peut recueillir toute la charge entraînée en dehors de l'espace limité par les électrodes B et C. Dans une expérience, on mesurait la vitesse de déperdition de C sous l'action du courant d'air : une partie de la charge cédée par C était recueillie par la toile métallique B, une autre partie par le tube T, le reste par le tampon d'ouate. On a trouvé que la somme des trois vitesses de charge correspondantes était à peu près égale à la vitesse de déperdition de C.

Mobilité de l'ion chargé.

Les expériences générales sur les effets d'un courant d'air passant entre deux électrodes, pendant l'action des rayons ultra-violets,

U DÉCHARGE DBS CORPS KLBCTRISB8 PAR LA LUMIERE ULTRA- VIOLBTTB. 67^

peuvent s'expliquer simplement dans Thypothèse suivante : les particules chargées négativement, qui partent de la surface C, se dirigent vers la toile métallique B avec une vitesse proportionnelle à la force éleclromotrice agissant entre les deux plateaux. Soient :

tf la mobilité de la particule chargée (vitesse dans un champ de i volt

par centimètre); d la distance comprise entre les plateaux ; / leur longueur ; 9 la différence de potentiel en volts entre les plateaux.

Par suite, le temps /, mis par la particule pour passer d'un plateau à l'autre, est donné par

Si, à présent, U désigne la vitesse du courant d'air, le temps ^i mis par l'air à parcourir la longueur des électrodes est donné par

En supposant la vitesse du courant d'air uniforme à travers toute

la section de l'intervalle compris entre les plateaux, si ti est inférieur

à/, aucune particule chargée, quittant C, ne pourra atteindre B;

elles seront toutes entraînées par le courant d'air. Nous pouvons

supposer que la particule parcourt une trajectoire rectiligne oblique

par suite de la composition des deux vitesses, l'une parallèle, l'autre

perpendiculaire aux plateaux; la particule échappera, à moins que

celte diagonale ne vienne rencontrer la toile métallique B.

Soient AB, CD les deux plateaux {Jiff> 2). Supposons que les

Fig. 2.

ions soient produits uniformément le long de CD par l'action de la lumière ultra-violette. Une particule, provenant du point C se dé-