U DÉCHARGE DES CORPS ÉLBCTRISÉS PAR LA LUMIERE ULTRA- VIOLETTE
La plus faible distance entre les plateaux pour laquelle la perte de charge soit négligeable est à peu près égale à neuf fois le pas de la vis ; les nombres ci-dessus montrent combien la déviation décroît vite entre sept et neuf tours de la vis.
Soient :
tt la mobilité d'un ion ;
d la plus petite distance entre les deux plateaux pour laquelle la
déperdition de AB soit nulle ; T la période du transformateur.
Supposons que la force électromotrice alternative soit de la forme
Eo sin2it = •
La distance dxj traversée par un ion pendant le temps dt, est
égale à
, Eo . ITtt
or = -y sm -7=- u ai.
D'ailleurs, la distance parcourue par les ions partis les premiers est
T égale à d pendant le temps — • Donc, en intégrant les deux membres,
CD a
, Eo T
ou bien
La distance d est déterminée par l'expérience ; E© et T sont les constantes du transformateur; u est donc connu. Comme le circut de l'électromètre est isolé avant que la force éleclromotrice ne soit appliquée au plateau inférieur, la vraie différence de potentiel entre les deux plateaux est plus faible que le potentiel du plateau inférieur, par suite de l'effet d'induction entre les deux plateaux. A cause de la rapidité des alternances, l'aiguille de l'électromètre n'indique aucun mouvement dû à l'effet d'induction ; de sorte qu'il est nécessaire de déterminer la correction qu'il faut appliquer quand l'aiguille reste au repos. C'est ce qu'on peut faire simplement comme il suit.
Les deux paires de quadrants de l'électromètre étant isolées l'une de l'autre, une force électromotrice permanente est appliquée au
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plateau inférieur. L'aiguille de l'électroinètre est déviée, mais on la ramène à sa position primitive en appliquant une force électromotrice convenable à l'autre paire de quadrants. Soit r le rapport du potentiel appliqué au potentiel V du plateau de base. Le potentiel du circuit de Télectromètre est rV, et la véritable différence de potentiel entre les plateaux est (i — r)V. On obtient donc la correction cherchée en mettant (1 — r)Eo au lieu de Eq dans l'équation qui donne la mobilité. Dans une expérience, cette correction atteint, par exemple, ■j^, la dislance entre les plateaux étant o*^",8.
La moyenne des résultats d'un grand nombre de déterminations a donné, dans l'air, une mobilité égale à i*^"*,45 par seconde environ. On a employé pour ces expériences deux sources de lumière ultraviolette : une lampe à arc et une étincelle jaillissant entre deux pointes de zinc. Dans ce dernier cas, on chargeait deux grandes bouteilles de Leyde à l'aide d'une bobine de Ruhmkorff, la distance explosive étant d'environ o*^",8. Afin d'éliminer les effets électrostatiques, bouteilles, bobine et micromètre à étincelles, tout était placé dans une boîte métallique reliée au sol. La fenêtre située au-dessus des pointes de zinc était fermée hermétiquement par une plaque de quartz portant sur chacune de ses faces une fine toile métallique reliée au sol. Ce dispositif s'est comporté comme un écran électrostatique parfait.
Dans les expériences sur la mobilité des ions, la lumière de l'arc ne constitue pas une source de rayons ultra-violets aussi commode que l'étincelle. En général, l'arc donne une radiation plus intense, mais il présente l'inconvénient d'élever rapidement la température des plateaux et de l'air environnant, ce qui change la mobilité de l'ion, et rend très incertaine la détermination de la distance minimum pour laquelle il n'y a pas de déperdition appréciable. Sous ce rapport, la lumière de l'étincelle est beaucoup plus satisfaisante. C'est aussi une source plus constante, mais elle a le désavantage d'être intermittente.
Une cause d'erreur difficile à éviter dans la détermination de la vitesse des ions est due à l'irrégularité de la force électromotrice du secteur électrique urbain. Pendant la journée, les machines n'étant pas en pleine charge, la force électromotrice et la période subissaient souvent des variations rapides. Une autre cause d'erreur est Thypothèsc faite que la force électromotrice de l'alternateur est sinusoïdale. J'ai l'intention de continuer ces expériences en employant, au lieu du transformateur, une force électromotrice alternative produite en renversant le signe d'une force électromotrice continue à l'aide d'un
Li DECHARGE DES CORPS ÊLECTRISÉS PAR L\ LUMIÈRE LLTRA-VIOLBTTE. G79
commutateur tournant convenable. On pourra, j'espère, obtenir de cette façon une valeur très exacte de la mobilité des ions dans des conditions variées de température et de pression.
Effets de différents métanx.
Quelle que soit la nature du métal qui reçoit la lumière ultra-violettei on a trouvé, dans tous les cas, à peu près la même valeur pour la distance minimum de déperdition nulle. Il en résulte que la mobilité de Tion est indépendante de la nature du métal sur lequel la lumière tombe. Cela confirme Thypothèse de la nature gazeuse de l'ion, qui ne peut pas être une particule métallique désagrégée.
Influence de la force électromotrice.
La mobilité de Tion est indépendante du potentiel de la surface frappée par les rayons ultra-violets.
La vitesse des ions a été trouvée très sensiblement proportionnelle à la force électromotrice agissant entre les plateaux, un transformateur convenable ayant permis d'employer successivement des forces électromotrices efficaces de 95 volts, 365 volts cl 700 volts.
Influence de la pression sur la mobilité des ions.
I/appareil décrit {fig- 3) a pu servir pour des pressions comprises entre 765"*"' et 34"*" de mercure. Dans ces limites, la mobilité de l'ion est inversement proportionnelle à la pression. Ce résultat, d'après la théorie cinétique des gaz, montre évidemment que la particule chargée est de dimensions moléculaires : Si elle était très grande comparée à une molécule, sa vitesse dépendrait seulement de la viscosité du gaz, et, par suite, serait indépendante de la pression dans de larges limites.
Indication succincte des hypothèses nécessaires pour l'interprétation des résultats de Stoletow (>) sur la relation entre le courant et la force électromotrice pour différentes pressions.
Mobilités dans différents gaz.
La seconde colonne du Tableau suivant donne les mobilités trouvées, en centimètres par seconde, pour les ions négatifs de l'air, de l'hydrogène et du gaz carbonique. Dans la première colonne, on a porté les valeurs trouvées par Tauteur dans un Mémoire précédent (<) pour la demi-somme des mobilités de l'ion positif et de Tion négatif dans les mêmes gaz.
(') Journ. de Phys., t. IX, 1890, p. '|68. (') Voir dans ce Recueil, p. 63a.
68o B. RUTHBBFORD. — LA DÉCHARGE DES CORPS BLECTRISÊS, ETC.
Mobilité Mobilité
dans la conduction dans la conduction
due aux produite par les
Gaz. rayons de Rôntgen. rayons ultra-violets
Air 1,6 1,4
Hydrogène..." 5,2 3,9
Gaz carbonique i ,07 o, 78
L'accord entre les deux séries de nombres semble bien indiquer que la p ticule chargée est la môme dans les deux types de conduction. Le mécanis de l'ionisation du gaz serait donc le même dans les deux cas.
